氧气流量对电弧离子镀制备氧化铬薄膜结构及摩擦学性能的影响

摘要：

目的 研究氧气流量对多弧离子镀制备的氧化铬薄膜结构、力学性能以及摩擦学性能的影响.方法 采用多弧离子镀技术在不同氧气流量下(70、90、110、130、150 mL/min)在Inconel718高温合金表面制备了氧化铬薄膜.利用扫描电子显微镜、冷场发射扫描电镜分别分析薄膜的表面形貌与断面形貌.利用X射线衍射仪和Raman光谱仪对薄膜的物相组成及晶体结构进行分析;利用划痕仪、纳米压痕仪评价薄膜的力学性能.利用高温球盘摩擦磨损试验机测试薄膜的摩擦学性能,并利用光学显微镜及三维表面轮廓仪观察磨痕的形貌并测量摩擦后的磨损体积.结果 随着氧气流量的增加,薄膜的沉积速率先增大后减小,表面逐渐变得致密光滑,除110 mL/min氧气流量下的截面形貌是无序紧密堆积的纳米级晶体颗粒外,其他流量下制备的薄膜截面形貌均为柱状晶.薄膜的主要物相组成由Cr2O2.4逐渐转变为Cr2O3,且薄膜的晶化程度增加.薄膜与基底的粘结强度逐渐降低,薄膜的硬度和弹性模量先升高后降低.在110 mL/min氧气流量下沉积的氧化铬薄膜表现出较好的宽温域摩擦学性能,在室温下(25℃)的摩擦因数较高,约为0.49,高温下(400、600、800℃)的摩擦因数为0.27～0.30.其他氧气流量下制备的氧化铬薄膜的常温摩擦学性能均较差.结论 氧气流量对沉积的薄膜的表面形貌、断面形貌、物相组成以及力学性能有很大的影响.110 mL/min氧气流量下制备的氧化铬薄膜不仅具有较好的力学性能,而且表现出了较为优异的宽温域摩擦学性能.

关键词：氧气流量、多弧离子镀、氧化铬、宽温域、摩擦学性能

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分类号：TG174.442;TH117(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金;国家民族事务委员会中青年英才培养计划;兰州市城关区科技计划

在线出版日期：2021-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：168-176