钢表面纳米TiAlN薄膜的结构表征与性能研究

• 作者: 孟超平 张发 曹慧
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 磁控溅射 TiAlN薄膜 微观结构 摩擦磨损 纳米 显微硬度
• 年，卷（期）: 2016,（10）
• 所属期刊栏目: 表面摩擦磨损与润滑
• 页码范围: 108-113
• 分类号: TG174.442
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.10.017

摘要

目的在GCr15轴承钢和W18Cr4V高速钢基体上制备硬质耐磨的纳米TiAlN薄膜,以此来提高GCrl5和W18Cr4V钢的使用寿命.方法采用直流反应磁控溅射的方法,以氩气为工作气体,氮气为反应气体,采用反复试验并优化后的一组参数,在两种常用的钢基体上制备高质量的耐磨薄膜.通过XRF、XRD、AFM和SEM研究了薄膜的元素含量、表面形貌和物相组成等结构特点,借助销盘式摩擦磨损试验机研究了薄膜的摩擦磨损性能.结果两组钢基体上薄膜的化学成分接近,Ti和Al元素的原子数分数之比为1∶1,薄膜主要由AlN、TiN和TiAlN相组成,且在(111)方向具有择优生长取向,薄膜的平均晶粒尺寸分别为24.15 nm和28.32 nm;薄膜呈现岛状生长,表面的平均粗糙度为15.8 nm和17.6 nm,硬度值不足2500HV,摩擦系数分别为0.5和0.4,薄膜的磨损量分别为89 μg和56 μg.结论薄膜结构由硬质陶瓷相组成,平均晶粒尺寸较小,薄膜的摩擦系数稳定,磨损量较小,耐磨效果较好.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张发	内蒙古机电职业技术学院冶金系	9	18	3.0	4.0
2	孟超平	内蒙古机电职业技术学院冶金系	21	27	4.0	4.0
3	曹慧	内蒙古机电职业技术学院冶金系	9	13	2.0	3.0