不同法向载荷下TiN涂层磨损寿命与失效机理研究

作者：罗亿; 丁昊昊^*; 郭俊; 刘启跃; 王文健

来源：摩擦学学报, 2022, 42(05): 978-989.

DOI：10.16078/j.tribology.2021128

• TiN涂层
• 滑动磨损
• 法向载荷
• 磨损寿命
• 失效形式

采用阴极弧等离子沉积技术在高速钢(HSS)和硬质合金钢(WC-Co)基体上制备TiN涂层，利用往复摩擦磨损试验机、轮廓仪、扫描电子显微镜和能谱仪等分析了不同法向载荷下TiN涂层的摩擦磨损特性和失效过程，建立了涂层磨损寿命图.研究结果表明：TiN涂层/HSS试样摩擦系数随循环次数增加呈上升趋势；TiN涂层/WC-Co试样在30 N法向载荷下的摩擦系数随循环次数呈上升趋势，在60～120 N法向载荷下摩擦系数波动较大.涂层试样的磨损深度随法向载荷与循环次数的增加而增加. TiN涂层/HSS试样在30 N法向载荷的主要失效形式是磨粒磨损、轻微黏着磨损和氧化磨损，在60～120 N法向载荷的主要失效形式是涂层断裂、磨粒磨损和剥层磨损. TiN涂层/WC-Co试样在30～50 N法向载荷下的主要失效形式是磨粒磨损，在60～120 N法向载荷下的主要失效形式是严重剥层. TiN涂层的磨损寿命图可以分为两部分：涂层工作区和涂层失效区.接触应力越大，涂层磨损寿命越短.基体材料抵抗变形的能力越强，涂层磨损寿命越长. TiN涂层/HSS基体具有良好的抵抗法向载荷的能力和较长的磨损寿命.

• 单位
  西南交通大学; 牵引动力国家重点实验室