AlCrN涂层表面微纳织构的制备及其摩擦磨损特性研究-机械制造及其自动化专业毕业论文
AlCrN涂层表面微纳织构的制备及其摩擦磨损特性研究
AlCrN涂层表面微/纳织构的制备及其摩擦磨损特性研究本文将硬质涂层技术和表面微/纳织构技术两种效应有机结合,提出了微/纳织构化AlCrN涂层表面的设计思路,在研究分析了AlCrN涂层表面微/纳织构制备技术的基础上,采用激光技术在AlCrN涂层表面制备了微米级和纳米级沟槽型织构,系统研究了微/纳织构化AlCrN涂层表面的摩擦磨损特性,阐明了微/纳织构对AlCrN涂层表面摩擦磨损性能的影响,并揭示了其磨损机理。
首先,采用脉冲光纤激光器在AlCrN涂层表面制备了微米级沟槽型织构,分别研究了脉冲功率、扫描速度和扫描次数对微织构深度和宽度的影响,并结合AlCrN涂层的表面特性,优化得到最佳的工艺参数：脉冲功率为12W,扫描速度为200mm/s,扫描一次,并在AlCrN涂层表面制备了深度为3μm,宽度为36μm,不同间距、不同角度的沟槽型微织构。
在分析了飞秒激光加工原理的基础上,采用钛宝石飞秒激光器在AlCrN涂层表面制备了周期性的纳米级沟槽型织构,分别研究了单脉冲能量、扫描速度、扫描间距和扫描次数对纳织构形貌的影响,优化得到最佳的工艺参数：飞秒激光的单脉冲能量为3.5μJ,扫描速度为1000μm/s,扫描间距5μm,扫描次数为1次,并在AlCrN涂层表面制备了深度是200nm,宽度是600nm,面积占有率为100%,50%和25%的三种纳米级沟槽型织构表面。
通过往复式摩擦磨损试验对不同角度、不同间距、不同表面粗糙度的微织构化AlCrN涂层表面的摩擦磨损特性进行了研究分析,系统分析了沟槽型微织构对AlCrN涂层的摩擦磨损性能的影响。
研究表明：微织构能够提高AlCrN涂层表面的摩擦磨损性能,低载荷、高滑动速度和添加润滑剂的条件下,微织构能够更有效的提高AlCrN涂层表面的摩擦磨损性能；微织构的形貌对表面摩擦磨损性能有很大的影响,与滑动方向平行的织构角度是最佳的减磨角度,400μm是最佳的微织构间距；降低微织构表面的粗糙度可以有效的提高AlCrN涂层表面的抗磨损能力,未抛光和抛光后微织构表面的摩擦系数相差不多,但是降低微织构表面粗糙度能够减小AlCrN涂层表面磨痕尺寸和减小摩擦球的磨损体积。
《Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的制备与性能研究》范文
《Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的制备与性能研究》篇一摘要：本文研究了Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的制备工艺，并对其性能进行了系统性的分析。
通过控制制备过程中的参数，优化了镀层和膜层的结构和性能，并对其耐腐蚀性、硬度和耐磨性等关键性能进行了详细探讨。
一、引言随着科技的发展，铝及其合金在工业领域的应用日益广泛。
为了提高铝及其合金的表面性能，如耐腐蚀性、硬度和耐磨性等，人们开发了多种表面处理技术。
其中，Al-Nd合金镀层和微弧氧化技术是两种重要的表面处理技术。
本文旨在研究这两种技术的制备工艺及其性能特点。
二、Al-Nd合金镀层的制备与性能研究1. 制备工艺Al-Nd合金镀层的制备主要采用浸渍法，通过控制浸渍时间、温度、Nd含量等参数，获得不同结构和性能的镀层。
2. 结构与性能分析通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对镀层进行结构分析，结果表明Al-Nd合金镀层具有致密的晶体结构和良好的附着力。
此外，对镀层的硬度、耐腐蚀性和耐磨性进行了测试，发现随着Nd含量的增加，镀层的硬度、耐腐蚀性和耐磨性均有所提高。
三、微弧氧化膜的制备与性能研究1. 制备工艺微弧氧化膜的制备主要采用微弧氧化技术，通过调整电解液成分、电压、电流等参数，控制膜层的生长过程。
2. 结构与性能分析利用XRD、SEM和能谱分析（EDS）等技术对膜层进行结构分析，发现微弧氧化膜具有多孔结构，且孔隙率随电解液成分和工艺参数的变化而变化。
对膜层的硬度、耐腐蚀性和耐磨性进行测试，结果表明微弧氧化膜具有较高的硬度、良好的耐腐蚀性和一定的耐磨性。
四、结果与讨论通过对Al-Nd合金镀层和微弧氧化膜的制备工艺及性能进行分析，我们可以得出以下结论：1. 通过控制制备过程中的参数，可以优化Al-Nd合金镀层和微弧氧化膜的结构和性能。
2. Al-Nd合金镀层具有较高的硬度、良好的耐腐蚀性和耐磨性，且随着Nd含量的增加，这些性能得到进一步提高。
3. 微弧氧化膜具有多孔结构，孔隙率可随电解液成分和工艺参数的调整而变化。
表面微织构影响点接触润滑摩擦性能的实验研究_刘洪龙
