（材料学专业论文）复合氮化物硬质涂层的hipib辐照研究.pdf

大连理工大学博士学位论文 摘要 磨损是机械零件失效的三种主要原因之一，各种机械零件的磨损所造成的能 源和材料的消耗是十分惊人的，世界工业化发达国家的能源约4 0 是以不同形 式消耗在磨损上的，因此，人们一直致力于研究提高材料的抗摩擦磨损性能，表 面涂层技术就是极为有效的方法之一。本研究就是在制备硬质涂层的基础上利用 强流脉冲离子束( h i p i b ) 对膜层进行辐照处理，研究辐照前后性能变化规律及其 原因。 硬质涂层的制备是在b u l a t 6 型电弧离子镀设备上进行的。根据元素的物理 和化学特性，选择n b 、z r 和c r 元素作为组元，采用分离靶技术，通过独立调 节靶弧电流，在高速钢基体上制备了( t i o 3 5 , n b o 6 5 ) n 、( t i o 4 5 , n b o 5 5 ) n 、 ( t i o 4 7 ，z r o 5 3 ) n 、( t i o 7 0 ，z r o 3 0 ) n 、( t i o 6 2 ，c r o 3 s ) n 和( t i o 6 7 ，c r o 3 3 ) n 的均质涂层及 ( t i x ，n b l x ) n 、( t i x ，z r l _ x ) n 梯度涂层。 辐照实验是在大连理工大学三束材料表面改性国家重点实验室的t e m p 一6 型装置上进行的。该装置采用聚合物阳极单极脉冲模式外磁绝缘离子二极管，离 子束成分为3 0 c n + 和7 0 h + ，加速电压为3 0 0 3 5 0 k v ，脉冲宽度为7 0 n s ，采用 束流密度为6 0 a e r a 2 和1 0 0 c m 2 对( t i ，n b ) n 、( t i ，z r ) n 均质涂层及( t i x ，n b l - x ) n 、 ( t i x ，z r l 嚷) n 梯度涂层进行了辐照处理。 s e m 观察表明，采用束流密度为6 0 a c m 2 的h i p i b 辐照后，( t i ，z r ) n 均质 膜层和( t i x ，z r l 。) n 梯度膜层的表面开裂，而( t i ，n b ) n 均质膜层表面熔化，并产生 了熔滴和熔坑。熔滴的产生是由于烧蚀物质回流沉降于膜层表面而形成，而熔坑 的产生是h i p i b 辐照时，离子束的轰击使膜层表面颗粒飞溅产生凹坑，而极快的 冷却速度使熔融物质无法完全充满凹坑而形成的。而在束流密度为1 0 0a c m 2 时， 均质膜层和梯度膜层表面全部开裂。 利用m m - - 2 0 0 摩擦磨损试验机测试了h i p i b 辐照前后膜层的抗摩擦磨损性 能。结果表明，h i p i b 辐照前，( t i ，n b ) n 均质膜层的抗摩擦磨损性能明显高于 ( t i ，z r ) n 均质膜层。3 0 0 n 载荷下，( t i o 3 5 ，n b o 6 5 ) n 和( t i 0 4 5 , n b o 5 5 ) n 的磨损体积分 别为2 3 8 9 和2 1 6 3 ( x 1 0 一m m 3 ) ，而( t i o 4 7 , z r o 5 3 ) n 和( t i o 7 0 , z r o 3 0 ) n 膜层的磨损体积 分别为4 2 1 5 和5 4 5 2 ( x l f f 3 m m 3 ) 。6 0 0 n 载荷下，( t i o 3 5 , n b o 6 5 ) n 和( t i o 4 5 ，n b o 5 5 ) n 的磨损体积分别为2 7 6 2 和3 2 1 7 ( x 1 0 3 m l i l 3 ) ，( t i o 4 7 , z r o 5 3 ) n 和( t i o 7 0 ，z r o 3 0 ) n 膜 摘 要 层的磨损体积分别为6 8 5 5 和8 4 6 8 ( x 1 0 。m m 3 ) 。( t i ，n 胁l 哇) n 梯度膜层的抗摩擦 磨损性能要优于( t i , n b ) n 均质膜，3 0 0 n 载荷下的磨损体积仅为1 5 1 4 ( x 1 0 。3 删m 3 ) ， 6 0 0 n 载荷下的磨损体积为2 1 3 9 ( x 1 0 。3 m i l l 3 ) 。而( t i x ，z r l x ) n 梯度涂层的抗摩擦磨 损性能与均质膜相比无明显改善。h i p i b 辐照后，( t i ，n b ) n 均质膜的抗摩擦磨损 性能明显提高，3 0 0 n 载荷下，( t i o 3 5 , n b o 6 5 ) n 和( t i o 4 5 ，n b o 5 5 ) n 的磨损体积分别 为1 7 7 1 和1 3 4 8 ( x 1 0 - 3 m l n 3 ) ，6 0 0 n 载荷下，( t i o - 3 5 ，n b o 6 5 ) n 和( t i o 4 5 ，n b o 5 5 ) n 的磨 损体积分别为2 2 9 9 和2 0 1l ( x l o m m 3 ) 。而( t i ，, n b l 瞩) n 梯度膜的抗摩擦磨损性 能反而下降，3 0 0 n 载荷下的磨损体积为2 1 7 9 ( x 1 0 。3 m l t l 3 ) ，6 0 0 n 载荷下的磨损体 积为2 5 2 7 ( x 1 0 3 i n l n 3 1 。 一 为了说明h i p i b 辐照对涂层抗摩擦磨损性能的影响原因，测试了辐照前后膜 层的相结构、硬度及膜基结合力。 x 射线衍射分析表明，h i p i b 辐照前，( t i ，n b ) n 均质膜层具有单一的 ( t i ，n b ) n 相，优先沿( 1 11 ) 方向生长，保留了t i n 的立方结构；( t i ，z r ) n 均质膜层 中出现7 ( t i ，z r ) n 、( z r ，t i ) n 、t i n 和z r n 四种相，均保留了t i n 的立方结构；而 在( t i ，c r ) n 均质膜层中以( t i ，c r ) n 相为主，同时有少量的c r 2 n 相产生。