高速钢刀具 PVD TiN 涂层工艺及其性能研究

针对高速钢刀具热阴极等离子镀ＴｉＮ涂层工艺参数进行试验研究,并对涂层刀具的性能进行了分析．结果表明,当Ｔｉ蒸发率在０．２３～０．２８ｇ／ｍｉｎ时,上、下位各镀４５ｍｉｎ,涂层厚度控制在２μｍ±２０％范围内,ＴｉＮ结构呈（１１１）晶面择优取向,结合强度好;工件温度影响膜的生长,不同类型的刀具对加热时间及基体温度要求不同．     

TiN涂层刀具对20CrMo钢的干切削性能的影响及磨损机理

为了研究TiN涂层的摩擦性能及TiN涂层刀具对金属切削性能的影响,采用电弧离子镀工艺在45号钢基体和可转位硬质合金车刀YG6上沉积TiN涂层。采用球-盘式摩擦磨损实验仪对45号钢基体和TiN薄膜的干式摩擦学行为进行研究,用TiN涂层和未涂层的YG6车刀在CA6140A普通车床上对20CrMo钢进行干切削,对2种刀具切削过程中的切削力、工件表面质量及刀具磨损程度进行研究。研究结果表明:TiN薄膜和45号钢基体的平均摩擦因数为0.25和0.29;与未涂层刀具相比,TiN涂层刀具切削20CrMo钢时的主切削力可减小20%~40%,刀具耐磨性能约提高45%,寿命提高2倍左右,加工表面质量也明显提高;TiN涂层刀具前刀面的主要磨损机理是磨粒磨损,附带有黏结磨损、氧化磨损和扩散磨损。     

合成TiN膜的俄歇电子能谱研究

采用离子束增强沉积方法（ＩＢＥＤ），在Ｆｅ基上制备了ＴｉＮ薄膜。通过划痕仪，透射电镜（ＴＥＭ），俄歇电子能谱（ＡＥＳ），粘着力测量仪的观测，分析和计算，给出了膜的形貌，组分和机械特性；发现ＴｉＮ膜与衬底之间存在一过渡区，膜中含氧量比气相真空沉积（ＣＶＤ）明显减小。在ＡＥＳ定量计算中，本文采用一种与文献不同的方法，较为简便地处理了俄歇谱中Ｔｉ和Ｎ峰的重叠现象     

TiN/TiN+Si/TiN多层膜的高温微动磨损行为研究

用直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法在T225NG钛合金基体上制备出厚度约为6μm的TiN/TiN+Si/TiN多层膜,重点研究了多层膜及钛合金基材在室温和高温条件下的微动磨损行为,采用激光共焦扫描显微镜测定磨损体积,用扫描电子显微镜观察磨痕微观形貌.结果表明：在室温(25 ℃)至400 ℃范围内,微动初期和稳定阶段多层膜的摩擦系数比钛合金基体低,磨损体积也比钛合金基材明显降低;多层膜磨损体积随着温度的升高而增大;多层膜可以显著降低钛合金基材的磨损;多层膜的损伤主要表现为剥层和磨粒磨损形式.     

高速钢上Ti-N镀层的残余应力分析

采用X射线衍射的0～45°法,对沉积在高速钢上的Ti-N镀层的残余应力进行了测量。结果表明,残余应力为压应力(σ_(?)<0),值域为8～12 GPa,同时对影响镀层残余应力的各种工艺参数进行了评估。     

高速钢上TiN镀层的硬度和粘附性能

本文利用显微硬度和划痕粘附性测量技术,对采用HCD方法涂镀在高速钢上的TiN镀层的力学性能进行了研究。结果表明,TiN镀层的显微硬度(Hv)、超显微硬度(UMH)和临界载荷(L_c),受基体偏压、氮气分压和镀层厚度的影响,镀层的择优取向强烈地影响着镀层的显微硬度,在一定的值域内,镀层内应力增加,临界载荷下降。 讨论了影响临界载荷的各种因素,确定了制备具有优良力学性能的TiN镀层的工艺参数。     

电沉积Ni—W—P工艺及镀层性能的研究

对碱性条件下电沉积Ｎｉ－Ｗ－Ｐ的镀液组成及工艺进行了优选,对镀层性能结果进行了研究。经Ｘ射线衍射表明：Ｎｉ－Ｗ－Ｐ在镀态下和３００℃以下热处理时,镀层为非晶态的,而在３５０℃以上热处理镀层转变为晶态。     

电沉积Fe—Ni—MoS2复合镀层及摩擦磨损性能的研究

对Ｆｅ－Ｎｉ－ＭｏＳ２复合镀层的制备工艺及其摩擦磨损性能进行了试验研究。结果表明，依靠传统的电镀工艺，悬浮在酸性电解液中的ＭｏＳ２微粒能与Ｆｅ，Ｎｉ共沉积形成Ｆｅ－Ｎｉ－ＭｏＳ２自润滑复合镀层，通过正交试验，确定了制备复合镀层的最佳工艺参数，并与４５＾＃淬火钢和球墨铸铁等材料相比，Ｆｅ－Ｎｉ－ＭｏＳ２自润滑复合镀层具有良好的耐磨性和减磨性。     