面上加工出方形微坑。微织构尺寸参数示意图以及与 往复运动方向关系如图 4 所示，箭头所示为往复运动 方向。实验所用微织构参数如表 2 所示。实验中取 0# 试样为无织构光滑表面作为对照组。
1. 2 试样 实验中上试样为光滑钢球，直径为 25. 4 mm，材
料为 45#钢，弹性模量为 210 GPa，泊松比为 0. 3。表 面经过超精加工，Ｒa = 0. 005 μm，远小于下试样钢 盘表面粗糙度，故其表面粗糙度的影响可以忽略。根 据实验仪器的结构特点，用线切割方法将其加工成一
图 6 示出了对应微织构的深度，由三维表面形 貌 仪 （ Nanomap ） 测 得， 该 组 微 织 构 深 度 约 为 30 μm。
图 7、8 分别示出了 2# 试样的表面形貌以及微织 构深度。其中微织构横向边长 LA 不同，而纵向边长 LB，横向间距 LX 以及纵向间距 LY 保持不变。
12
端带有部分球面的销状试样，如图 3 所示。
图 3 球头试样 Fig 3 Pin sample with spherical end
下试样 为 钢 制 方 盘，为 待 测 样 品。钢 盘 尺 寸 为 40 mm × 32 mm × 5 mm，材料为 45#钢，表面经磨削加 工，然后采用激光微造型工艺在磨削表面加工出所需 要的微织构阵列，最后手工用砂纸抛光去除毛刺、熔 融物后表面粗糙度可达到 0. 5 μm。实验时将钢盘通 过 2 个定位销以及 4 个紧固螺钉固定到下试样储油槽 中，实验过程中钢盘随着储油槽做往复运动。 1. 3 实验条件
微-纳结构Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层的腐蚀磨损行为研究
微-纳结构Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层的腐蚀磨损行为研究微/纳结构Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层的腐蚀磨损行为研究随着工业的发展和对优化材料性能的需求，金属陶瓷涂层在材料表面保护和功能改善方面得到了广泛应用。
其中，微/纳结构Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层以其优异的抗腐蚀和耐磨性能成为研究的热点。
首先，微/纳结构Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层的制备方法至关重要。
通常采用的方法包括高速喷涂、激光熔覆、等离子熔覆等。
这些方法可以在金属基体表面形成均匀、致密的涂层，提高涂层的附着力和表面质量。
同时，通过调节喷涂参数、合适的热处理和后续抛光，还可以进一步改善涂层的微/纳结构和性能。
其次，微/纳结构Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层的腐蚀性能也是关键。
湿润环境中，金属陶瓷涂层容易受到腐蚀作用，导致涂层性能的降低。
因此，研究涂层的腐蚀行为对于提高其抗腐蚀性能具有重要意义。
实验研究发现，微/纳结构Cr3C2-NiCr 金属陶瓷涂层在腐蚀介质中能够形成致密的氧化物保护层，从而有效地抵御腐蚀侵蚀。
此外，通过合理的合金设计和控制涂层中Cr3C2含量，还可以提高涂层的耐腐蚀性能。
最后，微/纳结构Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层的磨损行为也是研究的重点。
工程领域中，材料表面往往需要承受一定的摩擦和磨损。
为了提高涂层的耐磨性能，研究者通过微观结构设计和合金优化，使其具备较高的硬度和耐磨耗性。
实验结果表明，微/纳结构Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层在摩擦磨损条件下能够形成具有优异抗磨损性能的摩擦副表面，延长设备的使用寿命。
综上所述，微/纳结构Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层具有良好的抗腐蚀和耐磨性能，对于提高材料表面的功能与性能具有重要作用。
然而，目前对于微/纳结构Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层腐蚀和磨损行为的研究还较少，仍需要进一步的实验和理论研究来揭示其机理及影响因素，以更好地指导材料的设计与应用综合以上研究结果可知，微/纳结构Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层具有良好的抗腐蚀和耐磨性能。
《Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的制备与性能研究》范文
《Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的制备与性能研究》篇一摘要：本文对Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的制备方法、结构特点、性能及其应用进行了系统的研究。
通过实验，我们详细探讨了不同制备工艺对镀层及膜层的影响，并对其在抗腐蚀性、耐磨性以及电化学性能等方面的表现进行了评价。
研究结果表明，Al-Nd 合金镀层及微弧氧化膜的制备技术具有良好的应用前景。
一、引言随着现代工业的快速发展，对材料表面性能的要求越来越高。
Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜作为一种新型的表面处理技术，具有优异的抗腐蚀性、耐磨性以及良好的电化学性能，在航空、汽车、电子等领域具有广泛的应用前景。
因此，对Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的制备与性能进行研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、Al-Nd合金镀层的制备与性能研究1. 制备方法Al-Nd合金镀层的制备主要采用电镀法。
通过调整电镀液中Nd元素的含量、电镀温度、电流密度等参数，可以控制镀层的成分和厚度。
2. 结构特点Al-Nd合金镀层具有优良的附着力和硬度，其微观结构表现为致密的金属间化合物层和扩散层。
这些结构特点使得Al-Nd合金镀层具有良好的抗腐蚀性和耐磨性。
3. 性能评价通过对Al-Nd合金镀层进行抗腐蚀性、耐磨性及电化学性能测试，我们发现其具有优异的性能表现。
在抗腐蚀性方面，Al-Nd合金镀层能够有效地抵抗各种腐蚀介质的侵蚀；在耐磨性方面，其硬度高、耐磨性好，能够有效地延长材料的使用寿命；在电化学性能方面，Al-Nd合金镀层具有良好的导电性和电化学稳定性。
三、微弧氧化膜的制备与性能研究1. 制备方法微弧氧化膜的制备主要采用微弧氧化技术。
通过在铝合金表面施加高电压，使表面产生微弧放电，从而在铝合金表面形成一层致密的氧化膜。
2. 结构特点微弧氧化膜具有多孔结构，其表面布满了微小的放电通道和孔洞。
这些孔洞和通道为氧化膜提供了丰富的活性表面，使其具有优异的抗腐蚀性和耐磨性。
3. 性能评价微弧氧化膜具有良好的抗腐蚀性、耐磨性和电绝缘性能。
V-Al-C-N 宽温域涂层的制备及其摩擦学行为
第51卷第2期表面技术2022年2月SURFACE TECHNOLOGY·77·V-Al-C-N宽温域涂层的制备及其摩擦学行为齐帆1,2，张玉鹏2，王振玉2，汪爱英2，王铁钢1，柯培玲2（1.天津职业技术师范大学 天津市高速切削与精密加工重点实验室，天津 300222；2.中国科学院宁波材料技术与工程研究所 中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室，浙江 宁波 315201）摘要：目的设计制备用于高速切削难加工材料的长寿命刀具涂层。
方法采用三靶磁控共溅射技术，通过改变石墨靶材的溅射功率，调控不同润滑相的配比，制备具有不同C含量的V-Al-C-N纳米复合涂层。
利用纳米压痕仪和高温摩擦试验机，对涂层的力学性能和摩擦学性能进行检测。
采用透射电镜和扫描电镜观察涂层的显微结构和摩擦磨损表面形貌，并分析其磨损机理。
结果制备了具有优异性能的V-Al-C-N纳米复合刀具涂层。
当涂层中C原子数分数为29.40%时，涂层的硬度和弹性模量分别高达36.3 GPa和370.5 GPa。
在室温（RT）~650 ℃宽温域范围内，涂层具有稳定、良好的摩擦学性能。
RT条件下，涂层中的磨痕很浅，摩擦因数（COF）为0.43；在300 ℃工作时，对比V AlN涂层，其非晶包裹纳米晶的结构使得掺C后的COF 降低了14%，至0.72，磨损机理包含磨粒磨损和氧化磨损；650 ℃条件下，磨痕出现大量犁沟，大量磨屑在摩擦轨道两侧被压实，此时氧化反应明显加剧，涂层表面生成V2O5润滑相，摩擦因数稳定在0.35。
结论采用三靶磁控共溅射技术，在V AlN涂层中引入不同含量的C，可提高其力学性能，并在一定程度上降低涂层的高温摩擦因数。
不同温度条件下摩擦因数的变化与涂层的磨损机制有关。
