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活塞环表面CrN基复合膜的组织结构与摩擦副匹配机理研究
  • ISSN号:1672-7126
  • 期刊名称:真空科学与技术学报
  • 时间:0
  • 页码:459-463
  • 分类:TG174.44[金属学及工艺—金属表面处理;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室,北京100072
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金项目(50901089)
  • 相关项目:CrN基微纳米固体润滑复合膜的成膜机理与摩擦学性能研究
中文摘要:

为降低活塞环与缸套摩擦副的磨损及延长活塞环的使用寿命,本文采用多弧离子镀在活塞环表面制备了CrN及CrTiAlN复合膜,比较研究了Cr电镀层与CrN,CrTrAlN复合膜的纳米硬度及高温摩擦磨损性能,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪、纳米硬度仪和发动机台架试验装置,系统分析了CrTiAlN复合膜的成分、相结构、表面形貌、纳米硬度和抗高温摩擦磨损性能,研究结果表明:CrTiAlN复合膜的主要组成成分为Cr,Ti,Al,N,复合膜中含有CrN,CrEN,TiN和非晶的AlN相。CrTiAlN复合膜表面组织致密,均匀分布着许多颗粒,最大的达400nm以上,而最小的仅几十纳米。断面结构为纤维状的柱状晶组织。CrN,CrTiAlN复合膜比电镀Q具有较优的力学性能和高温摩擦磨损性能,与缸套匹配性能良好,最后对三种活塞环涂层的摩擦副匹配机理进行了分析讨论。

英文摘要:

The CrN and CrAlTiN composite films were deposited by multi-are ion plating on the surfaces of piston ring to improve its mechanical properties. The microstructures and mechanical properties of the films were characterized with X-ray diffraction, energy dispersive spectroscopy, scanning electron microscopy and conventional mechanical probes. The impacts of the coating conditions on its textures were also studied. The results show that the chemical contents of the CrAlTiN composite coatings are mainly Cr, Al, Ti and N, and that the crystalline phases of Cr, CrN, Cr2N, TiN and amorphous AlN were observed. The fairly dense and compact CrAlTiN films have uniformly distributed nano-grains with size ranging from tens nm to 400 nm. When it comes to the mechanical properties, including wear resistance, surface hardness, and tribological matching with the cylinders at high temperatures, the CrN and CrAlTiN coating outperforms the electroplated Cr coating. Possible mechanisms were also tentatively discussed.

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期刊信息
  • 《真空科学与技术学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国真空学会
  • 主编:李德杰
  • 地址:北京朝阳区建国路93号万达广场9号楼614室
  • 邮编:100022
  • 邮箱:cvs@chinesevacuum.com
  • 电话:010-58206280
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7126
  • 国内统一刊号:ISSN:11-5177/TB
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  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:4421