TiAlN是在TiN涂层的基础上发展起来的一种新型多元涂层,近年来受到了越来越多的关注。由于Al元素的加入,TiAlN涂层不但在硬度、耐磨性方面优于TiN,而且大大改善了TiN涂层的抗高温性能。TiAlN已经逐渐成为TiN涂层的替代品,特别是在刀具领域,使用性能及寿命得到显著提高。 本文利用PLINT摩擦试验机和CETR多功能摩擦磨损试验机对不同PVD工艺(磁控溅射和离子镀)制备的两种TiAlN涂层进行了往复滑动摩擦学行为研究。在摩擦动力学分析基础上,利用扫描电子显微镜(SEM)、激光共焦显微镜(LCSM)、电子能谱(EDX)和X射线衍射(XRD)进行了微观分析,详细地研究了法向载荷、位移幅值等试验参数对往复滑动摩擦学特性的影响;分析了摩擦化学对涂层磨损的作用,探讨了TiAlN涂层的摩擦磨损机理,比较了两种试验装置对涂层摩擦磨损行为的影响,本文获得主要结论如下: 1.TiAlN涂层的摩擦系数随循环周次的变化呈五个阶段的特征,即跑合阶段、上升阶段、峰值阶段、下降阶段和稳定阶段。随着法向载荷的增大,摩擦系数降低;随着位移幅值的增大,摩擦系数最大值增大。 2.试验初期两种TiAlN涂层的磨损形式主要为磨粒磨损,而TiAlN涂层的破损均表现为磨粒磨损、氧化磨损和剥层磨损共同作用的结果。 3.磁控溅射TiAlN涂层磨损较轻微,耐磨性能优于离子镀TiAlN涂层,涂层微结构的差异可能是造成其摩擦磨损性能差异的主要原因。 4.在润滑介质(乳化液、油)作用下,TiAlN涂层的摩擦学性能得到了很大的提高,涂层的寿命大大延长。 5.把两种TiAlN涂层往复滑动磨损行为的试验结果与切削试验对比发现,涂层抗磨损性能评价结果一致。往复滑动的实验室评价方法能够用来定性评价涂层刀具的切削性能。 6.采用不同试验系统的两种实验结果显示,TiAlN涂层摩擦磨损的程度有所差别,但是两种TiAlN涂层的抗摩擦磨损的规律是一致的。