TC4鈦合金表面磁控濺射不銹鋼薄膜制備及性能研究.pdf

1、鈦合金具有高的比強度和比模量,優(yōu)良的耐蝕性能等優(yōu)點,廣泛應用于航天航空、電子、化工等領域。但其耐磨性差、摩擦系數(shù)高、抗氧化性差,限制了其應用范圍。如何進一步改善鈦合金的表面性能,已成為廣泛研究的熱點。本文采用直流磁控濺射的方法在Ti6Al4V鈦合金表面制備了不銹鋼薄膜,通過正交試驗研究獲得制備不銹鋼薄膜的最佳工藝參數(shù),在此基礎上系統(tǒng)研究了不同靶電流和工件偏壓下制備的不銹鋼薄膜的性能。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、

2、球盤式摩擦試驗機,顯微硬度計、劃痕試驗機、電化學腐蝕平臺對薄膜的表面形貌、相結構、摩擦學性能、硬度、結合力、耐腐蝕性能分別進行了分析。并利用30％雙氧水浸泡試驗,測量試件的質量損失率,對樣品的抗氧化性能進行了研究。通過正交試驗制備不銹鋼薄膜,綜合分析了樣品的摩擦學性能、抗氧化、結合力、耐腐蝕等性能,結果表明靶電流與工件偏壓對膜層綜合性能影響較大。XRD分析結果表明薄膜主要是由α相組成。利用SEM系統(tǒng)研究了靶電流和基體偏壓對膜層的影響,發(fā)

3、現(xiàn)靶電流較小時,膜層致密,當靶電流較大時,薄膜中有很多孔隙,膜層疏松,但是膜層較厚。隨著基體偏壓的增加,不銹鋼膜層晶粒變得細小,膜層厚度先增加后減小。鈦合金材料的摩擦學性能和表面硬度通過不銹鋼薄膜的沉積有效的得到了改善,并且隨著靶電流或工件偏壓的增加都呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢。劃痕試驗結果表明不銹鋼薄膜同基體之間的結合力也具有類似的變化趨勢。雙氧水浸泡試驗結果表明不銹鋼薄膜的抗氧化性能要遠好于鈦合金。在低電流或高偏壓條件下制備的薄膜晶