鋼表面納米TiAlN薄膜的結(jié)構(gòu)表征與性能研究

編號：CPJS05090

篇名：鋼表面納米TiAlN薄膜的結(jié)構(gòu)表征與性能研究

作者：曹慧 ;張發(fā) ;孟超平

關(guān)鍵詞：磁控濺射 TIALN薄膜 微觀結(jié)構(gòu) 摩擦磨損 納米 顯微硬度

機構(gòu)： 內(nèi)蒙古機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶金系,呼和浩特010070

摘要： 目的在GCr15軸承鋼和W18Cr4V高速鋼基體上制備硬質(zhì)耐磨的納米TiAlN薄膜,以此來提高GCr15和W18Cr4V鋼的使用壽命。方法采用直流反應(yīng)磁控濺射的方法,以氬氣為工作氣體,氮氣為反應(yīng)氣體,采用反復(fù)試驗并優(yōu)化后的一組參數(shù),在兩種常用的鋼基體上制備高質(zhì)量的耐磨薄膜。通過XRF、XRD、AFM和SEM研究了薄膜的元素含量、表面形貌和物相組成等結(jié)構(gòu)特點,借助銷盤式摩擦磨損試驗機研究了薄膜的摩擦磨損性能。結(jié)果兩組鋼基體上薄膜的化學(xué)成分接近,Ti和Al元素的原子數(shù)分數(shù)之比為1：1,薄膜主要由AlN、TiN和TiAlN相組成,且在（111）方向具有擇優(yōu)生長取向,薄膜的平均晶粒尺寸分別為24.15 nm和28.32 nm;薄膜呈現(xiàn)島狀生長,表面的平均粗糙度為15.8 nm和17.6 nm,硬度值不足2500HV,摩擦系數(shù)分別為0.5和0.4,薄膜的磨損量分別為89μg和56μg。結(jié)論薄膜結(jié)構(gòu)由硬質(zhì)陶瓷相組成,平均晶粒尺寸較小,薄膜的摩擦系數(shù)穩(wěn)定,磨損量較小,耐磨效果較好。