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成果名称：TiN/Si3N4超硬纳米复合涂层的应用研究
申请单位：清华大学
成果编号：鉴字[教NF2004]第002号
鉴定日期：2004年2月27日
学 科：10 机械
成果简介：
摩擦和磨损只是发生在材料的表面和亚表面。研究表明通过在摩擦副表面生成一层或几层薄膜，就可以显著改变摩擦副的摩擦学性能。在工业上，为了降低磨损通常在摩擦副表面沉积一层或几层硬质涂层以减少摩擦副的磨损率。TiN/Si3N4纳米复合薄膜具有特殊的微观结构和优异的力学性能及化学稳定性。这些特性使其成为很好的耐磨替代材料。本项目针对TiN/Si3N4纳米复合薄膜的制备和性能以及应用可行性展开了如下几方面的研究：
1.采用物理气相沉积方法制备TiN/Si3N4纳米复合薄膜，通过优化工艺参数使得薄膜的最大硬度达到52 Gpa，并获得了适合于工程应用的工艺路线。
2.应用多种检测手段以及计算机模拟的方法，系统地研究了TiN/Si3N4薄膜的微观结构，观察到TiN纳米晶嵌入非晶Si3N4相的微观结构。
3.研究了TiN/Si3N4纳米复合薄膜与高速钢基体的结合强度、薄膜的韧性以及薄膜的摩擦学性能。研究表明所研制的薄膜硬度和与基体结合强度高、韧性和耐磨性能耗。
4.通过钻削实验表明在高速钢钻头表面沉积TiN/Si3N4薄膜，钻头的切削寿命可提高到原来的88倍。
本项目的研究结果表明TiN/Si3N4薄膜具有很好的耐磨保护作用，在工业上，尤其是金属切削领域具有十分广阔的应用前景。在本项目的研究过程中，培养博士1人，发表相关论文6篇。
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