涂层WC-Ni硬质合金刀具的显微结构及性能

通过比较完全Ni代Co的YN6(WC-6Ni)与YG6(WC-6Co)硬质合金的显微组织及物理性能之间的差异,得出YN6硬质合金在使用性能上与Co粘结剂的YG6硬质合金还存在差距;利用中温气相化学沉积法(MT-CVD)在YN6、YG6硬质合金基体表面涂覆Ti(C,N)单层涂层,对比研究涂层后二者的微观组织、物理性能和磨损特性,结果表明涂层后的YN6硬质合金使用性能和经同样涂层处理的YG6硬质合金相当。     

底层硬质合金间隔分布自润滑涂层的制备及其摩擦磨损性能研究

为了提高45钢的减摩和润滑性能,选择石墨和YG8硬质合金棒作为电极材料,利用电火花沉积在45钢基体表面制备底层硬质合金间隔分布的自润滑涂层,使用扫描电子显微镜、Image J软件以及EDS对涂层形貌、组成成分进行观察和研究,利用HSR-2M型摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,分析了相同条件下自润滑涂层、基体和石墨涂层的摩擦磨损性能以及不同条件下自润滑涂层的摩擦磨损性能。厚度75μm、表面粗糙度1.679μm的自润滑涂层均匀、致密,摩擦系数和磨损量相较于基体和石墨涂层明显下降。在载荷为40N和往复摩擦频率为400t/min时,自润滑涂层的摩擦系数最小分别为0.213和0.225。研究结果表明,涂层的耐磨性和润滑性能受底层硬质合金、往复摩擦频率以及载荷的影响,原因是底层硬质合金层不仅能为顶层石墨涂层提供支撑,同时还能与石墨结合生成新的润滑膜,提高自润滑涂层的耐磨性和润滑性。     

硬质合金表面SiC/DLC涂层组织和性能研究

DLC涂层可有效降低硬质合金刀具切削过程中的摩擦系数和切削力,使用等离子增强化学气相沉积的方法在硬质合金(YG8)基体和Si(100)表面沉积Si C/DLC涂层,其中,C_2H_2和H_2流量比分别为3∶0、2∶1、1∶1、1∶2和1∶3。测试了Si(100)表面Si C/DLC涂层的厚度、生长形貌、sp~3键的含量,并对硬质合金表面Si C/DLC涂层的硬度、膜基结合力和摩擦系数进行了全面分析。结果表明,Si C/DLC涂层均为非晶态形貌,随着H_2流量的增加,涂层厚度不断下降;当C_2H_2/H_2=1∶1时,涂层的sp~3键的比例最大,并达到41.0%,且具有较低的摩擦系数;涂层的硬度和弹性模量随着H2流量的增加而降低;C_2H_2/H_2=1∶3时,涂层表现出最佳的膜基结合力。     

硬质合金基体预处理工艺对CVD金刚石涂层附着性能的影响

采用热丝CVD法通过不同基体处理工艺在YG8和YG6硬质合金基体上沉积了金刚石涂层,考察了基体表面预处理工艺对基体表面形貌、残留钴含量以及涂层结合力的影响。实验结果表明,一步法酸刻蚀的最佳作用时间为15min左右,无论采用一步法还是二步法,处理后的YG8硬质合金基体表面残留钴均已大幅降低至3%左右,而二步法处理后YG6基体表面钴含量仅为0.66%。通过压痕实验对比分析得出,一步法酸处理15min后的硬质合金基体上沉积的金刚石涂层压痕较小,其最大压痕尺寸为145μm,两步法处理硬质合金基体金刚石涂层压痕面积最小,表现出良好的附着性能。     

微织构(W,Mo)C基刀具和YG8刀具对钛合金干切削性能的影响

刀具切削钛合金时存在切削温度高、单位面积上切削力大等问题,微织构刀具可以有效减小摩擦力,减小切削力。通过正交实验法设计微织构参数,研究微织构参数对Al 2O 3/La 2O 3/(W,Mo)C无黏结相硬质合金刀具以及YG8刀具切削钛合金实验的切削性能影响。实验结果表明,合适参数的沟槽型微织构能有效降低Al 2O 3/La 2O 3/(W,Mo)C无黏结相硬质合金刀具和YG8刀具切削TC4钛合金的切削力,相同沟槽参数下,无黏结相硬质合金刀具的切削力明显低于YG8刀具的切削力;合适参数的沟槽型微织构能有效降低刀具刀屑界面的摩擦系数,相同沟槽参数下,无黏结相硬质合金刀具的摩擦系数大都低于YG8刀具的摩擦系数;沟槽深度10μm、沟槽间距100μm以及沟槽宽度30μm的沟槽参数下,切削钛合金时,无黏结相硬质合金刀具前刀面无明显磨损,后刀面只有边界磨损,YG8刀具发生崩刃,前刀面出现切屑的滞留。     

