本文選題：CrB_2　切入點：硬質(zhì)涂層　出處：《中北大學》2016年碩士論文

【摘要】：隨著現(xiàn)代制造業(yè)的飛速發(fā)展,難切削材料逐漸增多,如航空航天鈦合金、高硅鋁合金和碳纖維復合材料等,呈現(xiàn)出高強、高硬和高韌的特點,催生了硬切削、干切削和微潤滑切削等惡劣的切削環(huán)境,傳統(tǒng)的刀具涂層由于其高溫穩(wěn)定性差、硬度低等缺點已經(jīng)難以滿足要求。二硼化鉻(CrB_2)涂層具有高熔點、高硬度、高耐磨性和耐蝕性,再加上其良好的化學惰性以及不易于與金屬發(fā)生粘結(jié)的特點,作為硬質(zhì)防護涂層有望能夠滿足這些特殊切屑加工要求。本論文主要基于國內(nèi)外對CrB_2涂層的研究進展和硬質(zhì)涂層發(fā)展趨勢,重點圍繞復合PVD技術(shù)沉積CrB_2涂層的制備、結(jié)構(gòu)和性能開展了研究,有關(guān)研究結(jié)果具有重要科學意義和應用價值。本文首先采用高功率脈沖磁控濺射沉積技術(shù)(HiPIMS)沉積CrB_2涂層,對涂層的成分組成、物相結(jié)構(gòu)和力學性能進行了表征,重點研究了不同測試環(huán)境(干摩擦、蒸餾水和海水環(huán)境)下涂層的摩擦磨損行為。結(jié)果表明:CrB_2涂層呈現(xiàn)(101)擇優(yōu)取向,物相結(jié)構(gòu)組成主要為CrB_2和少量Cr,涂層中B/Cr的原子比為1.76,硬度和彈性模量分別為26.9±1.0 Gpa和306.7±6.0 GPa。涂層在干摩擦、蒸餾水和海水環(huán)境中的摩擦系數(shù)分別為0.75、0.26和0.22,涂層在蒸餾水和海水環(huán)境中摩擦時,由于蒸餾水和海水的邊界潤滑作用,摩擦因數(shù)均明顯降低,干摩擦和在蒸餾水環(huán)境下的摩擦磨損機制是磨粒磨損,而在海水環(huán)境下摩擦時,是腐蝕磨損和磨粒磨損的協(xié)同作用。其次,作為與HiPIMS技術(shù)的對比,采用直流磁控濺射技術(shù),通過調(diào)節(jié)靶基距,獲得了接近CrB_2化學計量比的涂層,隨沉積溫度變化,B/Cr原子比在1.9~2.0之間,XPS結(jié)果表明涂層仍主要由CrB_2和少量的Cr組成,涂層粗糙度較小,Rq在1.11~1.95 nm之間;隨著沉積溫度的升高,基體表面吸附原子擴散能力增強,涂層結(jié)晶性逐漸升高,晶體結(jié)構(gòu)由(101)和(001)的混合取向轉(zhuǎn)變?yōu)?001)擇優(yōu)取向;涂層截面形貌由疏松多孔的纖維狀結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮闹鶢罱Y(jié)構(gòu)(直徑約50 nm),最后轉(zhuǎn)變?yōu)榱酥旅艿募{米柱狀結(jié)構(gòu)(直徑約4~7 nm)。隨沉積溫度的升高,涂層的力學性能明顯提高,沉積溫度大于300℃時,可獲得硬度大于40 GPa的超硬CrB_2涂層,當沉積溫度為400℃時,涂層的硬度高達50.7±2 Gpa。微觀結(jié)構(gòu)和力學性能隨沉積溫度的演變歸因于沉積原子擴散運動逐漸增強產(chǎn)生的(001)擇優(yōu)取向和組織結(jié)構(gòu)的致密化。最后,本文還研究了(101)和(001)擇優(yōu)取向的CrB_2涂層的熱穩(wěn)定性能,并測試了硬質(zhì)合金基體和不同沉積溫度下CrB_2涂層在3.5 wt.%NaCl溶液中的基本電化學性質(zhì)。研究表明:(101)擇優(yōu)取向的CrB_2涂層在1000℃時生成了新相,而(001)擇優(yōu)取向的CrB_2涂層在1000℃及以下未發(fā)生明顯相的分解和轉(zhuǎn)變,呈現(xiàn)出更高的高溫穩(wěn)定性,這歸因于(101)擇優(yōu)取向的CrB_2涂層更高的表面能和晶格畸變能而具有較小的相變激活能;雖然CrB_2涂層的腐蝕電位高于硬質(zhì)合金,但腐蝕電流密度降低了近2個數(shù)量級,說明在含Cl-1的腐蝕介質(zhì)中,CrB_2涂層可有效的防護硬質(zhì)合金。
[Abstract]:In this paper , the properties of Cr B _ 2 coatings with high melting point , high hardness , high wear resistance and corrosion resistance have been studied . The results show that the coating has high melting point , high hardness , high wear resistance and corrosion resistance . The results show that the coating has high melting point , high hardness , high wear resistance and corrosion resistance . The thermal stability of CrB _ 2 coatings with a hardness greater than 40 GPa was obtained when the deposition temperature was 400 鈩，

本文編號：1676602