具有纳米级多层架构的复合材料,基于阴极弧蒸发WN/NbN涂层

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 部落学 (tribology) 是一个学科.
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 硬化物涂层对于在高压力和高温条件下保护元件至关重要.
• 在苛刻的环境中,优良的三元机械性能对于耐磨涂层至关重要.

研究的目的:

• 通过CA-PVD在不同的偏向电压 (-50到-200V) 中合成WN/NbN涂层.
• 为了全面研究这些涂料的相位组成,微观结构和三元机械性能.
• 为了将微观结构特征与机械性能和磨损行为相关联.

主要方法:

• 阴极弧物理蒸气沉积 (CA-PVD) 用于WN/NbN多层合成.
• 在沉积过程中应用了不同的负偏向电压 (50-200V).
• 分析了相组合,微观结构,硬度和三元学性质 (磨损率,磨损机制).

主要成果:

• 涂层表现出具有β-W2N,δ-NbN和ε-NbN相的纳米晶体结构.
• 减少 ε-NbN 阶段分数和形成 (111) 定向的颗粒改善了机械性能.
• 偏向电压的增加将磨损机制从氧化转移到粘合和疲劳.
• 实现了高硬度 (33.6-36.6 GPa) 和低的特定磨损率 ((1.9-4.1) × 10^-6 mm3/Nm).

结论:

• 通过CA-PVD合成的WN/NbN涂层显示出有前途的tribomechanical特性.
• 微观结构控制,特别是粒度方向和相位,是提高耐磨性的关键.
• 这些WN/NbN多层材质适用于先进的 Tribological 应用,需要更高的磨损保护.