TC4表面等离子沉积Al2 O3/MoS2涂层及性能分析

利用阴极等离子电解沉积技术在Ti6Al4V表面制备了Al_2O_3/MoS_2减磨耐蚀复合涂层。利用XRD、SEM、DES等检测手段分析了脉冲电压对复合涂层的形貌、物相组成及涂层摩擦学/腐蚀性能的影响。结果表明,随着电压的升高,涂层中α-Al_2O_3硬质相的质量分数增加,但涂层表面粗糙度和孔径增大,导致MoS2的质量分数先增加然后下降。在干滑擦磨损试验中,300 V以下的试样摩擦系数和磨损率最低,过高电压不利于耐磨性能的提高。腐蚀测试表明涂层样品比未处理的样品具有更好的耐腐蚀性。     

炮弹冲头钢电火花沉积YG8涂层的摩擦磨损行为研究

应用电火花表面沉积技术将YG8合金沉积到H13钢（炮弹冲头钢）表面,应用显微硬度计、摩擦磨损试验机、扫描电镜和x射线衍射仪。研究了涂层的微观结构、硬度和摩擦磨损行为。研究结果表明,YG8涂层稳定摩擦磨损阶段的平均摩擦系数显著低于H13钢的摩擦系数,具有显著的减摩作用。H13钢的磨损机制主要是严重的磨料磨损,而YG8涂层的磨损机制是微切削磨料磨损、剥层磨损和氧化磨损。     

化学气相沉积Ti(CN)/TiC/Al_2O_3多层涂层的结构和耐磨性能

采用化学气相沉积技术在42CrMo钢基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层,分析了多层涂层的断面形貌、元素分布和物相组成,并研究了多层涂层的显微硬度及其与基体的界面结合力、耐磨性能。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层的结构较致密,主要由TiC0.2N0.8、TiC、α-Al2O3和Ti2O3组成,厚度约10μm,其显微硬度约2 654HV,涂层与基体间的界面结合力可达62N;与基体相比,多层涂层的平均摩擦因数约降低了23%,磨损量约减少了50%,其磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。     

纳米流体与微织构耦合作用对刀具材料摩擦磨损性能的影响研究

合理的表面织构可有效改善摩擦副界面间的摩擦状态。为研究纳米流体与表面微织构耦合作用对硬质合金刀具材料摩擦性能的影响,采用“两步法”将纳米Fe3O4颗粒添加到水基切削液基础液,制备出质量分数为0.5%的Fe3O4纳米流体,并利用激光微加工技术在光滑的YG6X硬质合金样件表面制备出不同尺寸参数的沟槽型与凹坑型表面微织构。分析纳米流体与表面微织构耦合作用下硬质合金样件的摩擦磨损性能,整理摩擦系数、样件表面磨损形貌、磨球磨损率等数据发现,纳米流体能够有效改善基础液的润滑性能,在一定尺寸形状的织构样件相互作用下表现出优异的抗磨减摩性能,并且揭示了相应的减摩抗磨机理。     

金刚石涂层用硬质合金基体表面预处理新技术

研究了二步法浸蚀YG15硬质合金基体表面预处理的过程，并在浸蚀过的硬质合金基体上，用热丝法沉积了金刚石薄膜。结果表明，二步浸蚀法可在基体表面深度为6～12um的范围内，使Co含量从15%降低到0.85%～5.42%，并使硬质合金基体的表面粗糙度增加到Ra=1.0um，但会导致硬质合金基体表面的硬度从HRA85.5降低至HRA83.3；在该硬质合金基体沉积金刚石薄膜之后，发现样品的金刚石薄膜组织结构具有{110}和{111}面混合取向，金刚石涂层与硬质合金基体具有较高的粘结强度。