论文部分内容阅读
在LY12CZ铝合金表面采用微弧氧化技术制备了氧化铝陶瓷膜,使用砂纸打磨抛光去除表面疏松层,并把氧化铝陶瓷薄膜当着承载层,采用射频磁控溅射的物理气相沉积法在其表面制备氮化铬改性层。用X射线衍射仪分析了膜层的成分组成;用涡流测厚仪测量了膜层的厚度;用纳米压痕仪分别测试了基体,氧化铝陶瓷膜和氮化铬改性层的纳米硬度;在微摩擦磨损实验机上实现了氧化铝陶瓷膜/氮化硅球和氮化铬改性层/氮化硅球在干摩擦、水润滑和油润滑下的摩擦磨损实验;用非接触式表面三维形貌仪观察了膜层磨痕三维形貌及截面形貌,测量了膜层磨痕的磨损体积,以磨损体积的测量值计算膜层的磨损率,并把磨损率作为评估膜层抗磨性能的一个指标;最后用扫描电镜观察了薄膜磨痕的表面微观形貌。研究结果表明:LY12CZ铝合金微弧氧化陶瓷膜主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,氮化铬改性层主要由Cr、CrN和Cr2N三相组成。铝合金基体的纳米硬度为1.7GPa,Al2O3薄膜的纳米硬度12GPa,CrN改性层的纳米硬度34GPa。Al2O3薄膜的摩擦因子在干摩擦时随法向载荷和滑行速度增加从0.74增大到0.87,水润滑和油润滑时,从0.72降低到0.57和从0.24降低到0.11;它的磨损率在干摩擦时从2.6×10-5mm3/N.m增大到9.69×10-5mm3/N.m,水润滑时从2.3×10-5mm3/N.m增大到4.47×10-5mm3/N.m,油润滑时从1.04×10-5mm3/N.m增大到3.06×10-5mm3/N.m。CrN改性层的摩擦因子在干摩擦随法向载荷和滑行速度增加从0.65增加到0.72,水润滑和油润滑时,则分别从0.58降低到0.36和从0.2降低到0.08;CrN改性层的磨损率在干摩擦时从1.54×10-5mm3/N.m增大到4.87×10-5mm3/N.m,水润滑时从1.09×10-5mm3/N.m增大到3.16×10-5mm3/N.m,油润滑时从0.51×10-5mm3/N.m增大到2.17×10-5mm3/N.m。并且,在相同的摩擦环境和实验参数下,氧化铝陶瓷膜的摩擦因子和磨损率都高于氮化铬改性层的;在相同的实验参数下,两种膜层的摩擦因子和磨损率都是在干摩擦时最大,水润滑时次之,油润滑时最小。