磁控濺射CrCN鍍層微觀組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究.pdf

1、本文采用磁控濺射法通過改變碳靶電流和氮氣流量制備了不同碳含量和不同氮含量的CrCN鍍層。采用XPS、TEM、SEM對鍍層的化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)進行了分析;并利用顯微硬度計、球.盤式摩擦磨損實驗機分別測試了鍍層的顯微硬度及摩擦磨損性能。分析了碳含量和氮含量改變對CrCN鍍層微觀結(jié)構(gòu)的影響,總結(jié)了碳含量和氮含量改變對CrCN鍍層力學(xué)性能的影響規(guī)律;探討了CrCN鍍層顯微硬度和摩擦學(xué)特性的影響機理,結(jié)果表明:鍍層中Sp3 C-C鍵的含量及鍍層的

2、結(jié)構(gòu)顯著影響鍍層韻顯微硬度,鍍層中Sp2C-C鍵的含量及碳的彌散分布程度顯著影響鍍層的摩擦學(xué)特性。
　　研究結(jié)果表明:CrCN鍍層中的碳元素主要以Sp2 C.C鍵、Sp3C.C鍵和C-Cr鍵的形式存在;隨碳靶電流從0逐漸增大至1.5A的過程中,CrCN鍍層中Sp2 C-C鍵的含量逐漸增加,Spa C.C鍵的含量先升高后降低;非晶態(tài)石墨在鍍層中的連續(xù)性增強導(dǎo)致鍍層的晶化程度逐漸降低且CrN的平均晶粒尺寸由80nm減小至10nm(此時

3、,CrN納米晶彌散鑲嵌于非晶態(tài)石墨中形成納米復(fù)合結(jié)構(gòu));CrCN鍍層的顯微硬度因受Sp2 C-C鍵和Sp3 C-C鍵以及晶粒細(xì)化綜合作用而呈現(xiàn)先升高后降低,在.Ic=1.2A時達到了最大值2180HV,說明鍍層中Sp3 C-C鍵含量對顯微硬度的影響較大;伴隨Sp2鍵對應(yīng)的非晶態(tài)石墨含量的增大和連續(xù)性增強,CrCN鍍層的摩擦系數(shù)和磨損率均呈逐漸降低的趨勢,在lc=1.5A時摩擦系數(shù)降為原來的54-2％,為0.28,磨損率為原來的47.4％

4、。
　　隨氮氣流量從0逐漸增加到15Sccm的過程中,CrCN鍍層中Sp2 C-C鍵的含量逐漸降低,Sp3 C-C鍵和Cr-N鍵的含量逐漸升高;鍍層的晶化程度逐漸提高且鍍層的晶粒尺寸逐漸增加,在氮氣流量為15Sccm時晶粒尺寸達到最大值20nm,鍍層的擇優(yōu)取向由Cr(110)向CrN(200)轉(zhuǎn)變;CrCN鍍層的顯微硬度受鍍層中Sp3 C.C鍵、cr-N鍵等硬質(zhì)相及晶粒尺寸的影響呈先升高后降低,在氮氣流量為10 Sccm時達到了最