( t i x ，n b l x ) n 梯度涂层中除( t i ，n b ) n 相外，还出现t ( t i ，n b ) 2 n 相，而( t i x ，z r l x ) n 梯度涂层中 仍然是( t i ，z o n 、( z r , t i ) n 、t i n 和z r n 混合相。h i p i b 辐照后，无论是( t i ，n b ) n 、 ( t i ，z r ) n 均质膜还是( t i 。，n b l 。) n 、( t i 。，z r l 嗤) n 梯度膜，其相结构与辐照前相同。 利用d m h 2 l s 超微载荷显微硬度计测量了h i p i b 辐照前三种均质涂层及两 种梯度膜的硬度及辐照后( t i ，n b ) n 均质膜层及两种梯度膜的硬度。测试结果表 明， 辐照前均质膜层中，( t i ，z r ) n 膜的硬度最高，( t i o 4 7 , z r o 5 3 ) n 膜层的努氏硬 度可达h k 3 6 7 8 ，( t i o 7 0 , z r o 3 0 ) n 膜层的努氏硬度也达到h k 3 5 0 9 ，而( t i o 3 5 , n b o 6 5 ) n 均质膜的努氏硬度仅为h k 2 6 5 1 。这主要是由于( t i ，z r ) u 均质膜层中存在 ( t i ，z o n 、( z r ，t i ) n 、t i n 和z r n 分离相所致。而( t i 。，n b l 哇) n 梯度涂层的硬度最 高，其努氏硬度达h k 3 8 0 7 ，但( t i x ，z r l 嗡) n 梯度涂层的硬度为h k 3 4 7 0 ，与均质 膜相比无明显改善。h i p i b 辐照后，( t i ，n b ) n 均质膜层的硬度有明显提高， ( t i o 3 5 ，n b o 6 5 ) n 膜层的努氏硬度由h k 2 6 5 1 提高到h k 3 0 5 4 ，( t i o 4 5 ，n b o 5 5 ) n 膜层 的努氏硬度由h k 3 2 0 0 提高到h k 3 4 2 2 ，这是由于h i p i b 的轰击在膜层内产生位 大连理工大学博士学位论文 错增殖所致。但( t i x ，n b l 嚎) n 梯度涂层的硬度却显著降低，其努氏硬度由h k 3 8 0 7 减少到h k 3 3 3 8 。 利用c s r - - 0 1 型划痕实验机测试了辐照前( t i ，n b ) n 、( t i ，z r ) n 均质膜及 ( t i x ，n b l 嚎) n 、( t i x ，z r l 唯) n 梯度涂层及辐照后( t i , n b ) n 均质膜及( t i 。，n b l 嚷) n 梯度 膜的膜基结合力。结果表明，辐照前，虽然( t i , n b ) n 均质膜的硬度较低，但其膜 基结合力要好于( t i ，z o n 均质膜。( t 沁5 ，n b o 6 5 ) n 和( t i o 4 5 , n b 0 5 5 ) n 膜层的膜基结 合力分别为6 5 n 和5 9 n ，而( t i o 4 7 , z r o 5 3 ) n 和( t i o 7 0 , z r o 3 0 ) n 膜层的膜基结合力仅 为3 6 n 和2 8 n 。( t i ；，n b l _ x ) n 梯度涂层的膜基结合力达到了7 0 n ，但( t i x ，z r l 嚎) n 梯 度膜的膜基结合力与均质膜相比没有明显改善，仅为3 7 n 。h i p i b 辐照后， ( t i o 3 5 , n b o 6 5 ) n 和( t i o 4 5 , n b o 5 5 ) n 膜层的膜基结合力分别提高到7 0 n 和6 5 n ，而 ( t i x ，n b l - x ) n 梯度涂层的膜基结合力提高到7 8 n 。 在简化的条件下，对h i p i b 辐照过程的温度场进行了模拟，结果表明，h i p i b 开始作用阶段，温度迅速上升，升温速率达1 0 1 1 k s ，很快达到膜层材料的熔点， 随后温度开始下降，降温速率达1 0 1 0 k s 。在整个辐照过程中，膜层表面始终有 最大的温度分布，材料表层首先熔化，随后熔化深度向内层扩展，熔化深度为 0 4 岬左右。 关键词：电弧离子镀，强流脉冲离子束，辐照，膜基结合力，摩擦磨损 a b s t a c t a b s t r a c t i t i sw e l lr e c o g n i z e dt h a tw e a l c o n s t i t u t e so n eo ft h et h r e em a j o rr e a s o n s r e s p o n s i b l ef o rt h ef a i l u r eo fm e c h a n i c a lc o m p o n e n t s t h ec o n s u m p t i o no fe n e r g ya n d r a wm a t e r i a l sr e s u l t e dd i r e c t l yf r o mt h ew e a l o fm e c h a n i c a lc o m p o n e n t si sv e r y e n o r m o u sa n dt h a tw o u l do c c u p yn e a r l y4 0p e r c e n to ft h et o t a le n e r g yc o s tf o rt h e i n d u s t r i a l i z a t i o nd e v e l o p e dc o u n t r i e si nt h ew o r l d i nt h i sc i r c u m s t