8 / 2022-06-04 16:58:05

TaN/ZrN涂层的高温氧化磨损行为研究

高温；磨损；机械性能；氧化膜；涂层

5、摩擦学表面工程论坛；

采用多弧离子镀技术制备了三种不同TaN与ZrN厚度比的TaN/ZrN涂层。在这项工作中，研究了三涂层的组成、机械性能和高温下的磨损性能。XRD结果显示，三种涂层的择优取向都是(200)。HRTEM结果显示三种涂层都存在明显的刃型位错和织构。三种涂层的纳米硬度值都在20GPa以上，厚度比为1时的涂层硬度最大，可达29.59GPa。其次该涂层显示出最大的H/E^*值和H³/E^*2值反映出优异的弹性能力和抗塑性变形能力。通过对纳米压痕形貌的分析进一步证明了涂层的抗塑性变形能力。涂层经过高温磨损后，厚度比为1的涂层表现出最低的磨损率。涂层磨痕处的机械性能分析结果表明，在750℃时其H/E*值和H3/E*2值明显升高。借助FIB技术和TEM技术对磨痕处进行分析，结果表明在350℃时涂层表面形成的氧化膜为Zr的非晶氧化物，在750℃时涂层发生严重氧化，氧化膜主要为Ta、Zr和Ti的纳米晶氧化物。这是由于在热力耦合作用下，氧化膜的破裂导致氧的渗入涂层中的Ta和Zr进一步被氧化，在涂层接近磨穿时，基体中的Ti元素向外扩散，磨屑的被压实最终氧化层中存在三种金属的纳米晶氧化物。