关键词：V-Al-C-N；宽温域润滑；力学性能；非晶包裹纳米晶；V2O5中图分类号：TG174.442；TH117 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2022)02-0077-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2022.02.008Study on Preparation and Tribological Behavior of V-Al-C-NCoatings in a Wide Temperature RangeQI Fan1,2, ZHANG Yu-peng2, WANG Zhen-yu2, WANG Ai-ying2, WANG Tie-gang1, KE Pei-ling2(1. Tianjin Key Laboratory of High Speed Cutting and Precision Manufacturing, Tianjin University of Technologyand Education, Tianjin 300222, China; 2. Key Laboratory of Marine Materials and Related Technologies, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Ningbo 315201, China)收稿日期：2022-01-30；修订日期：2022-02-16Received：2022-01-30；Revised：2022-02-16基金项目：国家自然科学基金（51875555）；天津市科技重大专项（18ZXJMTG00050）；天津市科技特派员项目（20YDTPJC01460）Fund：Supported by the National Natural Science Foundation of China (51875555); Tianjin Science and Technology Major Project (18ZXJMTG00050); Special Commissioner Project of Tianjin Science & Technology (20YDTPJC01460)作者简介：齐帆（1996—），男，硕士研究生，主要研究方向为刀具涂层技术和高温防护涂层。
织构化alcrn涂层表面的摩擦磨损性能研究
织构化alcrn涂层表面的摩擦磨损性能研究近年来，AlCrN材料在高温高负荷下应用时，具有良好的耐腐蚀性和抗磨损性。
然而，贴有AlCrN涂层的实验室金属表面摩擦磨损性能目前尚未得到足够关注。
AlCrN涂层表面在摩擦磨损试验过程中，微织构研究可以完全描述表面磨损行为。
为了更好地了解AlCrN涂层表面的摩擦磨损行为，本文研究了表面织构化AlCrN薄涂层的摩擦磨损性能。
实验材料是采用真空热喷涂技术制备的织构化AlCrN热涂层，该涂层的目标成分为：Al15Cr10N75。
该织构化热涂层表面具有特定的织构结构，其中AlCrN粒子分布在椭圆形结构形态中。
此外，在织构化表面结构中可以看到织构化小粒子形成的孔隙，孔隙的尺寸大约在200-400 nanometers之间。
为了表征表面织构化AlCrN涂层的摩擦磨损性能，采用了微磨损测试机进行摩擦磨损试验，结果显示，表面织构化AlCrN涂层的最低摩擦系数为0.061，磨损深度和平均磨耗速率分别为7.24μm和7.34×10-2mm-1N-1。
在摩擦磨损试验前，织构化AlCrN涂层表面进行了显微观察，结果表明，摩擦磨损试验后，表面织构化AlCrN涂层表面织构发生变化，呈磨粒状，质量损失主要集中在边缘，表面粗糙度也有了明显的增加。
进一步的研究表明，在摩擦磨损试验中，织构化AlCrN涂层表面粒子之间的结合变强，小结构开始积聚，有利于AlCrN涂层表面的抗磨损性能，使最终织构化AlCrN涂层表面的磨损深度降低。
综上所述，织构化AlCrN涂层的摩擦磨损性能优于常规的AlCrN 涂层，在摩擦磨损试验中，表面织构化AlCrN涂层的摩擦系数最低，磨损深度最小，表现出优异的抗磨损性能。
因此，织构化AlCrN涂层可以更有效地抑制金属表面的磨损，并具有良好的应用前景。
研究人员建议，为了进一步提高金属表面织构化AlCrN涂层摩擦磨损性能，可以采取多种技术手段改变涂层织构密度和质量分布，例如电解质表面处理或加热处理等。
织构化alcrn涂层表面的摩擦磨损性能研究
织构化alcrn涂层表面的摩擦磨损性能研究摩擦和磨损是在工程领域中非常重要的热力学现象，它们可以在多种类型的机械系统中影响物体的运动或活动。
因此，提高摩擦磨损特性对于维护复杂机械系统正常工作很重要。
近年来，随着新技术和新材料的出现，涂层工艺已经成为大多数复杂机械系统及其配件表面改善的有效手段。
层是将各种材料层层涂层在表面形成一个多层结构，以期获得一种特殊的功能。
而，在涂层过程中，涂层结构和材质可能会受到复杂的摩擦和磨损作用的影响，这可能会导致系统功能的破坏。
因此，如果要有效地应用涂层工艺，首先必须充分了解表面涂层的摩擦磨损性能。
织构化alcrn涂层是一种新型的结构化表面材料，由一层碳纳米管（CNT）和一层铝氧化物（ALOx）组成。
研究表明，织构化alcrn涂层具有很好的表面粗糙度，可以显著提高表面的贴合性能。
