N掺杂对V-Al-C涂层微观结构、力学及摩擦性能的影响

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	N掺杂对V-Al-C涂层微观结构、力学及摩擦性能的影响
	柯培玲; 王鑫; 王振玉; 冯再新; 汪爱英
刊名	金属学报
	2017
期号	06 页码:709-718
英文摘要	采用磁控溅射技术在Si片(100)和高速钢上制备V-Al-C和V-Al-C-N涂层,利用XRD、XPS、SEM、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机对比分析了涂层的相结构、化学组成、表面形貌、断面结构、力学性能以及不同介质中(大气、去离子水和海水)涂层的摩擦学性能。结果表明,V-Al-C涂层呈柱状晶结构生长,晶粒粗大;N的引入阻碍V-Al-C涂层的柱状晶结构生长,结构致密化,晶粒尺寸减小,形成非晶碳包裹纳米晶的纳米复合结构,使硬度从(14±0.48)GPa增加到(24.5±0.8)GPa,韧性得到大幅提高(H/E>0.1)。大气干摩擦条件下,V-Al-C涂层摩擦系数为0.70,引入N后摩擦系数降为0.42,这主要是由于在摩擦过程中V-Al-C-N涂层生成了具有润滑效果的V_2O_5,在非晶碳与V_2O_5耦合润滑作用下,涂层摩擦系数降低了40%;对于同一涂层,在去离子水和海水环境下的摩擦系数较大气干摩擦条件下降低,主要原因为:前者吸附的水分子可形成边界润滑作用。海水环境摩擦时,海水中Mg~(2+)、Ca~(2+)生成Mg(OH)_2、CaCO_3,均可提供进一步润滑效果,摩擦系数最低。3种环境摩擦过程中,30 min后V-Al-C涂层均因严重的磨粒磨损致磨穿而失效,且在腐蚀和磨损的协同作用下,海水环境中的磨损率最高。使用N掺杂制备的V-Al-C-N涂层均显示出良好的抗磨损性能,在干摩擦时磨损率为3.0×10~(-16)m~3/(N·m),在海水中为1.4×10~(-15)m~3/(N·m)。
公开日期	2017-12-25
内容类型	期刊论文
源URL	[http://ir.nimte.ac.cn/handle/174433/13372]
专题	2017专题
推荐引用方式 GB/T 7714	柯培玲,王鑫,王振玉,等. N掺杂对V-Al-C涂层微观结构、力学及摩擦性能的影响[J]. 金属学报,2017(06):709-718.
APA	柯培玲,王鑫,王振玉,冯再新,&汪爱英.(2017).N掺杂对V-Al-C涂层微观结构、力学及摩擦性能的影响.金属学报(06),709-718.
MLA	柯培玲,et al."N掺杂对V-Al-C涂层微观结构、力学及摩擦性能的影响".金属学报 .06(2017):709-718.