钢基体上化学气相沉积碳化钛覆层的显微组织形成机制及开裂的研究

本文通过把不同成份的钢试样,在相同的气氛及工艺条件下,进行化学气相沉积后,用光学显微镜及扫描电子显微镜观察并分析不同沉积时间下得到的试样的显微组织变化。根据化学气相沉积理论,提出了在不同含碳量的普通碳铜的基体上覆层的形成机制。并且应用这一机制使实验结果得到了令人满意的解释。采用了倾斜剖面试样,恰当的试样制备方法,并选用了合适的浸蚀剂,成功地显示了 TiC 覆层与基体之间过渡层组织。并根据过渡层中各元素的分布,弄清了过渡层的形成原因。为作者在以前工作中提出的“予先进行 CN 共渗处理,再进行化学气相沉积,可以使覆层与基体间的结合力有所提高,其原因是因为过渡区中存在 TiN,因而减少了 TiC 层与基体间的热膨胀系数之差。这一说法找到了实验根据据。经过 TiC 化学气相沉积的试样,在静载荷和冲击载荷作用下,使覆层开裂并剥落。然后对裂纹的宏观形貌进行观察。提出了在静弯曲条件下覆层中裂纹的萌生,扩展及剥落的规律。     

用扭转法测定硬质涂层与金属基体间的结合力

本文用扭转法配合声发射技术,对由物理气相沉积(PVD)的TiN涂层进行结合力测定,并建立起计算结合力的公式,通过计算得到较为满意的结果。它为涂层与基体间的结合力进行定量研究提供了一种新方法。     

气相沉积技术在模具上的应用

气相沉积技术是一种工模具表面强化的新技术。叙述了气相沉积技术在钢基上沉积硬质涂层的特性，并就其在模具上的适用性进行了评价和分析，提出了注意事项，为扩大沉积技术在模具上的应用开拓了广阔前景。     

在钢基体上进行碳化钛气相沉积

碳化钛复层具有高硬度,高耐磨性和低磨擦系数等特点,因此在制造超硬工具和在无法进行润滑的超高真空和高温下工作滚动轴承,以及要求具有高耐磨性的工件等方面有广泛作用。通过前一段工作,使在钢基体上进行碳化钛气相沉积的沉积温度降低至800—900℃。工艺特点是常压、低氢气流量并在炉中放入海绵钛,以强化工艺过程。同时,对基体进行予先化学热处理使碳化钛复层与基体间结合力提高30%,并可对已沉积后的工件进行淬火,回火以提高工件性能。现已将这一工艺成功地应用于制造瓷件修坯刀,加工铝合金和铜合金的机动丝锥,钻机的摩擦付等工件上,使这些工件的使用寿命大为提高。与此同时,本文拟应用化学热力学对化学气相沉积中某些反应进行讨论。     

评价硬质涂层机械性能的技术

描述了测定硬质涂层与基体间的结合力、显微硬度、断裂强度、耐磨性以及涂层刀具切削寿命试验的方法和原理。涂层与基体间的结合力是一种界面特性、是涂层能否实用的关键因素之一。采用四点弯曲法、扭转法、划痕法和压痕技术对硬质涂层(TiN和TiC)的结合力进行测定和评价。硬质涂层的断裂强度、显微硬度和耐磨性也是它的重要机械性能指标,本文对这些性能的测试技术也进行了论述。同时还就硬质涂层刀具的切削寿命进行试验,对其实际的使用效果进行评价。     

用划痕法测定硬质涂层的结合力

本文详细地介绍了划痕试验法测定硬质涂层的结合力的方法和原理。对由离子镀法(IP)在高速钢基体上的TiN涂层和由溅射法(SP)在T10钢基体上沉积的TiC涂层进行划痕试验。并用显微分析法对划痕沟槽的形貌进行观察和分析。而临界载荷、涂层剥落方式及声发射信号特性等也将得到讨论。根据实验结果计算了不同条件下硬质涂层与基体间的结合力,同时对影响划痕试验的因素也进行探讨。     

用四点弯曲法测定硬质涂层的结合力

本文详细地介绍了四点弯曲试验法测定硬质涂层结合力的方法和原理。对由CVD法在钢基上沉积TiC涂层的试样,进行四点弯曲试验,测定试样初始破坏时的载荷,并建立起计算结合力的公式。计算结果:在钢基上由CVD法沉积的TiC涂层,结合力约为86～119 kgf/mm~2。对结果进行比较和分析,认为:四点弯曲试验法,是对相似基体、同类涂层的结合力进行定量研究的一种可靠的新方法。对试验后的试样,用SEM进行开裂情况分析,探讨其断裂机制,并讨论了影响结合力的因素。从而为开发新材料、制订新工艺提供了依据。     

等离子体化学气相沉积技术的发展现状和展望

本文综述了等离子体化学气相沉积(PCVD)技术的发展现状,并从等离子体对化学气相沉积(CVD)过程的影响出发概述了 PCVD 技术在制备固态涂层或薄膜方面的一些典型应用.最后展望了 PCVD 技术的发展前景.     

气相沉积TiC/TiN涂层的组织和性能的研究

本文对气相沉积法(CVD和PVD)获得的TiC/TiN涂层,通过金相显微镜和扫描电镜的观察,x射线相结构分析,以及硬度、结合力、开裂情况的测定与分析,弄清了涂层的显微组织和相结构,提出了涂层的形成机制。测定结果表明,涂层与基体间的结合力,在高速钢基体上由PVD法沉积的TiN涂层约为7.09kgf/mm~2,在T10钢基体上由CVD法沉积的TiC涂层约为93.82kgf/mm~2。还探讨了涂层的断裂机制,讨论了涂层组织与性能之间的关系。本文的上述研究,为稳定、高效制备优质TiC/TiN涂层提供了依据。