a n c e ，g r e a te f f o r t s h a v eb e e np a y i n gt ot h ei m p r o v e m e n to fm a t e r i a lw e a l r e s i s t a n c e ，w h e r em e t h o d s b a s e do ns u r f a c ec o a t i n gt e c h n i q u ee x h i b i te s s e n t i a lp o t e n t i a lf o rt h ee n h a n c e m e n to f w e a l r e s i s t a n c e i nt h ep r e s e n tw o r k ，h a r dc o a t i n gt e c h n i q u e sw a sf i r s t l ys t u d i e d ，t h e n t h ee f f e c to fh i g hi n t e n s i t yp u l s e di o nb e a m ( h i p i b ) i r r a d i a t i o n sw a sf u r t h e r i n v e s t i g a t e dt oe x p l o r et h e i ri n f l u e n c eo nt h ep r o p e r t i e so fw e a rr e s i s t a n c e t h e p r e p a r a t i o no fh a r dc o a t i n g sw a s c o n d u c t e do na na r ci o np l a t i n ge q u i p m e n t o ft y p eb u l a t 一6 o nc o n s i d e r i n gt h ed i f f e r e n tp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so f e l e m e n t si n c l u d i n gn b ，z ra n dc r , t h e na d j u s t i n ga r cc u r r e n t so nt h es e p a r a t e dp u r e m e t a lt a r g e t s ，h o m o g e n e o u sc o a t i n g so fd i f f e r e n tc o n s t i t u e n t s ，s u c ha s ( t i 0 3 5 ，n b 0 6 5 ) n ， ( t i 0 4 5 ，n b o s s ) n ，( t i 0 4 7 ，z r 0 5 3 ) n ，( t i 0 7 0 ，z r 0 3 0 ) n ，( t i 0 6 2 ，c r 0 3 s ) na n d ( t i 0 6 7 ，c r 0 3 3 ) n ， a n da l s og r a d i e n tc o a t i n g si n c l u d i n g ( t i x ，n b l x ) na n d ( t i x ，z r l x ) nw e r es u c c e s s f u l l y f a b r i c a t e do nh i g h - s p e e ds t e e ls u b s t r a t e s t h ec o a t i n gi r r a d i a t i o nw o r kw a sc a r r i e do u to nah i p i be q u i p m e n to ft y p e t e m p 一6i ns t a t ek e yl a b o r a t o r yf o rm a t e r i a lm o d i f i c a t i o nb ye n e r g e t i cb e a m so f d a l i a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y u n d e rt h ed e v i c ec o n f i g u r a t i o n so fp o l y m e ra n o d e ， m o n o p o l a rp u l s em o d ea n do u t e rm a g n e t i c a l l yi n s u l a t e di o nd i o d ed e s i g n ，t h em a i n i o ns p e c i e so fi o nb e a ma r ea b o u t3 0 c n + a n d7 0 h + ，t h ep o s i t i v ep u l s eu s e dt o a c c e l e r a t ei o n si so f3 0 0 - - 3 5 0k vw i t hap u l s ew i d t ho f7 0a s i no u re x p e r i m e n t s ，t h e h o m o g e n e o u sc o a t i n g s ，( t i ，n b ) n ，( t i ，z r ) n ，a n dg r a d i e n tc o a t i n g s ，( t i x , n b1 x ) n ， ( t i x ，z r l - x ) nw e r ei r r a d i a t e dw i t hh i p i bb e a mc u r r e n to f6 0 a e m za n d10 0a c