CrN基微纳米复合膜的制备与应用

第1章 绪论 1.1 研究背景 1.2 活塞环磨损工况及失效机理分析 1.2.1 活塞环的服役工况分析 1.2.2 活塞环的磨损特点与分类 1.2.3 活塞环的磨损机理分析 1.3 发动机活塞环表面处理技术的研究现状 1.3.1 电镀 1.3.2 氮化处理 1.3.3 热喷涂 1.3.4 气相沉积技术 1.4 多弧离子镀技术原理及特点 1.4.1 离子镀技术的发展 1.4.2 多弧离子镀的基本原理 1.4.3 多弧离子镀的特点 1.4.4 多弧离子镀技术发展应用前景 1.5 CrN及其复合膜的性能与研究进展 1.5.1 CrN薄膜的结构与性能 1.5.2 CrN薄膜的研究进展 1.5.3 CrN薄膜的摩擦磨损与抗高温氧化性能 1.5.4 CrN基复合膜的研究进展 1.6 研究内容第2章 CrN薄膜的制备与性能研究 2.1 N2浓度对CrN薄膜性能的影响 2.1.1 工艺参数 2.1.2 沉积速率分析 2.1.3 成分与相结构分析 2.1.4 表面和断面形貌分析 2.1.5 纳米硬度和弹性模量分析 2.2 负偏压对CrN薄膜性能的影响 2.2.1 工艺参数 2.2.2 镀前轰击对CrN薄膜生长的影响 2.2.3 沉积速率分析 2.2.4 成分与相结构分析 2.2.5 表面形貌与粗糙度分析 2.2.6 纳米硬度和弹性模量分析 2.2.7 结合性能分析 2.3 弧电流对CrN薄膜性能的影响 2.3.1 工艺参数 2.3.2 沉积速率分析 2.3.3 相结构分析 2.3.4 表面形貌与粗糙度分析 2.3.5 纳米硬度分析 2.4 Cr／CrN纳米多层膜的制备与性能研究 2.4.1 工艺参数 2.4.2 Cr／CrN多层膜的显微组织结构分析 2.4.3 Cr／CrN多层膜的力学性能分析 2.4.4 Cr／CrN多层膜的残余应力与结合强度分析 2.4.5 Cr／CrN多层膜的摩擦磨损性能 2.5 小结第3章 CrN基复合膜的制备与性能研究 3.1 CrTiN复合膜的制备与性能研究 3.1.1 试验方法 3.1.2 CrTiN复合膜的沉积速率 3.1.3 CrTiN复合膜的成分分析 3.1.4 CrTlN复合膜的相结构分析 3.1.5 CrTiN复合膜的表面形貌分析 3.1.6 Cftin复合膜的纳米硬度分析 3.2 CrAlN复合膜的制备与性能研究 3.2.1 试验方法 3.2.2 CrAIN复合膜的沉积速率 3.2.3 CrAlN复合膜的成分分析 3.2.4 CrAlN复合膜的相结构分析 3.2.5 CrAlN复合膜的表面形貌分析 3.2.6 CrAIN薄膜的纳米硬度和弹性模量分析 3.2.7 CrAlN薄膜的抗高温氧化性能 3.3 添加Ti、A1元素对CrN薄膜结构与性能的影响 3.3.1 试验方法 3.3.2 CrriAlN复合膜的沉积速率 3.3.3 CrTiAlN复合膜的成分分析 3.3.4 CrTiAlN复合膜的相结构分析 3.3.5 CrtiAlN复合膜的表面形貌分析 3.3.6 CrtiAlN复合膜的纳米硬度和弹性模量分析 3.4 负偏压对C广TiAlN复合膜性能的影响 3.4.1 试验过程 3.4.2 负偏压对CrtiAlN复合膜沉积速率和硬度的影响 3.4.3 负偏压对CrTiAlN复合膜结合强度的影响 3.4.4 CrTlAlN复合膜层表面和截面形貌分析 3.4.5 CrTiAlN复合膜的成分与相结构分析 3.4.6 负偏压对CrtiAlN复合膜磨损性能的影响 3.5 基体旋转速度对CrtiA1N复合膜性能的影响 3.5.1 试验过程 3.5.2 显微组织分析 