化学气相沉积制备硬质合金刀具涂层研究进展

化学气相沉积技术(CVD)广泛应用于硬质耐磨涂层的生产中,该类涂层可大大提高硬质合金工具的耐磨性和寿命。综述了CVD涂层技术在硬质合金切削刀具中的应用研究进展,首先介绍了CVD涂层技术的原理及其发展历程;其次阐述了模拟计算方法(相图计算、流体力学计算、第一性原理计算、相场模拟、机器学习等)在CVD涂层中的应用;再次介绍了CVD涂层的沉积实验及结构和性能表征方法;最后列举了几种典型的硬质合金刀具用CVD涂层,以期为高性能涂层的智能设计、智能集成和智能研发提供新的思路:即把多尺度计算模拟、科学数据库和关键实验集成到硬质涂层开发的全过程中,通过对成分-工艺-结构-性能进行关联分析,将耐磨涂层的研发由传统经验或者半经验方式提升到科学的微结构智能设计上,以实现基体与涂层微结构调控和性能的协同优化,获得最佳的综合性能。     

梯度硬质合金及耐磨涂层的计算模拟和实验验证

建立了多组元硬质合金W-C-Co-Ti-Cr-Ta-Nb-N体系热力学及动力学基因库。利用所建立的热力学及扩散动力学基因库,模拟了WC-Ti(C,N)-TaC-Co硬质合金梯度层形成过程,计算所得各相体积分数及组元成分与实验结果相吻合。采用SEM和EDS等方法对不同N气氛下梯度烧结所获得的WC-Ti(C,N)-Co梯度硬质合金进行了合金表面组元成分分布测定,并对样品梯度层的形成进行了模拟,模拟能很好地描述实验结果。基于第一原理计算和实验对广泛应用的三元Ti-Al-N耐磨涂层体系的结构、力学、热力学性质和调幅分解曲线,以及调幅分解析出立方二元氮化物的性能进行了研究。计算结果与已有实验值符合较好,可为高性能硬质合金和多元涂层的开发设计提供理论指导。最后提出了硬质合金及耐磨涂层研发的基因框图。     

硬质合金及耐磨涂层：理论设计及产品开发(Ⅱ)

本文阐述了集成计算材料工程在梯度硬质合金、超细硬质合金、金属间化合物硬质合金、Ti(C,N)基金属陶瓷四类多元硬质合金中的应用。借助热力学计算缩小硬质合金的成分范围,以实现有利相的析出或不利相的抑制。通过热力学计算和动力学模拟调整烧结温度、时间等工艺参数,以实现功能结构的定制或缺陷组织的规避。这四个研发案例的主要特点在于有效结合计算模拟及关键实验以优化硬质合金的成分-工艺设计,准确描述各合金制备过程中的烧结行为及冶金反应,从而实现其微观结构的精准调控,为相关牌号综合性能的显著提升奠定理论基础。     

硬质合金及耐磨涂层：理论设计及产品开发（Ⅲ）

热力学和第一性原理计算在材料设计方面发挥着重要的作用,通过这些理论预测能够快速确定材料工艺-成分-结构-性能之间的关系。本文主要介绍了热力学计算在化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)涂层以及第一性原理计算在物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,简称PVD)涂层设计开发方面的应用,并以CVD TiSiN和PVD纳米多层TiAlN/ZrN新型涂层开发为例,详细阐述了热力学和第一性原理计算的具体作用。理论计算与关键实验验证相结合是提高耐磨涂层研发效率与质量的有效途径,同时也是未来新型耐磨涂层开发的发展趋势。     

基于热、动力学计算模拟研发梯度硬质合金

对于材料研发和过程参数优化来说,掌握材料体系的热、动力学信息并基于CALPHAD(相图计算)方法进行计算模拟是一种强有力且高效的方式。CALPHAD计算结果的准确性在很大程度上取决于热力学和动力学数据库的质量。基于前期建立的热力学数据库(CSUTDCC1)和动力学数据库(CSUDDCC1),对硬质合金研发过程中所关心的烧结"碳窗口"、立方相组分等信息进行了计算模拟。研究了几种在真空和不同N_2分压下烧结的梯度硬质合金,采用SEM和EPMA研究了梯度层的微观结构和元素浓度分布,并通过热、动力学数据库进行了计算模拟,计算模拟结果与实验数据吻合。本工作探讨了热、动力学计算模拟在梯度硬质合金的设计和研发中的应用示范,为新型高性能梯度硬质合金的开发提供理论支撑。     