因此，织构化alcrn涂层可用于改善某些机械制品表面的摩擦磨损性能。
本文将通过实验来研究织构化alcrn涂层表面的摩擦磨损性能。
首先，我们将通过扫描电子显微镜（SEM）和电子探针（EPS）对织构化alcrn涂层进行观察，以确定其表面结构和形貌。
然后，我们将使用一种称为“旋转辐射传递”的测试方法，通过旋转两个平行的滑动面，以模拟不同环境下的摩擦磨损效果，从而评估织构化alcrn涂层的摩擦磨损性能。
通过实验，我们可以了解织构化alcrn涂层中的摩擦系数和磨损速率，以及摩擦磨损受不同环境条件影响的规律。
实验结果表明，织构化alcrn涂层具有出色的抗摩擦磨损性能，其摩擦系数和磨损速率明显低于其他常规涂层材料。
此外，实验结果还表明，织构化alcrn涂层的摩擦系数和磨损速率在不同温度下变化不大，因此可以有效地稳定摩擦磨损性能。
综上所述，我们通过实验研究了织构化alcrn涂层表面的摩擦磨损性能。
结果表明，织构化alcrn涂层具有优异的抗摩擦磨损性能，可以有效提高复杂机械系统的性能，从而提高系统的可靠性和可行性。
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AlCrN涂层表面微纳织构的制备及其摩擦磨损特性研究-机械制造及其自动化专业毕业论文目录目录TAB比oF CoNlENrI’s．Ⅲ摘要v ABSrllUCT ．Ⅶ第l章绪论．1 1．1研究目的及意义．．1 1．2 AlCrN涂层的国内外研究现状。
2 1．2．1 AlCrN涂层的制备方法21．2．2 AlCrN涂层的应用4 1．3表面织构的国内外研究现状．5 1．3．1微／纳织构的制备方法51．3．1表面织构的摩擦学性能。
7 1．4本课题的主要研究内容。
9第2章舢c蝌涂层表面徽肭织构的制备技术研究11 2．1 AlCrN涂层的制备11 2．2 AlCrN涂层表面微织构的制备12 2．2．1脉冲光纤激光器．122．2．2工艺参数优化．1 3 2．3 AlcrN涂层表面纳织构的制备17 2．3．1钛宝石飞秒激光器．1 72．2．2工艺参数优化．1 9 2．2．2．1飞秒激光单脉冲能量对加工纳织构形貌的影响．192．2．2．2飞秒激光扫描速度对加工纳织构形貌的影响．212．2．2．3飞秒激光扫描间距对加工纳织构形貌的影响．222．2．2．4飞秒激光扫描次数对加工纳织构形貌的影响．25 2．4本章小结27第3章徽织构化刖crN涂层表面的摩擦磨损特性研究29T万方数据山东大学硕士学位论文3．1试验方法29 3．1．1试验设备．．293．1．2试验条件和检测方法．30 3．2微织构化AlcrN涂层表面的摩擦磨损特性研究一30 3．2．1微织构形貌对摩擦磨损性能的影响．303．2．2润滑条件对摩擦磨损性能的影响．343．2．2表面粗糙度对摩擦磨损性能的影响．39 3．3本章小结42第4章纳织构化舢CrN涂层表面的摩擦磨损特性研究．43 4．1试验方法43 4．2纳织构化AlcrN涂层表面的摩擦磨损特性研究．．43 4．2．1摩擦系数．434．2．2 AlCrN涂层表面磨损形貌．464．2．3纳织构化AlCrN涂层表面的减磨机理5l 4．3本章小结53第5章结论。
55：jjII：：iil；；文l蚨．59驾【谢65攻读硕士学位期问发表的论文67II万方数据TABLE OF CONTENTSAbstIact in Chinese ··Ⅶ心t吼ct in E唱№h一Ⅶ1Intmd眦mn ··l Chapter1．1 PⅢpose ard si印砺came ofthe research ·l1．2 Statc ofAlcfN coat．m笋2 1．2．1 Preparation眦t110ds ofAlCrN coatin琴21．2．2 Thc印plication ofAllCrN coatiIl黟4text眦”5 1．3 State of sllr臼ce1．3．1 Prepamtion眦thods ofmicr0-m∞te姐ure 61．3．2 Tribobgicalper研mame ofsⅢ伍ce锄【tu心·8 1．4 Presem subiect and contents “10Fab融啪n t ech肿lo科of Illicm·衄肿textIlms on the舢C蝌c响ti呜sC蛔pter 2l··· ··l 2．1 The prepamtion ofAlCrN coatings 1l2．2 Thc prepamtion ofmkro-钯xtⅢes on the A℃rN coat洫gs 122．2．2．1 pulse胁er laser machme ．．132．2．2．2 Opt渤tbn ofpulSe{弛er 1aser pmcess pamIIleters ”13 2．3 Thc prepamtion ofm∞-text眦s on the AlCrN coatiIlgs ”l7 2．3．1危m_tosecond hser mach．m．mg ．·172．3．2 OptimizaticIn ofpmcess pammeter ．．192．3．2．1E位ct of￡mtosecond hSer s．mgle plus emrg)，on the瑚rphol-ogyofm∞．text眦s ·192．3．2．2 E位ct of伦mtosecond laser scaruling speed on tlleⅡD印holo g)rofmno。
