项目名称: 多层膜结构CrAlN/VN自适应摩擦学涂层的制备及其性能研究

项目编号: No.51202035

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 无机非金属材料学科

项目作者: 仇越秀

作者单位: 钢铁研究总院

项目金额: 27万元

中文摘要: 涂层技术可大幅度提高切削刀具的综合性能,延长其使用寿命,提高加工效率,在机加工领域有着重要的应用;针对现有涂层材料在绿色加工的高速摩擦、高温、无润滑剂条件下易于氧化、磨损而失效的问题,提出在硬质涂层中加入高温自适应成分,降低涂层在高温条件下的摩擦系数,减小摩擦磨损,提高其使用寿命。CrAlN涂层具有较高的硬度、耐磨性和抗氧化性能,VN涂层具有优良的高温自润滑性能;本项目拟采用磁控溅射技术,通过多层膜结构设计,将CrAlN和VN复合制备成CrAlN/VN自适应摩擦学涂层,系统研究CrAlN与VN层的周期强化作用以及在高温条件下CrAlN、VN周期层的物理化学变化,揭示多层膜涂层周期结构与涂层机械性能、抗氧化性和自润滑等性能之间的关系以及影响该类涂层在高温环境下摩擦学性能的主要因素,探索多层膜结构自适应摩擦学涂层的高温自润滑机理,为新型摩擦学涂层的研制和性能改善提供理论依据和技术支撑。

中文关键词: 磁控溅射;硬质涂层;自润滑;力学性能;摩擦学性能

英文摘要: Coatings are important in machining industrial which can improve the machining efficiency and extend tool's life. But traditional coatings often fail during dry green machining due to oxidization and worn owing to high speed friction, elevated temperature without cooling lubricant. Combining lubricant with hard coatings is an effective way out. Vanadium nitride (VN) is self-adaptive, which can be easily oxidized to form vanadium oxides and become lubricious under stress. As CrAlN is hard thus CrAlN/VN combination renders both hardness and lubricious properties which are attractive in dry green machining. This proposal focuses on preparation and properties of multilayered CrAlN/VN coatings which will be fabricated by magnetron sputtering. The effects of multi-layering on the coating's mechanical and tribological properties will be studied. Oxidization behaviors of CrAlN, VN under elevated temperature will be characterized and their functions on tribological behaviors will be researched simultaneously. The lubricant mechanism of self-adaptive multilayer CrAlN/VN coatings will be explored. This purpose of this proposal is to provide theoretical basis and technical supports for developing new multilayered self-adaptive tribological coatings.

英文关键词: Magnetron sputtering;Hard coatings;Self-lubricating;Mechanical properties;Tribological properties

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