期刊信息
  • 主管单位:
  • 上海市科学技术协会
  • 主办单位:
  • 上海有色金属学会
    上海理工大学
  • 名誉主编:
  • 陈兴章
  • 主    编:
  • 刘平
  • 地    址:
  • 上海市军工路516号
  • 邮政编码:
  • 200093
  • 联系电话:
  • (86)021-55781550
  • 电子邮件:
  • nmme@usst.edu.cn
  • 国际标准刊号:
  • 2096-2983
  • 国内统一刊号:
  • 31-2125/TF
  • 单    价:
  • 8.00
  • 定    价:
  • 60.00
黎波含,马迅,杨溪,李伟,刘平,张柯,马凤仓,王静静.医用不锈钢表面TiN薄膜的组织结构和力学性能研究[J].有色金属材料与工程,2022,43(2):36-43,50.
医用不锈钢表面TiN薄膜的组织结构和力学性能研究
Study on microstructure and mechanical properties of the TiN film deposited on the surface of medical stainless steel
  
DOI:10.13258/j.cnki.nmme.2022.02.005
中文关键词:  TiN薄膜  Ti过渡层  304不锈钢  微观组织  力学性能
英文关键词:TiN film  Ti transition layer  304 stainless steel  microstructure  mechanical properties
基金项目:国家自然科学基金资助项目(51971148)
作者单位E-mail
黎波含 上海理工大学 材料与化学学院,上海 200093  
马迅 上海理工大学 材料与化学学院,上海 200093  
杨溪 上海交通大学医学院附属第九人民医院,上海 200011  
李伟 上海理工大学 材料与化学学院,上海 200093 liwei176@usst.edu.cn 
刘平 上海理工大学 材料与化学学院,上海 200093  
张柯 上海理工大学 材料与化学学院,上海 200093  
马凤仓 上海理工大学 材料与化学学院,上海 200093  
王静静 上海理工大学 材料与化学学院,上海 200093  
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中文摘要:
      为改善医用不锈钢的耐磨性,采用反应磁控溅射在304不锈钢表面沉积了TiN薄膜,研究了Ti过渡层沉积时间对TiN薄膜微观结构和力学性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪、FST1000型薄膜应力测试仪、HSR-2M摩擦磨损试验机和WS-2005型涂层附着力自动划痕仪对样品进行微观组织表征和力学性能测试。结果表明,当Ti过渡层沉积时间为20 min,Ti过渡层厚度为340 nm时,TiN薄膜结晶性最强,硬度和弹性模量达到最大值,分别为21.6 GPa和327.5 GPa,平均摩擦因数达到最小值0.45,临界载荷达到最大值24.7 N,TiN薄膜的力学性能、摩擦性能以及与基体的结合力达到最优。进一步延长Ti过渡层的沉积时间,TiN薄膜的柱状晶组织粗化、力学性能、摩擦性能以及与基体的结合力均降低。
英文摘要:
      To improve the wear resistance of medical stainless steel, TiN films were prepared on 304 stainless steel surface by reactive magnetron sputtering. The effects of deposition time of Ti transition layer on the microstructure and mechanical properties of the films were studied. The microstructure and mechanical properties of the samples were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, nano-indentation technique, FST1000 film residual stress tester, HSR-2M friction wear testing machine and WS-2005 coating adhesion automatic scratch instrument. The results show that when the deposition time of Ti transition layer is 20 min, the thickness of the Ti transition layer is 340 nm, the crystallinity of the TiN film is the strongest, the hardness and the elastic modulus reach the maximum, which are 21.6 GPa and 327.5 GPa, respectively, the average friction coefficient reaches the minimum value of 0.45, the critical load reaches the maximum value of 24.7 N, and the mechanical properties, friction properties and adhesion with the matrix of the film reach the best. By further increasing the deposition time of Ti transition layer, the columnar crystal structure of the TiN film is coarsened, and the mechanical properties, friction properties and adhesion with the matrix of the TiN film are reduced.
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