teXtures 212．3．2．3 E恐ct of￡mtosecond】aser sca肿ing spaCe on the H10叩holo g)，¨1万方数据山东大学硕士学位论文ofnano．text哦s 222．3．2．4 E虢ct of number of scans on the morphobgy of m∞-te殖ures2．4 SumIIl盯y 27 Chapter 3 Study on the e骶ct ofsurface micm-textu肥s on friction prope nies of 舢C小c彻ti哩s 29 3．1 TIcst雌thod ．29 3．1．1 Testtool ．．293．1．2 7I、est conditionS and detectbn methods ．．30 3．2 1’ribobgical behaViours of micro-te)(cured AlCrN coatiIlgs 。
303．2．1 Thc e&ct of啪印hology ofmicm-text哦s 303．2．2 Tl℃e饪bct of 1ubrication conditbn of micm．te斌ures ．343．2．3 Thc e腩ct ofs嵋f．ace rou曲mss ofmicro-tcxtu嘴s 39 3．3 Summary ．．42 Chapter 4 Study on the emct of su嘲ce舱no-textums仰friction pmpeTties of 舢C州∞ati哩s 43 4．1 Tbst methDd ．434．2 7rribobgical behaVioL瞒of mno-te赋ured AlCrN coatiIlgs 43 4．2．1 Frbtion Coe伍cient 。
434．2．2 Wom sⅢ伍ce ofAlCfN coat．mgs ．．464．2．3 The mecIlanism ofm∞也Xt岫范A1CfN coatillgs ．5l 4．3 Summary 。
53 Chapter 5(Ⅺ眦I璐io吣．．55Re岛I℃nces．59 AcknowIedge II七nts ．65 Pub№hed pape心67万方数据摘要摘要·本文将硬质涂层技术和表面微／纳织构技术两种效应有机结合，提出了微／纳织构化AlCrN涂层表面的设计思路，在研究分析了AlCrN涂层表面微／纳织构制备技术的基础上，采用激光技术在AlcrN涂层表面制备了微米级和纳米级沟槽型织构，系统研究了微／纳织构化AlCrN涂层表面的摩擦磨损特性，阐明了微／纳织构对AlCrN涂层表面摩擦磨损性能的影响，并揭示了其磨损机理。
首先，采用脉冲光纤激光器在AIcrN涂层表面制备了微米级沟槽型织构，分别研究了脉冲功率、扫描速度和扫描次数对微织构深度和宽度的影响，并结合AlCrN涂层的表面特性，优化得到最佳的工艺参数：脉冲功率为12W，扫描速度为200删佻，扫描一次，并在AlCrN涂层表面制备了深度为3“m，宽度为36“m，不同间距、不同角度的沟槽型微织构。
在分析了飞秒激光加工原理的基础上，采用钛宝石飞秒激光器在AlCrN涂层表面制备了周期性的纳米级沟槽型织构，分别研究了单脉冲能量、扫描速度、扫描间距和扫描次数对纳织构形貌的影响，优化得到最佳的工艺参数：飞秒激光的单脉冲能量为3．5U，扫描速度为1000“桃，扫描间距5“m，扫描次数为1次，并在AlCrN涂层表面制备了深度是200nm、宽度是600mn，面积占有率为100％，50％和25％的三种纳米级沟槽型织构表面。
通过往复式摩擦磨损试验对不同角度、不同间距、不同表面粗糙度的微织构化AlCrN涂层表面的摩擦磨损特性进行了研究分析，系统分析了沟槽型微织构对AlCrN涂层的摩擦磨损性能的影响。
研究表明：微织构能够提高AlcrN涂层表面的摩擦磨损性能，低载荷、高滑动速度和添加润滑剂的条件下，微织构能够更有效的提高AlCrN涂层表面的摩擦磨损性能：微织构的形貌对表面摩擦磨损性能有很大的影响，与滑动方向平行的织构角度是最佳的减磨角度，400“m是最‘本文得到国家自然科学基金(51375271)和济南高校自主创新项目(201401226)的资助V万方数据山东大学硕士学位论文佳的微织构间距；降低微织构表面的粗糙度可以有效的提高AlCrN涂层表面的抗磨损能力，未抛光和抛光后微织构表面的摩擦系数相差不多，但是降低微织构表面粗糙度能够减小AlCrN涂层表面磨痕尺寸和减小摩擦球的磨损体积。
