基体的梯度结构对涂层硬质合金性能的影响

通过控制烧结气氛制备了均质和梯度结构的硬质合金基体，并用化学气相沉积制成涂层硬质合金及切削刀片。采用光学显微镜和扫描电镜观察，通过显微硬度抗弯测试和切削试验对均质基体和梯度基体的涂层硬质合金的组织特征与性能进行对比研究。研究结果表明，梯度结构的硬质合金基体可以提高涂层硬质合金的抗弯强度；相对于均质基体的涂层硬质合金刀片，梯度基体的涂层硬质合金刀片在保持耐磨性能的同时能显著提高抗冲击性能。基体涂层合金的组织结构及断口特征显示，梯度基体表层韧性区可阻碍裂纹的扩展。     

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。     

双层辉光沉积TiN涂层的力学性能研究

采用双层辉光离子渗金属技术,在硬质合金YG8基体表面上沉积TiN涂层,通过外观、宏观性能和显微硬度等分析测试,研究了源极到阴极距离、基体温度、辉光放电气压对TiN涂层性能的影响.结果表明:TiN涂层的致密度、均匀性主要受源极到阴极距离的影响,其结合力主要取决于基体温度,而"边缘效应"则主要与辉光放电气压密切相关.双层辉光沉积TiN涂层的优化工艺参数为源极到阴极距离10～12 mm,基体温度750～850 ℃,气压280～340 Pa,所沉积TiN涂层的最高显微硬度可达2 356 HV0.05.     

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。     

氩弧熔覆C-Si/C-Si-Zr复合涂层组织及抗氧化性

为解决石墨电极氧化问题,以Si粉和Zr粉为原料采用氩弧熔覆技术,在石墨电极表面制备出C-Si/C-Si-Zr抗氧化复合涂层。在1 100℃和1 300℃两个不同温度条件下,氧化10 h后,测试C-Si-Zr复合涂层的抗氧化性能。利用SEM、EDS和XRD分别对氧化前后复合涂层的组织结构和物相进行分析,阐述复合涂层的氧化机理。结果表明:复合涂层表面具有金属光泽,平整光滑,与基体之间结合良好、无明显缺陷。在两种不同温度条件下,C-Si-Zr复合涂层中不断增加的Si O2-Zr O2填补了涂层表面缺陷,基体得到有效保护。     

金属钼表面MoSi2/Si3N4涂层的氧化性能研究

在金属钼表面分别制备了MoSi2涂层和MoSi2/Si3N4涂层,利用SEM和XRD分析研究了涂层的微观结构和物相组成,并比较了涂层在1 450℃大气环境下的抗氧化性能.结果表明:两种涂层与基体结合好且均匀致密;MoSi2涂层钼氧化16 h后出现贯穿裂纹,破坏了SiO2保护膜的连续性,导致涂层失效;Si3N4相的引入可明显改善MoSi2基涂层钼的高温抗氧化性,其抗氧化时间达76 h.     

Al2O3梯度陶瓷涂层高温抗氧化性能的研究

主要研究了Al2O3耐热梯度陶瓷涂层的抗氧化性能并与相应的ZrO2耐热涂层进行了比较。在800℃和1000℃氧化实验结果表明：Al2O3涂层的抗氧化性能优于相应的ZrO2涂层；涂层的孔隙率，尤其是通孔率是影响涂层抗氧化性能的关键因素，此外，梯度涂层的良好过渡也有利于抗氧化性能的提高。     

基体温度对氮化钛涂层微观结构的影响

双辉离子渗金属(DGPSA)技术,在硬质合金基体表面上沉积氮化钛(TiN)涂层,通过x射线衍射(XRD)表征和显微硬度计测试,研究了基体温度对TiN涂层微观结构及其性能的影响．实验结果表明：所制备的TiN涂层均为面心立方结构,并且基体温度明显影响TiN涂层的织构系数、晶粒尺寸、晶格常数、残余应力、微观硬度和耐磨性能．当基体温度为650～780℃时,所沉积TiN涂层具有最小的晶粒尺寸、最高的显微硬度、最大的品格 常数和最好的耐磨性能．     

