1Cr18Ni9Ti及其TiN/Ti复合涂层高温微动磨损研究

摘要

微动磨损是工程中最为常见、最普遍的一种损伤形式。在核电设备中，微动磨损也是不可避免的现象，核电设备中有相当一部分损伤与微动磨损有关，而核电设备处于一个特殊的高温环境中，对高温微动磨损研究的目的在于减轻核电设备中的微动磨损，延长其服役年限，因此有重要的实际意义和巨大的经济效益。
　　 本文用高精度PLINT高温微动磨损试验机对1Cr18Ni9Ti不锈钢和等离子体浸没离子注入和沉积(PⅢ&D)TiN/Ti复合涂层进行了高温微动磨损试验研究。利用激光共焦扫描显微镜(LCSM)对磨损量进行了测量，结合光学显微镜(OM)、X光电子能谱分析仪(XPS)、俄歇电子能谱仪(AES)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)进行分析和磨痕形貌观察。详细研究了位移幅值、法向载荷、温度等参数对微动磨损特性的影响，探讨了高温微动磨损机理，结果表明：
　　 1.对于1Cr18Ni9Ti不锈钢，在部分滑移区，随着法向载荷的增加微动的磨损体积和摩擦系数都减少；在滑移区和混合区随着位移幅值和法向载荷的增加，磨损体积和摩擦系数都增大。
　　 2.随着温度的升高1Cr18Ni9Ti不锈钢的摩擦系数、磨损体积都增加；在滑移区，随着温度的升高PⅢ&D TiN/Ti复合涂层的摩擦系数、磨损体积都增加；在部分滑移区，温度对PⅢ&D TiN/Ti复合涂层的磨损体积影响不显著。
　　 3.对于1Cr18Ni9Ti不锈钢，室温和200℃条件下，磨损以剥层和粘着磨损机制为主，局部存在磨粒磨损，400℃时的磨损机制以剥层和粘着磨损为主；对于PⅢ&DTiN/Ti复合涂层，室温和200℃磨损机制都是以剥层和磨粒磨损为主，400℃时以剥层和氧化磨损为主，局部存在磨粒磨损。
　　 4.在部分滑移区25℃至400℃的温度范围内，PⅢ&D TiN/Ti复合涂层的摩擦系数和磨损体积都要远小于1Cr18Ni9Ti不锈钢，大大提高了1Cr18Ni9Ti不锈钢抗微动磨损性能；但在滑移区400℃时由于涂层已被磨穿，磨损体积比基材更大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章概述

1.1微动摩擦学发展概述

1.1.1微动摩擦学概念

1.1.2微动摩擦学分类

1.1.3微动磨损的影响因素[9,10,11]

1.1.4常见的微动实例

1.1.5微动磨损的危害

1.2微动磨损的特点和主要理论

1.2.1微动磨损的特点

1.2.2微动磨损的相关理论

1.3核电设备中微动磨损的研究现状

1.4 1Cr18Ni9Ti不锈钢在核电设备中的应用及研究现状

1.5 1Cr18Ni9Ti不锈钢微动磨损防护技术研究现状

1.6 TiN涂层研究进展

1.7研究意义和研究内容

1.7.1研究意义

1.7.2研究内容

第二章实验材料及实验方法

2.1实验材料

2.1.1平面试样材料

2.1.2对磨球

2.2实验装置和实验参数

2.3实验分析方法

2.3.1扫描电镜(SEM)

2.3.2 X射线衍射分析仪(XRD)

2.3.3划痕装置测涂层和基材结合强度

2.3.4 OlymPus-OLS-1000激光三维共焦显微镜

2.3.5表面轮廓分析仪

2.3.6 X光电子能谱分析仪(XPS)

2.3.7俄歇电子能谱仪(AES)

第三章涂层组织结构成分和性能

3.1涂层成分与结构

3.2涂层与基材结合强度

第四章1Cr18Ni9Ti不锈钢微动摩擦学特性

第五章TiN／Ti复合涂层与1Cr18Ni9Ti不锈钢微动摩擦特性比较

5.1微动磨擦特性

5.1.1部分滑移区

5.1.2滑移区

5.2微动磨损特性

5.2.1部分滑移区

5.2.2滑移区

5.3磨屑的形成与作用

5.4磨痕形貌分析

5.4.1部分滑移区

5.4.2滑移区

5.5本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文