热震对TiAlSiN涂层结构与性能的影响

• 作者: 代明江 宋智辉 李洪 林松盛 石倩 苏一凡 郭朝乾 韦春贝
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 离子镀 TiAlSiN 热震 高温 结合力 耐磨性
• 年，卷（期）: 2019,（11）
• 所属期刊栏目: 表面失效及防护
• 页码范围: 297-304,319
• 页数: 9页
• 分类号: TG174|TH117
• 字数: 4749字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.11.033

摘要

目的 探究TiAlSiN涂层经过不同热震次数后,其组织结构及性能的变化规律及机制.方法 采取电弧离子镀技术在单晶硅和M2高速钢(W6Mo5Cr4V2)表面沉积TiAlSiN涂层,采用加热-水淬循环的方法进行热震试验.采用3D表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)表征涂层显微形貌,用金相显微镜测定膜/基结合力,用能谱仪(EDS)分析涂层元素含量变化,用X射线衍射仪(XRD)表征物相结构,用划痕仪和硬度计测量涂层力学性能,用摩擦磨损试验仪、光学显微镜探究涂层摩擦学性能及摩擦磨损机制.结果 随着热震次数的增加,涂层表面产生的TiO颗粒尺寸增大,含量增多,粗糙度增加.XRD衍射峰向小角度发生偏移,但仍保持立方结构.涂层的力学性能变差,硬度值由2066HV0.025下降至1447HV0.025,结合力由常温的71.8 N下降至33.9 N,结合力等级由常温的HF1降至HF4.此外,30、40、50次热震后,涂层展现出比常温下更优异的耐磨性能,摩擦系数由常温的0.571分别降低至0.427、0.389、0.273,磨损率由常温时的1.4×10-14m3/(N·m)分别降至1.01×10-14、0.93×10-14、0.71×10-14 m3/(N·m),磨损类型主要为粘着磨损与氧化磨损.结论 TiAlSiN涂层在600℃下具备优异的抗热震性能,多次冷-热循环后仍为立方结构.随着热震次数的增加,TiAlSiN涂层表面质量及力学性能下降,但摩擦磨损试验中,由于涂层表面多次热震形成的氧化物起到润滑效果,有效减缓了涂层与摩擦球的剧烈接触,使TiAlSiN涂层的耐磨减摩性能提高.