钛的氯化物化学气相沉积TiN热力学

应用物质自由焓函数法（函数法）及化学反应平衡常数Ｋｐ，对ＴｉＣｌ２，ＴｉＣｌ３和ＴｉＣｌ４的生成反应以及它们与Ｎ２和Ｈ２反应化学气相沉积ＴｉＮ的热力学进行了计算与分析。结果表明，用ＴｉＣｌ３与Ｎ２和Ｈ２的气相反应，能在较低温度下获得ＴｉＮ，为低温化学气相沉积ＴｉＮ提供了理论依据     

40Cr表面TiAlN/TiN复合镀层的滑动摩擦试验分析

采用多弧离子镀工艺在40Cr表面制备了TiAlN/TiN复合镀膜,利用UMT-2摩擦磨损实验机考察了TiAlN/TiN膜层的承载能力和摩擦学性能,通过扫描电子显微镜观察了磨损试件的表面形貌,应用X射线能谱仪分析了磨痕中心区元素及其含量,通过40Cr基体和TiAlN/TiN膜在摩擦系数和磨损量方面的比较来评价TiAlN/TiN复合膜层的摩擦学性能。结果表明:TiAlN/TiN涂层与基体间的结合力是影响涂层承载能力的主要因素之一,TiAlN/TiN复合镀层的摩擦学性能优于40Cr基体,TiAlN/TiN复合镀层的减摩、耐磨性能优越,并能成功地抵抗磨粒磨损和粘着磨损。     

超高强钢等离子弧焊接头冷弯性能分析

通过与氩弧焊的对比试验 ,分析了焊后热处理强化的超高强钢等离子弧焊接头冷弯性能不足的原因 ,研究表明焊后热处理并不能完全改善HAZ的结晶形态 ,接头的一次结晶组织、焊缝化学成分以及焊缝形状是影响接头冷弯性能的主要原因 ,并提出了用焊趾重熔和增强焊缝塑性的方法来改善接头冷弯性能 .     

高强度弯曲零件回弹模拟分析

以一汽车高强度弯曲零件为研究对象,应用Dynaform软件对弯曲零件的冲压成形过程进行数值模拟,分析常温与热冲压成形后零件的回弹情况,研究热冲压成形过程中板料初始温度、冲压成形速度对零件回弹的影响规律.结果表明:在常温条件下零件成形无缺陷,但最大回弹量较大,为1.48 mm,零件尺寸精密度得不到保证;采用热成形方法后,零件回弹得到较大改善,板料预热温度对零件回弹影响复杂,随冲压成形速度的增加,回弹量减小.     

集装箱船在垂向弯矩和水平弯矩联合作用下的极限强度

用简化方法对集装箱船进行了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下的极限强度分析。通过对船体在不同弯曲角度时极限强度的系列计算,得到极限弯矩的相关曲线。发现,由于集装箱船剖面的非对称性及屈曲引起的非线性使得结构构件拉压性能不同,相关曲线是非对称的。根据6艘集装箱船计算结果的统计分析,对适用于集装箱船的相关公式提出了建议。     

水泥混凝土弯拉强度和劈裂强度对比试验研究

在道路建设中,水泥混凝土路面的弯拉强度是一个关键指标,主要采用小梁标准试件和路面钻芯取样圆柱体劈裂强度折算的弯拉强度综合评定.对某高速公路的水泥混凝土路面进行弯拉强度与劈裂强度的对比试验,建立了弯拉强度和劈裂强度的换算关系式,用作工程质量验收的评定依据.     

涂层硬质合金刀具切削超高强度钢35CrMnSi磨损机理研究

对于低合金超高强度钢35CrMnSi,在分析材料切削特性的基础上,选择涂层硬质合金刀具进行切削试验. 改变切削速度,得到使用寿命曲线和t-v曲线,利用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy, SEM)和能谱分析仪(energy dispersive spectrometry, EDS)分析研究了磨损区磨损机理. 结果表明:使用寿命在切削速度选取范围内随切削速度的增大而明显减小;前刀面上受到氧化及扩散磨损的作用,呈凹坑状的月牙洼磨损,且凹坑随切屑的流动而增大;硬质相的扩散及黏结作用是造成后刀面磨损的主要原因.      

高强韧低碳中锰钢的弯曲疲劳性能

利用GPS-100高频疲劳试验机,研究了高强韧低碳中锰钢的三点弯曲疲劳性能,绘制出S-N曲线并分析了疲劳断口特征,探讨了相变诱导塑性(TRIP)效应对试验钢疲劳性能的影响机理.结果表明:试验钢的条件疲劳极限为1006MPa,疲劳比为1.20;试验钢的疲劳裂纹源萌生于试样下表面靠近棱角的位置,疲劳裂纹扩展区存在大量的二次裂纹可有效降低主裂纹的扩展速率,提高试验钢的疲劳强度;瞬断区包含等轴韧窝和拉长的韧窝,是典型的韧性断裂.疲劳裂纹前沿微小塑性变形区内的残余奥氏体发生TRIP效应,吸收大量应变能,钝化裂纹,减缓裂纹的扩展速率,是试验钢疲劳性能优异的主要原因.     

物理气相沉积TiN涂层的研究现状与展望

综述了近年来物理气相沉积TiN多元和多层涂层、化学镀Ni—P与PVD和气体氮化与PVD的研究及应用。并指出通过将物理气相沉积与其他表面强化技术结合制取复合涂层及合理的多元、多层设计，可进一步发挥PVDTiN涂层的优势，克服单一TiN涂层的不足。