王宝健[1]2008年在《稀土TiN-TiAlN硬质合金刀片涂层的研究》文中提出TiAlN涂层具有优良的耐高温磨损性能而且具有比TiN更高的硬度,作为耐磨涂层具有非常广阔的应用前景。本论文采用多弧离子镀技术在YT15硬质合金转位刀片上制备了TiN/TiAlN涂层,并对Al元素和稀土元素对TiAlN涂层性能的影响进行了探讨。研究结果表明:沉积的Til-xAlxN涂层,除(Ti,Al)N相外,还含有一定量的(Ti2,Al)N相,不同Al含量的(Ti,Al)N都具有沿(111)面的择优取向。Ti1-xAlxN涂层的硬度、结合力和切削性能都随Al含量的增加先升高后降低,这是由于涂层中Al含量的变化引起涂层的晶体结构、择优取向的变化和晶格畸变等因素造成的。在本试验中,当x=0.625时,Ti1-xAlxN涂层的硬度最高,之后硬度下降很快;当x=0.5时,Ti1-xAlxN涂层的结合力最高。添加稀土元素后,由于涂层择优取向和晶体结构的变化,TiN和TiAlN系涂层的硬度和结合力都有不同程度的提高。稀土TiN涂层硬度和结合力的提高对于沉积以TiN为打底层的TiN/TiAlN复合涂层有利,硬度的提高给表面层更有力的支撑,从而提高整体涂层的硬度和使用寿命,结合力的提高也可以延长刀片的使用寿命。涂层刀片的切削时间延长的同时,磨损程度减小。稀土元素的活性较强,加入后改善了涂层的内应力,降低了熔滴的表面张力。界面中稀土氮化物的形成也可能提高涂层结合力。SEM分析结果显示在涂层中加入Ce元素,可明显改善涂层的表面形貌,减少涂层孔隙和大液滴,提高涂层的致密性和平整度。
刘海浪[2]2008年在《电弧离子镀AlTiN涂层及其热处理性能研究》文中研究指明表面工程作为一门新兴的综合性学科,近年来,在国内外得到了迅速的发展。实践表明,表面工程的运用能有效改善材料的表面性能,提高生产力,节约资源。硬质涂层因能显着改善刀具的切削性能及工具的抗磨损性能,提高其使用寿命以及增加产品的美观度而备受关注。本论文采用多弧离子镀技术在硬质合金刀片上制备不同Al含量的TiAlN涂层和稀土TiAlN涂层,并探索TiAlN涂层和TiAlCeN涂层热处理后的性能。采用BUEHLER-5103显微硬度仪、WS-2005划痕试验机等分别研究了薄膜的硬度和膜基结合力;利用JSM-6701F扫描电子显微镜和INCA能谱仪对涂层表面形貌进行观察;使用X射线衍射(XRD)对薄膜的结构进行了表征;在真空烧结脱脂一体炉中做涂层热处理;采用CTX150数控万能车床对涂层刀片的切削性能进行了检验。(1)相同工艺参数下沉积的涂层,随着涂层中的Al含量的提高,相结构由发生转变,晶格择优取向改变,涂层的硬度、结合强度和切削寿命随着Al含量的增加先升高后降低,这是由于涂层中Al含量的变化引起晶体结构、择优取向的改变及内应力的变化等因素造成的。(2)在电弧离子镀沉积Ti-Al-N系涂层过程中,添加适量稀土Ce,可提高涂层的致密性,改善其耐磨性,使Ti-Al-N系涂层的膜/基结合力有所提高。在切削实验中,添加适量Ce且Al/Ti比为1:1的Ti(Al,Ce)N涂层的切削寿命能提高20-30%,高温抗氧化性最好,显示了稀土元素在耐热涂层中的巨大潜力。(3)对涂层热处理试验研究发现,经过扩散退火后的涂层刀片表面质量有所改善,涂层和基体的结合强度有所提高,但同时涂层刀片的硬度有所下降,Ti0.5Al0.5N涂层刀片经过热处理后切削寿命能提高40-50%,最佳的热处理工艺为900+3h;Ti0.5Al0.5CeN涂层刀片热处理后出现了切削寿命下降的现象。