钴基合金电弧离子镀NiCrAlY涂层的组织结构和抗氧化性能

采用电弧离子镀方法在Co基高温合金K640基体上制备NiCrAlY涂层,研究电弧离子镀涂层和真空退火后涂层的形貌、相结构及抗氧化性能。研究结果表明:电弧离子镀NiCrAlY涂层主要由γ-Ni,γ′-AlNi3和β-NiAl等相组成,衍射峰明显宽化,元素分布均匀;真空退火后涂层组织更致密,衍射峰尖锐,涂层主要由γ-Ni,γ′-AlNi3,β-NiAl,α-Cr以及极少量的Cr23C6组成,元素分布不均匀,Al和Y向涂层表面富集,Cr富集在涂层与基体界面附近。真空热处理可使电弧离子镀NiCrAlY涂层表面生成粘附性良好的α-Al2O3氧化膜,提高了电弧离子镀NiCrAlY涂层的抗氧化性能。     

两步包埋法制备C/C复合材料SiC/Cr-Al-Si涂层研究

采用两步包埋法在碳/碳复合材料表面制备了SiC/Cr-Al-Si涂层.采用XRD、SEM和EDS分析了涂层的物相组成、微观结构及断面元素分布,测试了双涂层碳/碳复合材料试样在1 500℃静态空气中的抗氧化性能.结果表明:SiC/Cr-Al-Si涂层主要由SiC、AlCr2Si及Al4Si2C三相组成,厚度约为120μm,无穿透性裂纹;与一步包埋法所得SiC涂层相比,SiC/Cr-Al-Si涂层碳/碳复合材料试样的抗氧化性能有所提高,该涂层试样氧化12 h后的失重不超过5%.两步包埋法所得SiC/Cr-Al-Si涂层表面存在微裂纹,并且包埋过程易于使Cr-Al-Si合金成分扩散到SiC涂层内部,从而无法形成内SiC涂层、外Cr-Al-Si涂层的双层涂层结构,降低了Cr-Al-Si合金涂层对C/C复合材料基体的高温氧化保护效果.     

Microstructure and mechanical properties of titanium nitride coatings for cemented carbide cutting tools by pulsed high energy density plasma

Hard, wear-resistant and well-adhesive titanium nitride coatings on cemented carbide cutting tools were prepared by the pulsed high energy density plasma technique at ambient temperature. The results of Auger spectra analysis indicated that the interface between the coating and substrate was more than 250 nm. Under optimized deposition conditions, the highest critical load measured by nanoscratch tester was more than 90 mN, which meant that the TiN film was well adhesive to the substrate; the highest nanohardness and Young抯 modulus according to nanoindentation tests were near to 27 and 450 GPa. The results of cutting tests evaluated by turning hardened CrWMn steel in industrial conditions indicated that the wear resistance and edge life of the cemented carbide tools were enhanced dramatically because of the deposition of titanium nitride coatings. These improvements were attributed to the three combined effects: the deposition and ion implantation of the pulsed plasma and the becoming finer of the grain sizes.     

涂层硬质合金基体特性及其对刀具失效机理的影响

涂层硬质合金刀具的推广应用越来越广泛。如何在选择好涂层材料的同时,合理选择基体材料,做到涂层和基体的良好匹配,这是涂层硬质合金刀具的生产者和使用者都普遍关心的问题。本文以目前切钢牌号涂层硬质合金刀具最常用的两类基体——钨钴钛类和钨钴钛添加钽(铌)类硬质合金作为典型代表,研究它们作为涂层硬质合金刀具基体时的性能特点,及其对涂层硬质合金刀具失效机理的影响;在试验资料和理论分析的基础上,指出了在不同切削条件下正确选用基体的方向,以及研究特殊基体的必要性和可能性。     

WC-Ti(C, N)-Co梯度硬质合金表面韧性区的形成机理

从动力学的角度分析WC—Ti（C，N）-Co硬质合金在液相烧结过程中表面韧性区的形成机理。借助金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和切削实验研究表面韧性区梯度硬质合金的微观结构和性能。研究结果表明：由于N原子与Ti原子之间强烈的热力学耦合作用，N原子和Ti原子在液相烧结过程中朝相反的方向迁移，在合金表面形成缺立方相碳化物的韧性区；与合金内部的WC晶粒相比，韧性区内WC晶粒度更细，晶体取向发生改变；刃口附近前、后刀面的表面韧性区的厚度呈现梯度变化；在合金内部存在环形相结构的立方碳化物；表面韧性区使合金的强度提高，使涂层刀片的抗冲击性能提高1.6倍。     