高通量自动流程集成计算与数据管理智能平台及其在合金设计中的应用

材料研发模式经历了经验主导的第一范式、理论模型主导的第二范式和计算模拟主导的第三范式,如今正处于数据驱动的第四范式.为加速新材料的设计与研发,发展基于材料数据库和人工智能算法的高通量自动集成计算和数据挖掘算法变得至关重要.本文介绍了作者团队自主开发的分布式高通量自动流程集成计算和数据管理智能平台ALKEMIE2.0 (...     

激光熔覆制备高硬耐磨涂层的研究综述

高硬耐磨涂层指与基体间呈冶金结合,具有很强的局部抵抗压入能力及抵抗机械磨损能力的薄层。激光熔覆技术是一种新型、绿色、高效的表面处理技术,具有冷却速度快、稀释率小、热变形小、厚度可控等优点,在交通、矿山、石化、冶金等高端制造装备领域具有广阔的应用前景。从粉末设计、激光熔覆工艺、统计计算与仿真模拟、激光熔覆辅助技术等4个方面,综述了激光熔覆技术制备高硬耐磨涂层的研究进展。在粉末设计方面,以涂层优化结果为导向,综述了第二相强化型、细晶强化型、组织结构优化型及其他类型设计在制备高硬耐磨涂层方面的研究。在激光熔覆工艺方面,介绍了熔覆过程中工艺参数对涂层性能及质量的影响及作用机理,并提出了合理的优化建议。在统计计算和仿真模拟方面,概述了统计计算与仿真模拟在涂层制备、熔覆工艺优化、涂层组织性能优化及熔覆理论研究中的作用。在激光熔覆辅助技术方面,概述了声场、电场、磁场、热场、机械场及光谱检测等辅助技术,并介绍了辅助技术对调控涂层微观组织及性能的影响和作用机制。最后对激光熔覆制备高硬耐磨涂层及相关技术的研究进行了展望。     

切削刀具的涂层处理

引言切削刀具耐磨涂层的应用已经风行了近二十年。起初,在高速钢工具上使用金黄色的氮化钛(TiN)涂层扩大了刀具的使用范围,使能允许高的机械加工速度。当镶嵌硬质合金切削刀具达到其最大效能时,表面涂层可以再次大大增加这种刀具的使用范围,同时明显提高硬质合金刀具的使用寿命和零件表面的光洁度,并降低了产品的成本。对硬质合金刀具进行耐磨涂层的最常用工艺是化学气相沉积(CVD)。近几年来,像阴极溅射,离子注入等其它工艺也一直在试验,且取得了一些进展。切削刀具涂层处理的选择取决于几个因素。理想的做法是寻求基体材料和所采用的涂层的最佳性能配合。对要涂层的硬质合金     

高性能β钛合金设计研究进展——从经验试错到集成计算

随着材料基因组计划(MGI)及集成计算材料工程(ICME)的快速发展,材料设计已经从过去的经验试错法转变为基于数据库、计算模型、高通量实验的集成设计。本文回顾了国内外钛合金的发展历史与合金化思路,发现以Al、Zr、Sn、Mo、V、Cr、Fe多元素复合强化的近合金成为高性能合金发展趋势。在此基础上本文对钛合金的设计方法进行了总结,其中包含基于经验/半经验理论的试错法、Mo当量法、e/a法以及团簇-连接原子模型法和基于基础理论计算的Bo-Md方法和CALPHAD方法。最后,文章对结合第一性原理(ab-initio)、计算热力学(Calphad)、晶体塑性有限元模拟(CP-FEM)的集成计算材料设计方法进行了介绍,并对该方法在钛合金设计中的应用前景进行了展望。     