m 2 s e p a r a t e l y a c c o r d i n gt ot h es c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ( s e m ) a n a l y s i sr e s u l t s ，w h e n u s i n gh i p i bb e a mc u r r e n to f6 0 a c m 2 ，m i c r o c r a c k sw e r ef o u n do nt h ei r r a d i a t e d 一一 大连理工大学博十学位论文 s u r f a c ef o rt h es a m p l e so f ( t i ，z r ) nh o m o g e n e o u sc o a t i n ga n d ( t i x ，z r l _ x ) ng r a d i e n t c o a t i n g w h i l ef o rt h e ( t i ，n b ) nh o m o g e n e o u sc o a t i n gs a m p l e ，t h es u r f a c el a y e rw a s m e l t e dp a r t i a l l ya c c o m p a n i e db yt h em o r p h o l o g i e so fm e l td r o p l e ta n dc r a t e r s t h e f o r m a t i o no fm e l td r o p l e tc o u l db ee x p l a i n e db yt h er e t u r no fa b l a t e dm a t e r i a l sb a c k o n t ot h ei r r a d i a t e ds u r f a c e f o rt h ec r a t e r s i ti ss u g g e s t e dm a tt h eh i p i bi r r a d i a t i o n c o u l ds p l a s ho u tp a r t i c l e sl o c a t e di nt h es u r f a c el a y e ro fc o a t i n g sa n dl e a v es t r u c t u r e s i nf o r mo fc o n c a v e p i t ，a n dt h ef a s tc o o l i n go fs u r f a c em e l t e dl a y e rg i v e sn ot i m ef o r t h er e c o v e r yo ft h e s ep i t s f o rt h es a m p l e si r r a d i a t e dw i t hh i p i bo fb e a mc u r r e n t10 0 a e m 2 ，m i c r o c r a c k sw e r ef o r m e do na l li r r a d i a t e ds u r f a c e s t h ew e a rr e s i s t a n c em e a s u r e m e n to fc o a t i n gs a m p l e sb e f o r ea n da f t e rh i p i b i r r a d i a t i o nw e r ec o n d u c t e do naf r i c t i o na n dw e a rt e s t i n gm a c h i n eo ft y p em m 一2 0 0 i t w a sf o u n dt h a tb e f o r et h eh i p i bi r r a d i a t i o n ，t h ew e a rr e s i s t a n c eo f ( t i ，n b ) n h o m o g e n e o u sc o a t i n gi sm u c hb e t t e rt h a nt h a to f ( t i ，z r ) nc o a t i n g s w h e nu s i n gl o a d o f3 0 0 n ，t h ew e a l v o l u m e so f ( t i 0 3 5 ，n b 0 6 5 ) na n d ( t i 0 4 5 ，n b 0 5 s ) nc o a t i n g sa r e2 3 8 9 a n d2 16 2 1 0 。r a n l ，w h i l ef o r ( t i o 4 7 ，z r o 5 3 ) na n d ( t i o 7 0 ，z r o 3 0 ) nc o a t i n g s ，t h e ya r e 4 215a n d5 4 5 2 1 0 3 m i l l 3 i n c r e a s i n gt h el o a dt o6 0 0 n t h ew e a l v o l u m e so f ( t i 0 3 5 ，n b 0 6 5 ) na n d ( t i o 4 5 ，n b o 5 5 ) nc o a t i n g sa r e2 7 6 2a n d3 2 17 x 1 0 3 r n l t l 3 ，f o r ( t i 0 4 7 ， z r 0 5 2 1 ) na n d ( t i o 7 0 ，z r o 3 0 ) nc o a t i n g s ，t h e ya r e 6 8 5 5a n d8 4 6 8 10 r l l l n 3 a d d i t i o n a l l y , t h ew e a l r e s i s t a n c eo fg r a d i e n tc o a t i n g s ( t i x ，n b l - x ) ni sb e r e tt h a n ( t i , n b ) nh o m o g e n e o u sc o a t i n g sw i t hw e a rv o l u m eo f1 5 14 10 。