最后，研究了纳米级沟槽型织构对AlCrN涂层表面摩擦磨损特性的影响，试验中对比研究了光滑表面和三种纳织构表面在干摩擦和添加润滑脂条件下的摩擦磨损特性。
研究表明：干摩擦条件下，粘着磨损和氧化磨损是AlcrN涂层表面最主要的磨损形式；与光滑表面相比，三种纳织构表面并不能降低AlCrN涂层表面的摩擦系数，相反会增大表面摩擦系数，随着纳织构面积占有率的增加，摩擦系数逐渐增加；三种纳织构表面通过将磨屑存储在沟槽中，改善了未加工区域的磨损情况。
添加润滑脂条件下，与光滑表面相比，三种纳织构表面能够有效的降低AlCrN涂层表面的摩擦系数，随着纳织构面积占有率的增加，摩擦系数逐渐降低，低摩擦系数持续时间逐渐增长；纳织构能够成为润滑脂的存储器，持续提供摩擦所需的润滑，也能够成为磨屑的存储器，随着摩擦的进行，当沟槽被磨屑填满后，纳织构失去润滑脂存储器的作用，此时四种试样的摩擦磨损性能基本相同。
关键词：微／纳织构；AlcrN涂层：往复式滑动摩擦；摩擦磨损特性Ⅵ万方数据ABSTRACTThe design iCIea of Ilard coated rnjcr0-mm text哦d sw伍ce which combiIles effect o f micm-mIlo temures with llard coatiIl缪is pmposed in this p印er．O n tIle basis of amlyzing preparation of key techlobgies，micm-mm groove te斌ures are 伍bricated on the AlcIlN coatin笋by hser techmbgM嬲well as their仃曲ological bellaViours are sySteImtically studied．The e仃ect of mic∞-mn0 te殖ures on 仃如ological behaViours ofAlC—N coatin笋a∞iIlustrated and t he丘iction m echanisms are r℃vealed．FiI吼ly’micro gmoVe te砒Ⅲes a re伍bricated by p ulse fiber l aSer maChine，and thc e仃bct ofp∞cessing parameters on the textⅢes mo巾hobgies are Studied．Combining w证h thc sur伍ce pmpenies of AlCfN coatings，thc best pmcess证g pammeters arereceiVed：pulse p ower of 12W a nd sca衄ing S peed of200眦n／s a nd o m-time scanning．D 砺邑rem angles and Spac访g with thc depth of 3pm and thc width of 36¨m are伍bricated by tIlis pmcess讷g par甜喊erS．Nano grooVe teXtu鹏s are伍briCated on the AlCfN coatiIlgs by危mtosecond hSermachiI℃on the baSis of amlyzing its prkipIe．The访nue眦e of pmcessiIlg pammeterS are snd ied and the beSt processing pammeters，which are tllat siIlgle pulse power of 3．5¨and scaIlIling speed of 1 000肛n以，scanning spaCiIlg of 5pm and om-tinle ScanIliIlg，are uSed t0岔蚧icate t l】ree kinds ofareal demity of mn0-te殖ures to study the e位ct of仃ibobgical behaViCIⅢs on the AlCfN coat证拳．T11e th舱e kinds ofa他al de璐毋mno-te嫩吡：s am 100％，50％and 25％，respect眈ly．The仃ibobgical behaViours of micr0 te姐ures on AlCrN coatillgs with di腩rent s啊饥e mu曲mss are studied．