CVD金刚石涂层刀具在石墨加工中的应用

CVD金刚石涂层是一种新型材料,相比于硬质合金具有更高的切削性能,适用于有色金属和非金属材料的切削加工.本文利用CVD金刚石涂层刀具和硬质合金刀具对石墨进行切削试验,将两种刀具寿命作比较,结果表明：CVD涂层刀具有高硬度、低摩擦系数、高耐磨和高导热的优异性能,与未涂层刀具相比,大幅提高了刀具的耐用度.     

含Si金刚石涂层的工艺研究

利用微波等离子体辅助化学气相沉积的方法,以H2、CH4和D4(八甲基环四硅氧烷)为沉积先驱物,探索了一种在硬质合金基底上制备出含Si元素的金刚石涂层的新工艺. 试图利用这种新的方法,进一步提高金刚石涂层对硬质合金基底的附着力. 实验结果表明:当D4的流量相对CH4的流量较大时,得到球团状的胞状组织;只有当D4和CH4的流量相当的情况下,才能沉积出质量较好的金刚石涂层,同时又含有少量的Si使金刚石涂层的附着力较好.     

碳化铬/铁基自熔合金复合涂层真空反应钎涂

以纯铁粉、硅粉、硼铁粉、铬铁粉、胶体石墨及镍粉为原料,通过真空反应钎涂在低碳钢基体上制备了碳化铬/铁基自熔合金复合涂层,涂层表面光滑、平整且与基体为冶金结合.应用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及显微硬度计,研究了涂层的组织结构、成分分布和硬度分布.结果表明:涂层为复合结构,其组织由Fe-Ni固溶体基底和原位合成的六棱柱Cr3C2相组成.涂层与基体间存在过渡区,过渡区内元素和硬度呈梯度分布;涂层表面硬度可达85HR15N以上.     

TiN涂层磨损特性的研究

ＴｉＮ涂层可显著提高零件寿命．研究ＴｉＮ涂层的滑动磨损行为有重要意义．研究结果表明，表面进行ＴｉＮ涂层后，Ｃｒ１２ＭｏＶ和ＬＭ１两种材料的磨损抗力大幅度提高；与ＴｉＮ涂层试样相配对的４０Ｃｒ试样的失重明显高于与没有涂层试样相配对的４０Ｃｒ试样的失重；Ｃｒ１２ＭｏＶ和ＬＭ１两种材料及其经过ＴｉＮ涂层后的磨损抗力相差不大．讨论了ＴｉＮ涂层对基体材料的要求．     

Study of titanium nitride for Iow-e coating application

The paper reports our novel work on chemical vapor deposition coating of titanium nitride （TIN） thin film on glass for energy saving. TiN films were deposited on glass substrates by atmospheric pressure chemical vapor deposition （APCVD） using titanium tetrachloride （TiCl4） and ammonia （NH3） as precursors. As a result, TiN films with a thickness of 500 nm were obtained. X-ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM）, atomic force microscopy （AFM）, four-point probe method and optical spectroscopy were respectively employed to study the crystallization, microstructure, surface morphology, electrical and optical properties of the coated TiN films. The deposited TiN films are of NaCI structure with a preferred （200） orientation. The particles in the film are uniform. The reflectivity of the TiN coating in the near-infrared （NIR） band can reach over 40%, the visible transmittance is approximately 60%, and the visible refiectivity is lower than 10%. The sheet electrical resistance is 34.5 Ω. According to Drude theory, the lower sheet resistance of 34.5 Ω gives a high reflectivity of 71.5% around middle-far infrared band. The coated films exhibit good energy-saving performance.     

涂层氮铝钛(TiAlN)硬质合金刀具的研究

涂层氮铝钛（TiAIN）硬质合金是一种新型材料，相比于未涂层硬质合金具有更高的切削性能。文中通过多次实验，并和未涂层硬质合金的刀具寿命作了比较。研究结果表明，该涂层刀具有很高的耐磨性，与未涂层刀具相比，大幅提高了刀具的耐用度。