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调制周期对CrN_(x)/TiAlSiN多层涂层抗冲蚀性的影响
1
作者
李花
李刘合
+5 位作者
李多铎
唐令
罗阳
韩明月
郑英晓
宋万万
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第19期82-92,140,共12页
目的在砂粒环境下,改善TiAlSiN硬质涂层于高角度下的抗冲蚀性能。方法采用电弧离子镀复合高功率脉冲磁控溅射技术,制备不同调制周期下的CrN_(x)/TiAlSiN多层涂层。应用电子扫描电镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪和划痕仪对涂层的显微结构...
目的在砂粒环境下,改善TiAlSiN硬质涂层于高角度下的抗冲蚀性能。方法采用电弧离子镀复合高功率脉冲磁控溅射技术,制备不同调制周期下的CrN_(x)/TiAlSiN多层涂层。应用电子扫描电镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪和划痕仪对涂层的显微结构、物相组成、纳米硬度、弹性模量以及结合力进行分析,于冲蚀试验平台对涂层抗冲蚀性能进行评价(Al_(3)O_(2)砂粒平均粒径为50μm,冲蚀速度为30 m/s,角度为90°)。结果涂层结构致密,由面心立方结构c-(Ti,Al)N、c-Cr、c-CrN和六方h-Cr_(2)N相构成。随着CrN_(x)子层结构的引入,TiAlSiN子层对应的(220)取向逐渐消失,(111)衍射晶面逐渐呈现。随着调制周期减少,CrN_(x)子层对应的h-Cr_(2)N(300)和c-CrN(220)衍射峰强度表现出先逐渐降低、后缓慢增加的规律。涂层结合变化幅度不大,处于68~71 N。虽然纳米硬度和弹性模量逐渐下降,分别从(37.5±0.46)GPa和(339.92±1.85)GPa下降至(31.2±0.40)GPa和(267.50±7.98)GPa,但H/E韧性指标逐渐增加,从0.110增加至0.116。在最小调制周期下,涂层表现出最优抗冲蚀性能,其冲蚀速率仅TiAlSiN硬质涂层的1/5。结论调制周期的减少增加了涂层界面数目,对扩展的裂纹起到了很好偏转作用,提升了涂层韧性,贡献了涂层抗冲蚀性能。在砂粒反复冲击作用下,于涂层中产生了交互作用的横纵裂纹,致使涂层以碎屑脆性剥落机制而失效,破坏特征表现为逐层剥落。
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关键词
电弧复合磁控
多层涂层
调制周期
抗冲蚀性能
损伤破坏
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职称材料
题名
调制周期对CrN_(x)/TiAlSiN多层涂层抗冲蚀性的影响
1
作者
李花
李刘合
李多铎
唐令
罗阳
韩明月
郑英晓
宋万万
机构
北京航空航天大学机械工程及自动化学院
沈阳飞机工业(集团)有限公司
出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第19期82-92,140,共12页
基金
国家自然科学基金(NSFC 12275014,NSFC 12305278)
中国博士后科学基金(2023M730180)
+1 种基金
中央高校基本科研业务费专项资金(YWF-23-Q-1019)
国家资助博士后研究人员计划(GZB20230929)。
文摘
目的在砂粒环境下,改善TiAlSiN硬质涂层于高角度下的抗冲蚀性能。方法采用电弧离子镀复合高功率脉冲磁控溅射技术,制备不同调制周期下的CrN_(x)/TiAlSiN多层涂层。应用电子扫描电镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪和划痕仪对涂层的显微结构、物相组成、纳米硬度、弹性模量以及结合力进行分析,于冲蚀试验平台对涂层抗冲蚀性能进行评价(Al_(3)O_(2)砂粒平均粒径为50μm,冲蚀速度为30 m/s,角度为90°)。结果涂层结构致密,由面心立方结构c-(Ti,Al)N、c-Cr、c-CrN和六方h-Cr_(2)N相构成。随着CrN_(x)子层结构的引入,TiAlSiN子层对应的(220)取向逐渐消失,(111)衍射晶面逐渐呈现。随着调制周期减少,CrN_(x)子层对应的h-Cr_(2)N(300)和c-CrN(220)衍射峰强度表现出先逐渐降低、后缓慢增加的规律。涂层结合变化幅度不大,处于68~71 N。虽然纳米硬度和弹性模量逐渐下降,分别从(37.5±0.46)GPa和(339.92±1.85)GPa下降至(31.2±0.40)GPa和(267.50±7.98)GPa,但H/E韧性指标逐渐增加,从0.110增加至0.116。在最小调制周期下,涂层表现出最优抗冲蚀性能,其冲蚀速率仅TiAlSiN硬质涂层的1/5。结论调制周期的减少增加了涂层界面数目,对扩展的裂纹起到了很好偏转作用,提升了涂层韧性,贡献了涂层抗冲蚀性能。在砂粒反复冲击作用下,于涂层中产生了交互作用的横纵裂纹,致使涂层以碎屑脆性剥落机制而失效,破坏特征表现为逐层剥落。
关键词
电弧复合磁控
多层涂层
调制周期
抗冲蚀性能
损伤破坏
Keywords
arc composite magnetron
multilayer coating
modulation period
erosion resistance
damage mechanism
分类号
TG174.4 [金属学及工艺—金属表面处理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
调制周期对CrN_(x)/TiAlSiN多层涂层抗冲蚀性的影响
李花
李刘合
李多铎
唐令
罗阳
韩明月
郑英晓
宋万万
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
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