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TiN涂层磨损寿命图的建立与失效机理研究

摘 要: 本文探究在30N-120N法向载荷下TiN涂层的摩擦磨损性能和失效机理，综合考虑磨损过程中的摩擦系数，磨损深度，磨损形貌，建立了涂层磨损寿命图。采用阴极弧等离子沉积技术（CAPD）在高速钢和硬质合金两种材料上制备TiN涂层。利用往复摩擦磨损试验机进行摩擦磨损实验，并利用纳米划痕仪，轮廓仪，扫描电镜和能谱仪对试样和对磨体进行观测和分析。结果表明：未涂层的两种基体试样的摩擦系数不受载荷大小的影响。TiN涂层的磨损深度随载荷的增加而增加，随循环次数的增加而增加。TiN涂层的磨损寿命受接触应力和基体材料特性共同影响。TiN涂层磨损寿命随载荷增加而减少。高速钢TiN涂层在30N载荷的主要失效机理是轻微的粘着磨损和氧化磨损，在60-120N载荷的主要失效机理是磨损、剥层和疲劳断裂。硬质合金TiN涂层在30-60N载荷的主要失效机理是磨粒磨损，在60-120N法向载荷的主要失效机理是剥层。在30N法向载荷下，高速钢基体和硬质合金基体上的TiN涂层均具有良好的耐磨性能和磨损寿命寿命。相比硬质合金基体，高速钢TiN涂层在120N法向载荷依然表现出良好的磨损寿命。