V-Al-C-N宽温域涂层的制备及其摩擦学行为

作     者：齐帆 张玉鹏 王振玉 汪爱英 王铁钢 柯培玲 QI Fan;ZHANG Yu-peng;WANG Zhen-yu;WANG Ai-ying;WANG Tie-gang;KE Pei-ling

作者机构：天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室天津300222 中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江宁波315201 

基　　金：国家自然科学基金(51875555) 天津市科技重大专项(18ZXJMTG00050) 天津市科技特派员项目(20YDTPJC01460) 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2022年第51卷第2期

页      码：77-85页

摘      要：目的设计制备用于高速切削难加工材料的长寿命刀具涂层。方法采用三靶磁控共溅射技术,通过改变石墨靶材的溅射功率,调控不同润滑相的配比,制备具有不同C含量的V-Al-C-N纳米复合涂层。利用纳米压痕仪和高温摩擦试验机,对涂层的力学性能和摩擦学性能进行检测。采用透射电镜和扫描电镜观察涂层的显微结构和摩擦磨损表面形貌,并分析其磨损机理。结果制备了具有优异性能的V-Al-C-N纳米复合刀具涂层。当涂层中C原子数分数为29.40%时,涂层的硬度和弹性模量分别高达36.3 GPa和370.5 GPa。在室温(RT)~650℃宽温域范围内,涂层具有稳定、良好的摩擦学性能。RT条件下,涂层中的磨痕很浅,摩擦因数(COF)为0.43;在300℃工作时,对比VAlN涂层,其非晶包裹纳米晶的结构使得掺C后的COF降低了14%,至0.72,磨损机理包含磨粒磨损和氧化磨损;650℃条件下,磨痕出现大量犁沟,大量磨屑在摩擦轨道两侧被压实,此时氧化反应明显加剧,涂层表面生成V_(2)O_(5)润滑相,摩擦因数稳定在0.35。结论采用三靶磁控共溅射技术,在VAlN涂层中引入不同含量的C,可提高其力学性能,并在一定程度上降低涂层的高温摩擦因数。不同温度条件下摩擦因数的变化与涂层的磨损机制有关。

主 题 词：V-Al-C-N 宽温域润滑 力学性能 非晶包裹纳米晶 V_(2)O_(5) 

学科分类：080503[080503] 08[工学] 080203[080203] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.02.008

馆 藏 号：203107912...