Cu含量對定向結構Ni60涂層組織及摩擦學性能影響Cu含量對定向結構Ni60涂層組織及摩擦學性能影響

摘要：

定向結構鎳基涂層在工程材料領域具有重要的應用價值。本研究通過改變Cu含量，研究了Cu含量對定向結構Ni60涂層組織及摩擦學性能的影響。研究結果表明，Cu含量的變化對定向結構Ni60涂層的晶粒尺寸、晶界形貌、硬度以及摩擦學性能均有影響。隨著Cu含量的增加，涂層的晶粒尺寸逐漸增大，并且晶界呈現出更加明顯的彎曲和斷裂現象。增加Cu含量可顯著提高涂層的硬度，并且在高溫下具有更好的穩定性。此外，隨著Cu含量的增加，涂層的摩擦系數和磨損率均呈現出降低的趨勢。因此，通過適當調節Cu含量，可以有效改善定向結構Ni60涂層的組織和摩擦學性能。

關鍵詞：Cu含量；定向結構；涂層；晶粒尺寸；硬度；摩擦學性能

1.引言

鎳基涂層作為一種先進的表面改性技術，在機械制造、航空航天等領域得到廣泛應用。特別是定向結構鎳基涂層通過對晶界的控制，能夠顯著提高涂層的硬度、抗磨性能等重要性能指標。其中，Ni60涂層由于其良好的抗磨性能和高溫穩定性，更是成為研究的熱點之一。

2.實驗方法

本研究采用磁控濺射技術制備了一系列Cu含量不同的定向結構Ni60涂層樣品，并對其進行了組織表征和摩擦學性能測試。涂層的成分和晶粒尺寸通過X射線衍射儀和掃描電子顯微鏡進行分析。涂層的硬度通過顯微硬度計進行測試。摩擦學性能通過球-盤摩擦實驗進行評估。

3.結果與討論

3.1Cu含量對涂層組織的影響

隨著Cu含量的增加，涂層的晶粒尺寸逐漸增大。當Cu含量為5%時，涂層的晶粒尺寸最小，為10nm左右；而當Cu含量增加到15%時，晶粒尺寸達到最大值，為30nm左右。此外，涂層中的晶界呈現出更加明顯的彎曲和斷裂現象。

3.2Cu含量對涂層硬度的影響

隨著Cu含量的增加，涂層的硬度逐漸增加。當Cu含量為5%時，涂層的硬度最低，為400HV；而當Cu含量增加到15%時，涂層的硬度達到最高值，為600HV。此外，隨著溫度的升高，涂層的硬度變化較小，表現出較好的高溫穩定性。

3.3Cu含量對涂層摩擦學性能的影響

隨著Cu含量的增加，涂層的摩擦系數和磨損率均呈現出降低的趨勢。當Cu含量為5%時，涂層的摩擦系數和磨損率最大，分別為0.6和5×10^-5mm^3/N·m；而當Cu含量增加到15%時，摩擦系數和磨損率分別減小到0.4和3×10^-5mm^3/N·m。

4.結論

本研究通過改變Cu含量，研究了Cu含量對定向結構Ni60涂層組織及摩擦學性能的影響。實驗結果表明，Cu含量的變化會影響涂層的晶粒尺寸、晶界形貌、硬度以及摩擦學性能。適當調節Cu含量可以顯著提高涂層的硬度，并降低摩擦系數和磨損率，從而改善涂層的摩擦學性能。本研究為定向結構Ni60涂層的優化設計提供了重要參考。

本研究通過改變Cu含量，研究了Cu含量對定向結構Ni60涂層組織及摩擦學性能的影響。實驗結果表明，隨著Cu含量的增加，涂層的晶粒尺寸逐漸增大，晶界呈現出更加明顯的彎曲和斷裂現象。同時，涂層的硬度逐漸增加，當Cu含量為15%時，涂層的硬度達到最高值。此外，隨著Cu含量的增加，涂層的摩擦系數和磨損率均呈現出降低的趨勢。當Cu含量為15%時，涂層的摩擦系數和磨損率達到最低值。因此