快速成形堆积层表面制备耐磨涂层的组织及性能

为了提高快速成形零件的服役性能,采用机器人脉冲熔化极气体保护焊工艺在H08Mn2Si堆积材料表面制备了耐磨涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)观察分析了基体和涂层的组织形貌,在纳米硬度计上测试了基体–过渡区–涂层的硬度变化,采用T11摩擦磨损试验机考察了油润滑条件下基体和涂层的摩擦学性能。试验结果表明,熔覆涂层与快速成形堆积基体材料呈冶金结合,无孔洞、裂纹出现,沿基体–涂层方向随着距离的增大材料显微硬度呈增大趋势。熔覆涂层的摩擦因数低于快速成形堆积基体材料,磨损过程也更平稳,相对耐磨性是快速成形堆积基体的5.91倍。这主要是由于熔覆涂层基体硬度较高且有M7C3等硬质相形成所致。     

Stainless and acid-resisting steels and alloys

Conclusions Highly alloyed steels and alloys are produced in conformity with GOST or technical specifications in thick and thin sheets, beams and channels, bars, hot-rolled and cold-rolled pipe, and rod. Castings are produced in the specialized plant of the Ministry of Chemical and Petroleum Machine Building.The technology of welding stainless steels and alloys is given in [15] and [16].TsNIIChERMET. Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 10, pp. 43–50, October, 1967.     

模具渗硼工艺及其发展应用

渗硼是提高模具使用寿命的重要途径，是在金属表面形成高硬度的金属硼化层，显著提高其耐磨性，且具有良好的耐热性和耐蚀性。近年来，随着渗硼工艺逐步改进和完善，已发展了复合渗、多元共渗及低温渗硼工艺，取得了良好的经济效果。     

金刚石、CBN有序排列及择优取向工具的研发及应用

有序排列／择优取向超硬材料工具的技术创新，将广泛适用于电镀、树脂、陶瓷、金属结合剂制品工具中，使用超硬材料颗粒在结合剂中均匀排列并择优定向，以最大潜能的发挥超硬材料各个方面固有的特性。并针对不同的加工对象，有选择性的使用超硬材料各自不同的特性，从而使超硬材料工具将以经济、高质与高效的优势替代传统的超硬材料工具并将进入新兴的加工领域，为生产企业带来新的发展机遇。本文将对有序排列与择优取向技术的研究现状及其在不同的金刚石工具中的应用做一阐述。     

油气输送管道焊工培训与管理及其发展趋势

分析了油气管道焊工培训的现状,介绍了石油天然气集输气管道焊工培训的机构组成.阐述了焊工培训在油气管道施工中的重要作用以及对油气管道焊工培训、考核的具体内容,提出了对油气管道焊工培训技能教师的要求,展望油气管道焊工培训的发展趋势.     

Hardness and elastic modulus of amorphous and nanocrystalline SiC and Si films

Hydrogen-free amorphous and nanocrystalline films were prepared by magnetron sputtering of the SiC or Si targets. Mechanical properties (hardness, elastic modulus, intrinsic stress) and film structures were investigated in dependence on the substrate bias and temperature. It was found that both hardness and elastic modulus of all amorphous a-SiC films prepared at different substrate temperatures and biases are always lower than those for bulk α-SiC single crystal while the hardness of partially crystalline SiC films is higher and the elastic modulus lower than those for α-SiC one. In contrast, both hardness and elastic modulus of all amorphous Si films are always lower than those for nanocrystalline Si films which show approximately the same value as the Si single crystal.     

ADI和CADI在冶金矿山等行业中的应用及前景

综述了ADI和CADI的耐磨性能及耐磨原理;详细介绍了ADI磨球、衬板和锤头的应用情况,认为ADI件无论在综合力学性能,还是在耐磨性、使用寿命、成本方面都优于高铬铸铁件;同时还介绍了CADI在农业机械领域的应用效果.根据我国钢铁行业的发展趋势,指出ADI和CADI耐磨件市场前景广阔.