刘兆政[3]2009年在《稀土对CrAlTiN薄膜制备和性能的影响及机理研究》文中研究指明由于硬质涂层刀具、模具的使用寿命远远高于一般的刀具、模具。因此,在生产企业使用硬质涂层刀具、模具已经非常普遍。同时,中国是一个稀土资源大国,将稀土元素引入刀具、模具涂层行业,发展稀土改性的硬质涂层不仅具有理论意义而且具有重要的实用价值。本文采用英国Teer公司生产的UDP450磁控溅射机和Cr靶、Ti靶、Al靶、Al-Y0.26 wt.%靶、Al-Y0.84 wt.%靶、Al-Y1.48 wt.%靶、Al-Ce12 wt.%靶,通过改变氮气流量、负偏压沉积CrAlTi(Y)N薄膜和CrAlTi(Ce)N薄膜。在国际上首次研究了稀土元素在溅射过程中对溅射产额的影响;研究了基体QT700-2表面石墨球上的CrAlTi(Y)N薄膜失效机理;研究了Al-Y合金靶材中不同稀土Y含量对CrAlTi(Y)N薄膜的生长、相组成、成分、结构、粗糙度、硬度、结合强度的影响;研究了氮气流量、偏压对CrAlTi(Y)N薄膜和CrAlTi(Ce)N薄膜的生长、相组成、成分、结构、粗糙度、硬度及耐磨性的影响。
徐向荣[4]2005年在《电弧离子镀Ti-Cr-Ce-N系涂层的制备及性能研究》文中认为本文采用电弧离子镀技术,选择Ti靶、Cr靶及Ti—Ce合金靶,通过调节Ti靶和Cr靶的阴极弧电流,在W6Mo5Cr4V2高速钢(HSS)基体表面成功地沉积了不同Cr含量的(TiCr)N涂层及(TiCrCe)N涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计、划痕仪、热分析仪等技术和设备,研究了Cr含量对涂层的结构、力学性能(硬度、结合强度)、高温抗氧化性能的影响及Ce元素的添加对涂层结构和高温抗氧化性能的影响。 通过调节分离靶的阴极弧电流,控制靶材的蒸发量,制备了不同Cr含量的(TiCr)N涂层。在一定的阴极弧电流范围内,(TiCr)N涂层中的Cr含量与Cr/Ti弧流比呈二次曲线关系。(TiCr)N涂层主要由TiCrN相组成,当Cr含量增加到一定值时,涂层中出现CrN和Cr_2N相,这是因为Cr置换TiN中的部分Ti原子,当Cr的固溶度达到饱和时,其余的Cr则与N反应生成CrN或Cr_2N。(TiCr)N涂层的硬度、结合强度、致密度随着Cr含量的增加先升高后降低,这是由于涂层中Cr含量的变化引起相组成晶体结构、择优取向的改变及内应力的变化等因素造成的。(TiCr)N涂层的抗氧化性随Cr含量的增加而改善,高温下富Cr氧化层的形成是(TiCr)N涂层抗氧化性改善的主要原因。热分析实验表明,(Ti_(1-x)Cr_x)N(0.16≤X≤0.37)涂层的氧化热力学平衡温度均超过800℃,而且随Cr含量的增加,氧化热力学平衡温度升高。 在涂层中引入稀土元素Ce,可以改善涂层的表面形貌及性能,使涂层中的液滴减少,液滴尺寸变小,有利于提高涂层的致密度,提高膜基结合强度。稀土元素Ce的引入使TiN涂层(111)择优取向大大增强,同时TiN出现了(222)择优取向。Ce元素的加入使(Ti_(0.7)Cr_(0.3)Ce)N涂层具有更显着的(220)择优取向,但没有改变(Ti_(0.7)Cr_(0.3))N涂层的相结构。涂层的高温氧化和热分析实验结果表明,(Tice)N及(Ti_(0.7)Cr_(0.3)Ce)N具有比TiN、(Ti_(0.7)Cr_(0.3))N更好的高温抗氧化性,TiN、(TiCe)N、(Tl_(0.7)Cr_(0.3))N、(Ti_(0.7)Cr_(0.3)Ce)N四种涂层的氧化热力学平衡温度分别为:682℃、732℃、849℃和899℃,显示了稀土元素在耐热涂层中的巨大改性潜力。
参考文献：
[1]. 稀土TiN-TiAlN硬质合金刀片涂层的研究[D]. 王宝健. 江西理工大学. 2008
[2]. 电弧离子镀AlTiN涂层及其热处理性能研究[D]. 刘海浪. 江西理工大学. 2008
[3]. 稀土对CrAlTiN薄膜制备和性能的影响及机理研究[D]. 刘兆政. 吉林大学. 2009
[4]. 电弧离子镀Ti-Cr-Ce-N系涂层的制备及性能研究[D]. 徐向荣. 广东工业大学. 2005
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