磁过滤阴极真空弧技术制备厚且韧TiN涂层

• 作者: 何光宇 华青松 廖斌 张丰收 张志强 张旭 欧伊翔 欧阳晓平 沈永青 陈淑年
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 压气机叶片 厚且韧TiN涂层 离子轰击 耐磨
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 专题:载能离子束技术
• 页码范围: 61-70
• 页数: 10页
• 字数: 5614字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.69.20200036

摘要

极端服役条件的出现对涡轮喷气发动机压气机叶片防护涂层提出了越来越高的性能要求,具备厚且韧,同时满足结合力高且耐磨性好的硬质涂层是未来极端服役环境下的潜在涂层.本文利用磁过滤阴极真空弧技术在304L不锈钢基底上成功地沉积了厚且韧的TiN硬质涂层,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对涂层的形貌、结构和性能进行了研究.实验结果表明:沉积过程中,对TiN涂层进行周期性地高能离子轰击处理,能够实现TiN大晶粒抑制,降低涂层内应力,使TiN涂层实现连续生长,涂层的厚度可达到50 μm,沉积速率接近0.2 μm/min;同时控制N2气流量不变生成稳定的非化学计量TiNx,使TiN涂层具有一定的韧性.制备的TiN涂层属于超硬涂层,硬度和弹性模量最高分别可达到38.24和386.53 GPa;TiN涂层的结合力良好,压痕无剥落形貌和径向裂纹,涂层的韧性优良;TiN涂层的H/E? 和H3/E?2 值最高可达到0.0989和0.3742;厚且韧的TiN硬质涂层表现出优良的耐磨性,摩擦系数最低为0.26.