5 m i d u n d e r3 0 0 n ， a n d2 13 9 10 。n l l t l 3u n d e r6 0 0 n w h i l et h ew e a rr e s i s t a n c eo f ( t i x ，z r l x ) ng r a d i e n t c o a t i n g sa r e a l m o s ts a m ea st h a to fh o m o g e n e o u sc o a t i n g s a f t e rt h eh i p i b i r r a d i a t i o n ，t h e w e a rr e s i s t a n c eo f ( t i ，n b ) nh o m o g e n e o u sc o a t i n g e x h i b i t s s i g n i f i c a n ti m p r o v e m e n t ，a n dt h ew e a rv o l u m e so fl o a d3 0 0 nd e c r e a s et o1 7 71a n d 1 3 4 8 10 。1 t l n l 3f o rt h ec o a t i n g ( t i o 3 5 ，n b 0 6 5 ) na n d ( t i 0 4 5 ，n b 0 5 5 ) n ，f o rt l l ec a s eo f l o a d6 0 0 n ，t h e ya r e2 2 9 9a n d2 011 10 。m l n r e s p e c t i v e l y o nt h ec o n t r a r y , t h e w e a rr e s i s t a n c eo f ( t i x ，n b l - x ) ng r a d i e n tc o a t i n g sd e c r e a s ea f t e rt h eh i p i bi r r a d i a t i o n t h ew e a l v o l u m ei n c r e a s e st o2 17 9 10 。3 1 1 1 1 1 1 3f o rt h el o a do f3 0 0 na n d2 5 2 7 10 。3 r l l m 3f o r6 0 0 n 一v 一 a b s t a c t t oe x p l o r et h er e a s o n sf o rt h ei n f l u e n c eo fh i p i bi r r a d i a t i o no nt h ew e a l r e s i s t a n c eo fh a r dc o a t i n g s ，t h ec h a n g e so fm i c r o s t r u c t u r e ，m i c r o h a r d n e s sa n d c o a t i n g s u b s t r a t ea d h e s i o no c c u r r i n gi nt h eh i p i bi r r a d i a t e ds a m p l e sw e r ea n a l y z e d s y s t e m a t i c a l l y f r o mt h ex - r a yd i f f r a c t o m e t r ya n a l y s i sr e s u l t s ，i tw a sf o u n dt h a tb e f o r et h e h i p i bi r r a d i a t i o n ，t h e ( t i ，n b ) nh o m o g e n e o u sc o a t i n gc o n s i s t so fas i n g l e ( t i ，n b ) n p h a s ew i t hp r e f e r r e do r i e n t a t i o no f ( 111 ) c r y s t a lp l a n e ，w h e r et h e ( t i ，n b ) np h a s e r e s e r v e st h es a m ef a c e - c e n t e r e dc u b i cs t r u c t u r ea st i n a n dt h e ( t i ，z o n h o m o g e n e o u sc o a t i n gc o n s i s t so ff o u rp h a s e s ，i e ( t i ，z r ) n ，( z r ，t i ) n ，t i na n dz r n ， t h e yh a v ea l lt h es a m es t r u c t u r ea st i n t h es t r u c t u r eo f ( t i ，c r ) nc o a t i n g sc o n s i s t so f m a j o rp h a s e ( t i ，c r ) na n das m a l la c c o u n to fc r 2 np h a s e f o rt h eg r a d i e n tc o a t i n