3.5.3 相结构分析 3.5.4 晶粒尺寸分析 3.5.5 纳米硬度和弹性模量分析 3.5.6 残余应力与结合强度分析 3.6 CrTiAlN复合膜与其他薄膜的性能比较分析 3.6.1 薄膜表面粗糙度比较分析 3.6.2 薄膜表面硬度与抗塑性变形能力比较分析 3.6.3 薄膜结合强度与残余应力的比较分析 3.7 小结第4章 CrN基复合膜的抗高温腐蚀行为研究 4.1 前言 4.2 CrN基复合膜的抗高温氧化行为研究 4.2.1 试验方法 4.2.2 CrN基复合膜的氧化动力学分析 4.2.3 CrN基复合膜氧化层的形貌与成分分析 4.2.4 CrTlAlN复合膜氧化产物的相组成 4.2.5 CrTiAIN复合膜氧化层的形貌与成分分析 4.2.6 讨论 4.3 CrN基复合膜的热腐蚀行为研究 4.3.1 试验方法 4.3.2 热腐蚀动力学 4.3.3 热腐蚀后表面产物的显微组织分析 4.3.4 讨论 4.4 小结第5章 CrN基复合膜的摩擦磨损性能研究 5.1 CrN基复合膜的滑动磨损性能研究 5.1.1 润滑条件对CrN基复合膜滑动磨损性能的影响 5.1.2 滑动频率对CrN基复合膜滑动磨损性能的影响 5.1.3 载荷对CrN基复合膜滑动摩擦磨损性能的影响 5.1.4 讨论 5.2 CrN基复合膜的高温摩擦磨损性能研究 5.3 活塞环／缸套摩擦副摩擦学匹配优化试验研究 5.3.1 坦克发动机活塞环／缸套摩擦副的磨损失效分析研究 5.3.2 发动机缸套内壁表面改性工艺研究 5.3.3 缸套内壁激光渗硫复合层的组织结构与性能研究 5.3.4 活塞环／缸套摩擦副优化匹配试验 5.4 讨论 5.4.1 活塞环薄膜化学属性的影响 5.4.2 活塞环薄膜物理属性的影响 5.5 小结第6章 CrMoN／MOS2微纳米固体润滑复合膜显微组织与成膜机理 6.1 CrMoN固体润滑复合膜的制备与性能 6.1.1 试验方法 6.1.2 CrMoN复合膜的显微组织结构 6.1.3 CrMoN复合膜的力学性能 6.2 CrMoN／MoS，固体润滑复合膜的制备及显微组织 6,2.1 试验方法 6,2.2 成分和相结构 6,2.3 形貌分析 6.3 成膜机理 6.3.1 薄膜中元素沿深度的分布 6.3.2 成膜机理分析 6.3.3 MoS2在薄膜中的分布规律研究 6.4 CrMoN／MoS2固体润滑复合膜的硬度和结合强度 6.4.1 纳米硬度分析 6.4.2 结合强度分析 6.5 小结第7章 CrMoN／MoS2微纳米固体润滑复合膜的摩擦学行为 7.1 试验方法 7.2 CrN基固体润滑复合膜的摩擦学试验 7.2.1 摩擦系数 7.2.2磨损量 7.2.3 磨损表面的形貌及元素组成 7.2.4 磨损表面元素的化学态 7.2.5 渗硫层减摩作用机理 7.2.6 Mo含量对薄膜摩擦学性能的影响 7.2.7 渗硫条件对薄膜摩擦学性能的影响 7.3 小结第8章 CrN基复合膜活塞环的台架考核试验研究 8.1 试验方法 8.1.1 活塞环与缸套样品准备 8.1.2 试验设备 8.1.3 试验过程 8.2 试验数据分析 8.2.1 活塞环磨损尺寸分析 8.2.2 缸套内壁磨损尺寸分析 8.3 台架试验前后活塞环表面薄膜的性能比较分析 8.3.1 厚度比较分析 8.3.2 硬度分析 8.3.3 残余应力分析 8.3.4 结合强度分析 8.4 摩擦副磨损机制分析 8.4.1 电镀CT活塞环／中频淬火缸套摩擦副 8.4.2 CrN薄膜活塞环／激光渗硫缸套摩擦副 8.4.3 CrTiAlN复合膜活塞环／激光渗硫缸套摩擦副 8.5 小结参考文献