PEMS工艺参数对CrN/Al配副摩擦学行为影响的研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunjuanhuahard
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铝挤压加工过程中,挤压模具易于黏着铝,磨损严重,严重影响了模具的使用寿命。CrN涂层具有高硬度、高耐磨性等性能,被广泛用于改善铝合金挤压模具的耐磨性和寿命。等离子体增强磁控溅射(Plasma Enhanced Magnetron Sputtering,PEMS)可显著改善涂层的结构和性能,但其工艺参数对CrN/Al配副摩擦学性能的影响尚不清楚。本文通过改变PEMS工艺参数在H13钢表面制备出不同的CrN涂层,研究了工艺参数对PEMS-CrN/Al配副摩擦学行为的影响。得到结论如下:(1)随着偏流的增加,CrN涂层的结构由疏松到致密,偏流为0.1 A和1.5 A时制备的CrN涂层表面具有明显的织构组织;随着偏流的增加,CrN涂层的相结构由Cr(N)相转变为Cr2N相和Cr(N)相最终转变为纯的Cr2N相。CrN涂层的硬度H、弹性模量E、、H/E*、H3/E*2随着偏流的增加而呈现出先提高而后基本不变的规律。随着偏流的增加,摩擦系数呈现出先增大后减小再增大的趋势,CrN涂层试样的磨损率呈现出先减小后增大的趋势,CrN涂层试样表面的铝黏着面积百分比呈现出先减小后增大最后略微减小的趋势;当偏流是1.5 A时,CrN涂层试样表面铝黏着最轻微,耐磨性最好。(2)随着氮气流量的增加,对CrN涂层的致密度没有影响,CrN涂层氮含量逐渐增加。随着氮气流量的增加,CrN涂层的相结构由Cr(N)相转变为Cr2N相和Cr(N)相再到纯的Cr2N相最后出现Cr2N相和CrN相。CrN涂层的硬度H、弹性模量E、、H/E*、H3/E*2随着氮气流量的增加而呈现出先提高再减小的规律。在摩擦磨损初期,摩擦系数随着氮含量的增加会呈现出先增大后减小的趋势,但是随着摩擦磨损试验的进行,摩擦系数均趋于平稳,涂层的磨损率呈现先减小后趋于平稳的趋势。在铝的黏着方面,氮气流量的增加对涂层的抗铝黏着的性能并没有显著影响。但是由于当氮气流量为15 sccm和氮气流量为40 sccm时制备出的CrN涂层力学性能较差,涂层表面的铝在摩擦磨损过程中会随着涂层一起脱落,导致在整个磨痕中涂层表面铝的黏着量随着氮气流量的增加呈现先增大后减小的趋势。
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