g s ， t h e ( t i x , n b l - x ) nc o a t i n gi sc o m p o s e do fm a i n l y ( t i ，n b ) np h a s ea n ds o m e ( t i ，n b ) 2 n ， w e l lt h e ( t i x ，z r l x ) nc o n s i s t so fs t i l lt h es a m ef o u rp h a s e sa s ( t i ，z r ) nh o m o g e n e o u s c o a t i n g a f t e rt h eh i p i bi r r a d i a t i o n ，t h e r ei sn oc h a n g ei np h a s ec o m p o s i t i o nf o ra l l k i n d so f h a r dc o a t i n g s ，n om a t t e rt h e ya r eh o m o g e n e o u so rn o t t h em i c r o h a r d n e s so fc o a t i n g sb e f o r ea n da f t e rh i p i bi r r a d i a t i o nw a sm e a s u r e d w i t has u p e r - s l i g h tk n o o pm i c r o h a r d n e s st e s t i n gm a c h i n eo ft y p ed m h - 2 l s i tw a s f o u n dt h a tb e f o r et h eh i p i b i r r a d i a t i o n ，( t i ，z r ) nc o a t i n gh a s t h e h i g h e s t m i c r o h a r d n e s sa m o n gt h ed i f f e r e n tk i n d so fh o m o g e n o u sc o a t i n g s t h em i c r o h a r d n e s s o f ( t i 0 4 7 ，z r 0 5 3 ) nc o a t i n gi sh k 3 6 7 8 ，a n dh k 3 5 0 9f o r ( t i o 7 0 ，z r 0 3 0 ) nc o a t i n g ，a n di t i so n l yh k 2 6 51f o r ( t i 0 3 5 ，n b 0 6 5 ) nc o a t i n g t h i sr e s u l tc o u l db ee x p l a i n e db yt h e m u l t ip h a s ec o m p o s i t i o no f ( t i ，z r ) nh o m o g e n e o u sc o a t i n g s f o rt h eg r a d i e n t s c o a t i n g s ，( t i x ，n b l x ) n e x h i b i t st h em a x i m u mm i e r o h a r d n e s so fh k 38 0 7 ，a n d ( t i x ，z r l - x ) nc o a t i n gi sh k 3 4 5 0 ，a l m o s tt h es a m ev a l u ea sh o m o g e n e o u sc o a t i n g a f t e r t h eh i p i bi r r a d i a t i o n s ，t h em i c r o h a r d n e s so f ( t i , n b ) nh o m o g e n e o u sc o a t i n gw a s i m p r o v e de n o r m o u s l y ，i n c r e a s i n gf r o mh k 2 6 5 1t oh k 3 0 5 4 t h em i c r o h a r d n e s so f ( t i 0 4 5 ，n b 0 s s ) nc o a t i n gi n c r e a s e da l s of r o mh k 3 2 0 0t oh k 3 4 2 2 t h e s ep h e n o m e n a w e r er c l a t e dt ot h em u l t i p l i c a t i o no fd i s l o c a t i o n si nt h em o d i f i e dc o a t i n g si n d u c e db y h i p i bi r r a d i a t i o n s w h e r e a st h em i e r o h a r d n e s so f ( t i x ，n b l x ) ng r a d i e n tc o a t i n g s d e c r e a s e do b v i o u s l yf r o mh k 3 8 0 7t oh k 3 3 3 8 一v i 大连理工大学博士学位论文 t h ea d h e s i o ns t r e n g t ho fc o a t i n gs a m p l e sb e f o r ea n dm e rh i p i bi r r a d i a t i o nw e r e m e a s u r e do nas c r a t c ht e s t i n gs y s t e mo ft y p ec s