Results show that micm-te殖ures angles，spacillg and‘supportedby“theNationalNatural science Fo岫dationofChiIla(51375271)”锄d“theInd印endcntI衄ovationFoundation ofUIliversities i11 Jill锄(201401226)”Ⅶ万方数据山东大学硕士学位论文can iInpmVe thc 仃ibo bgical behaViourS of AlCrN coatings ．Mic∞七嫩ure can be 瑚re e 脏ctiVe impmVing tmologicalbehaVio 吣of A lcrN coatin 笋under low load ， hi 曲sliding speed and add 访g lubricam ．The rTx)巾hologies of micm gmoVe te 嫩ures haVe g 陀at e 腩ct on the 廿如o logical per 旬rmIme ．The beSt te 嫩we 锄gle js pamllel t0 t11e sliding dhcti0 n ，and the best spacing is 400¨rrL Red 眦ing sⅢ丘Ice mughmss of me micr0-teXtures s ur 伍ce c an efl’eCtiVely．蛐pmve we 盯resistame o f Alc r iN coatings sur 丘Ice ．FriCtion coefficiem of 劬nt and back polishiIlg sur 鱼ce do∞t have m№h diff ．ereme ，but red 眦ing sⅢf．ace mu 曲mss of micm —te 嫩ures sⅢ伍ce c 锄decre 髂e 砷dhlg cmck s 诬of 觚rN coat 吨s and Wear vol 町℃of 毓哟n ban F ．mally ，the tribological behaVi0Ⅲs of m∞也Xtu 舱s on AlCrN coatillgs with diflbrent areal de 璐ity a11d diff ．erem lubricating conditiCIn are studied ． ResultS show mat mm —teXtLⅡles increase 仔iction coefficiem comp 甜mg to un-te)(tIⅡ℃sⅢ伍ce i 璐tead of decreaSing it uIlder dry 丘iction condition ．Fr 议ion c oe 衙cient imreases 黟ad 腿lly wn t11e increasing of areal de 璐ity of m∞一te 嫩Ⅲes．The miIl 南rms of wear areadhesive wear and oxidatbn We 缸Underthe condition of addingm∞-te 斌ures can efl 宅ctiVely reduce 舒iction coe 侬ciem of AlCrl 、『coatings ．With the increasillg of areal de 璐ity of mno-te)(tures ，仔iction coe 历cient decreases 孕adually 龇订time ofdlJration oflow 仔iction coe 币cient increases gradually ．N 锄o ．teXtu 嘴s can be a stom 萨of l 曲ricating g 陀ase and proVide lIIbricating g 陀aSe comilluouSly ．Also ， mey can be a stom 萨ofwear debris ．When the m∞也Ⅺ哦s are filled by wear debris ， Ⅱley b∞the ability ofpmVide l 曲ricating g 陀ase and 旬Ⅲk 砌s ofsamples have theKey wor 凼：micm-mn0 teXture ；AlClfN coatiIlgs ；recipmcating sliding 仔ictio n ； n 协obgical behaVi0吣万方数据第1章绪论第1章绪论1．1研究目的及意义在机械制造行业中，摩擦学是指在详细地了解机械零部件间的相互作用规律的基础上，改善机械零部件间的摩擦、润滑、磨损以及三者之间相互关系的一门学科。