KMS Lanzhou Institute of Chemical Physics，Chinese Academy of Sciences
| Cr2O3薄膜/Inconel 718宽温域自润滑体系在高温下的元素扩散行为与机制研究 | |
| Alternative Title | 无 |
| 刘红利 | |
| Thesis Advisor | 周惠娣 |
| 2018-05-25 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 理学硕士 |
| Department | 先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Degree Discipline | 物理化学 |
| Keyword | 宽温域润滑 Cr2O3薄膜 类网状凸起结构 元素扩散 摩擦磨损性能 Wide-temperature range lubrication Cr2O3 film Mesh-like protrusion structure Element diffusion Friction and wear behavior |
| Abstract | 近年来，随着航空航天领域技术和装备的发展，对宽温域润滑材料的需求日益迫切，使得宽温域润滑研究成为了近年来的研究重点。我们在前期研究中利用多弧离子镀技术制备了Cr2O3薄膜，发现经1000℃大气下高温退火处理后薄膜表面形成由Cr2O3和Cr2Ti7O17组成的类网状凸起结构，在25-1000℃宽温域内显示出良好的减摩抗磨性能（摩擦系数小于0.3，磨损率为10-7mm3/Nm量级）。为了实现Cr2O3薄膜表面类网状凸起结构的可控制备，在本文中，以Inconel718镍基高温合金作为基底，利用多弧离子镀技术制备了不同厚度、不同晶化程度的Cr2O3薄膜，在1000℃大气下对薄膜进行退火处理，并对不同厚度的退火处理薄膜进行不同冷却处理，系统研究了影响薄膜表面类网状凸起结构形成的因素，并探讨了Cr2O3薄膜/Inconel718宽温域自润滑体系中元素在高温下的扩散机制。获得的主要研究结果如下： 1.对Inconel718高温合金进行1000℃大气下高温退火处理，研究结果表明：退火处理后高温合金表面也形成了类网状凸起结构，其物相组成为氧化物Cr2O3和Cr2Ti7O17。与未处理的Inconel718高温合金相比，退火处理后的Inconel718高温合金的机械性能和减摩抗磨性能均明显改善，这是由于退火处理后表面形成氧化层所致。 2.改变Cr2O3薄膜/Inconel718体系中薄膜的晶化程度和厚度，进行1000℃大气下高温退火处理，改变不同厚度退火处理薄膜的冷却方式。结果表明薄膜的晶化程度对类网状凸起结构的生长无明显影响；薄膜厚度对类网状凸起结构有阻碍作用；不同冷却处理的薄膜样品表面类网状凸起结构的高度和面密度不同。淬冷处理引起的薄膜内应力作用于扩散原子，使其以更快的速度向薄膜表面扩散，使得表面类网状凸起结构的高度较高，同时淬冷处理样品因较早移出马弗炉缺少部分热动力而造成薄膜表面类网状凸起结构面密度减少。 3.退火处理前后薄膜表面形貌和元素分布以及截面形貌和元素分布分析结果表明，薄膜截面存在元素扩散通道，其中存在不同于薄膜组成元素的扩散元素Ti，这是由于基底和薄膜在退火处理过程中发生重结晶所致。在基底重结晶过程中形成类网状的晶界，Cr、Ti等杂质元素沿晶界和晶格析出，并在基底类网状晶界处聚集、在热动力作用下沿晶界扩散到薄膜表面，进而与大气中的氧反应生成氧化物堆积于晶界处，形成类网状凸起结构。 |
| Other Abstract | 无 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/25243 |
| Collection | 中国科学院兰州化学物理研究所 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 刘红利. Cr2O3薄膜/Inconel 718宽温域自润滑体系在高温下的元素扩散行为与机制研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2018. |
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| 201830刘红利.pdf（7555KB） | 学位论文 | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | ||
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