r - 01 i tw a sf o u n dt h a tb e f o r et h e h i p i bi r r a d i a t i o n ，t h ea d h e s i o ns t r e n g t ho f ( t i ，u b ) nh o m o g e n e o u sc o a t i n gi sb e t t e r t h a nt h a to f ( t i ，z r ) nw i t l lt h es t r e n g t hv a l u e so f6 5 na n d5 9 nf o r ( t i 0 3 5 ，n b 0 6 5 ) na n d ( t i 0 4 5 ，n b 0 5 s ) nc o a t i n g sr e s p e c t i v e l y , a n dt h e ya r eo n l y3 6 na n d2 8 nf o r ( t i o 4 7 ，z r 0 5 3 ) na n d ( t i o 7 0 ，z r o 3 0 ) nc o a t i n g s t h ea d h e s i o ns t r e n g t ho f ( t i x ，n b l 嚷) n g r a d i e n tc o a t i n g sa t t a i n s7 0 n ，b u tt h e r ei sn og r e a td i f f e r e n c ef o r ( t i x ，z r i x ) nc o a t i n g s a sc o m p a r e dw i t hh o m o g e n e o u sc o a t i n g s ，o n l y3 7 n a f t e rt h eh i p i bi r r a d i a t i o n s ，t h e a d h e s i o ns t r e n g t h so f ( t i 0 3 5 ，n b 0 6 5 ) na n d ( t i o 4 5 ，n b o 5 5 ) nc o a t i n g si n c r e a s et o7 0 n a n d6 5 n ，t h ea d h e s i o ns t r e n g t ho f ( t i x ，n b l ) nc o a t i n gr e a c h e s7 8 n t od e t e r m i n et h et h e r m a la n dm e c h a n i c a la c t i o n si n d u c e db yt h eh i p i b i r r a d i a t i o no n t od i f f e r e n th a r dc o a t i n g s ，t h en u m e r i c a ls i m u l a t i o nm e t h o dw a sa p p l i e d w i t hs u i t a b l ea s s u m p t i o n s a c c o r d i n gt oo u rc a l c u l a t i o nr e s u l t s ，t h ec o a t i n g sw i l lb e h e a t e dq u i c k l ya n dr e a c ht h e i rm e l t i n gt e m p e r a t u r ei na v e r ys h o r tt i m e ，t h e nc o o l e d d o w ns l o w l ya f t e rt h eh i p i bp u l s e de n e r g yi n p u t t h em e l t i n go c c u r sf i r s t l ya tt h e s u r f a c ep a r to fc o a t i n g st h e np r o p a g a t e sa l o n gt h ed e p t hd i r e c t i o n ，a n dt h et h i c k n e s so f m e l t i n gl a y e ri sn o r m a l l y0 4 “m k e y w o r d s ：a r ci o np l a t i n g ，h i 曲i n t e n s i t yp u l s ei o nb e a m ，i r r a d i a t i o n ，a d h e s i o n , w e a r v i l 独创性说明 作者郑重声明：本博士学位论文是我个人在导师指导下进行的研 究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含 为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 作者签名：f 鲨望日期：鲨：2 大连理工大学学位论文版权使用授权书 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士 学位论文版权使用规定 ，同意大连理工大学保留并向国家有关部门 或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编 学位论文。 储签名：选鲨 导师签名：嬲 p 、 迦皇年上月丝日 大连理工大学博+ 学位论文 第一章绪论弟一早三百了匕 1 1 材料的摩擦与磨损 1 1 1 磨损的主要类型 磨损是研究相互接触的物体表面在负荷作用下，在相对运动过程中引起物体表面材 料产生迁移的现象。磨损是机械零件失效的三种主要原因( 磨损、腐蚀、疲劳) 之一， 各种形式的磨损所造成的能源和材料消耗是十分惊人