TC4鈦合金表面磁控濺射不銹鋼薄膜制備及性能研究.pdf

1、鈦合金具有高的比強(qiáng)度和比模量,優(yōu)良的耐蝕性能等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于航天航空、電子、化工等領(lǐng)域。但其耐磨性差、摩擦系數(shù)高、抗氧化性差,限制了其應(yīng)用范圍。如何進(jìn)一步改善鈦合金的表面性能,已成為廣泛研究的熱點(diǎn)。本文采用直流磁控濺射的方法在Ti6Al4V鈦合金表面制備了不銹鋼薄膜,通過(guò)正交試驗(yàn)研究獲得制備不銹鋼薄膜的最佳工藝參數(shù),在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)研究了不同靶電流和工件偏壓下制備的不銹鋼薄膜的性能。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、

2、球盤式摩擦試驗(yàn)機(jī),顯微硬度計(jì)、劃痕試驗(yàn)機(jī)、電化學(xué)腐蝕平臺(tái)對(duì)薄膜的表面形貌、相結(jié)構(gòu)、摩擦學(xué)性能、硬度、結(jié)合力、耐腐蝕性能分別進(jìn)行了分析。并利用30％雙氧水浸泡試驗(yàn),測(cè)量試件的質(zhì)量損失率,對(duì)樣品的抗氧化性能進(jìn)行了研究。通過(guò)正交試驗(yàn)制備不銹鋼薄膜,綜合分析了樣品的摩擦學(xué)性能、抗氧化、結(jié)合力、耐腐蝕等性能,結(jié)果表明靶電流與工件偏壓對(duì)膜層綜合性能影響較大。XRD分析結(jié)果表明薄膜主要是由α相組成。利用SEM系統(tǒng)研究了靶電流和基體偏壓對(duì)膜層的影響,發(fā)

3、現(xiàn)靶電流較小時(shí),膜層致密,當(dāng)靶電流較大時(shí),薄膜中有很多孔隙,膜層疏松,但是膜層較厚。隨著基體偏壓的增加,不銹鋼膜層晶粒變得細(xì)小,膜層厚度先增加后減小。鈦合金材料的摩擦學(xué)性能和表面硬度通過(guò)不銹鋼薄膜的沉積有效的得到了改善,并且隨著靶電流或工件偏壓的增加都呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢(shì)。劃痕試驗(yàn)結(jié)果表明不銹鋼薄膜同基體之間的結(jié)合力也具有類似的變化趨勢(shì)。雙氧水浸泡試驗(yàn)結(jié)果表明不銹鋼薄膜的抗氧化性能要遠(yuǎn)好于鈦合金。在低電流或高偏壓條件下制備的薄膜晶