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《第八届全国摩擦学大会论文集》2007年
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铝合金表面AI_2O_3薄膜及AI_2O_3/CrN多层薄膜在水中摩擦磨损性能的研究

周飞  王远  刘峰  孟月东  戴振东  任兆杏  
【摘要】:在2A12铝合金表面利用微弧氧化技术制备 Al_2O_3薄膜及采用射频磁控溅射技术在氧化铝陶瓷膜表面沉积 CrN 薄膜。用 X 射线衍射仪分析了薄膜的相构成,用涡流测厚仪测量了膜层的厚度,用纳米压痕仪测定薄膜的纳米硬度。利用微摩擦磨损试验机研究 Al_2O_3薄膜及 Al_2O_3/CrN 多层薄膜与 Si_3N_4球在水润滑下的摩擦磨损特性,用非接触表面三维形貌仪测量了薄膜的磨损体积,最后用扫描电镜观察了磨痕的表面形貌。实验结果表明:Al_2O_3薄膜主要由α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3相组成,膜层最高纳米硬度12GPa。而 CrN 薄膜主要由单质 Cr 相、Cr_2N 相和 CrN 相组成,膜层最高纳米硬度34GPa。水润滑时,A1_2O_3薄膜/Si_3N_4摩擦副的摩擦因子随法向载荷和滑行速度的增大分别从0.69和0.67下降到0.65;磨损率则分别从3.84×10~(-5)mm~3/N.m 和2.89×10~(-5)mm~3/N.m 增加到 4.47×10~(-5)mm~3/N.m。对于 A1_2O_3-CrN/Si_3N_4摩擦副的水润滑来说,随法向载荷和滑行速度的增大,摩擦因子从0.58降低到0.36,其磨损率从1.09×10~(-5)mm~3/N.m增大到3.16×10~(-5)mm~3/N.m。微观分析表明:Al_2O_3薄膜主要发生了摩擦化学磨损和疲劳磨损,而 Al_2O_3/CrN 多层薄膜主要发生摩擦化学磨损和 CrN 薄膜的剥落。在相同的摩擦环境和实验参数下,单层氧化铝薄膜的摩擦因子和磨损率都高于 A1_2O_3/CrN 多层薄膜的,这表明 CrN 薄膜有利于改善 Al 合金表面微弧氧化陶瓷薄膜的水润滑性能。

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【参考文献】
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