CrN和CrAlN涂层热稳定性、力学和摩擦学性能研究

	CrN和CrAlN涂层热稳定性、力学和摩擦学性能研究
	金玉花1 ; 李鑫栋 1,2; 柴利强 2; 张学希 2; 乔丽 2; 王鹏2
	2023-03-14
发表期刊	表面技术
ISSN	1001-3660
页码	1-18
摘要	目的研究CrN和CrAlN涂层的热稳定性、氧化行为、力学性能以及摩擦磨损性能。方法采用中频反应磁控溅射技术制备了CrN和CrAlN涂层。利用真空热脱附系统、场发射扫描电镜、原子力显微镜、能谱仪、X射线衍射、拉曼光谱仪、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机等探究两种涂层的结构、热稳定性、力学性能和摩擦学性能。结果CrN涂层在真空温度为646℃左右开始发生N分解与释放，在885℃左右N的释放速率达到峰值。CrAlN涂层在真空722℃左右才开始发生N分解与释放，而在1000℃下N的释放速率并未达到峰值。在大气600℃下，CrN涂层开始发生氧化生成Cr2O3相，且Cr2O3层厚度随温度升高而增加，900℃时涂层已完全氧化。CrAlN涂层在900℃时才开始发生氧化生成更为致密的Cr2O3和Al2O3混合氧化层，阻止了涂层进一步氧化。在大气高温条件下CrAlN涂层均具有比CrN涂层更高的硬度和弹性模量。随着温度的升高，两种涂层的粗糙度逐渐增加，摩擦系数逐渐降低，CrAlN涂层在600和800℃下其粗糙度和磨损率均低于CrN涂层。结论真空下CrAlN涂层中的键能较高的Al-N共价键改善了涂层的热稳定性，从而提高了CrAlN涂层中N分解温度。大气中CrAlN涂层具有比CrN涂层更高的抗氧化性、硬度和弹性模量，CrAlN涂层在高温氧化过程中生成的连续且致密的Cr2O3和Al2O3混合氧化层能够减缓O原子向涂层内部的扩散。CrAlN涂层具有比CrN涂层更为优异的耐磨性，更适合作为在高温工况下服役的刀具和模具等易磨损材料的防护涂层。
关键词	CrN涂层 CrAlN涂层热稳定性氧化行为力学性能摩擦磨损性能
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收录类别	北大核心 ; EI ; CSCD
语种	中文
引用统计
文献类型	期刊论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/161360
专题	材料科学与工程学院理学院
作者单位	1.兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室; 2.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室
第一作者单位	省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室
第一作者的第一单位	省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	金玉花,李鑫栋,柴利强,等. CrN和CrAlN涂层热稳定性、力学和摩擦学性能研究[J]. 表面技术,2023:1-18.
APA	金玉花,李鑫栋,柴利强,张学希,乔丽,&王鹏.(2023).CrN和CrAlN涂层热稳定性、力学和摩擦学性能研究.表面技术,1-18.
MLA	金玉花,et al."CrN和CrAlN涂层热稳定性、力学和摩擦学性能研究".表面技术 (2023):1-18.