阴极离子镀TiN涂层组织结构与结合强度

采用阴极离子镀方法在YT14硬质合金刀具表面制备了Ti N涂层,通过SEM、EDS和XPS等手段对涂层表面-界面形貌、界面化学元素线扫描和元素价态进行了分析,并用划痕法定量表征其界面层结合强度。结果表明,涂层呈细小致密结构,与基体紧密结合,未观察到裂纹现象;基体表面C原子以间隙扩散和空位扩散方式进入Ti N涂层中,O原子占领或替代Ti N涂层中N原子,形成结合较强的Ti-O键以及Ti-O-N化合物,验证了Ti原子和O原子具有很强的亲和力;涂层-基体界面为化合和扩散结合形式,其结合强度为40.95 N,有利于提高硬质合金刀具的使用寿命。     

TiAlCN涂层界面扩散机理与结合强度

利用阴极弧离子镀在Cr12MoV钢表面制备了TiAlCN涂层,通过扫描电镜(SEM)、能量分散光谱法(EDS)、X射线衍射术(XRD)等手段分析了TiAlCN涂层的表面-界面形貌、化学元素分布和物相特性,并对其界面结合机理进行了探讨。结果表明,Al原子第一电离能低于Ti原子,容易从靶材上气化电离出来沉积在基体上,使得涂层中Al元素含量较高;涂层中TiN、AlN和AlTiN为硬质相,其中涂层中高含量的Al原子有利于提高抗磨损性能,无定形C原子有利于降低摩擦系数;Ti、Al、C、N等原子在涂层中产生富集现象,在结合界面处发生扩散,是形成冶金结合的主要机制。另外,用划痕法测得涂层界面结合强度为76.9N,具有较高的抗剥落能力。文中的结果为TiAlCN涂层在冷作模具表面改性处理中的应用提供了实验基础。     

阴极弧离子镀制备AlCrN涂层的高温摩擦磨损行为

采用阴极离子镀在TiC金属陶瓷刀具表面制备了AlCrN涂层,采用球/平面接触方式考察了900℃高温时不同载荷作下涂层的摩擦磨损行为。通过扫描电镜观察了磨痕轮廓和微观形貌,并用能量散射谱和X射线衍射分析了磨损后涂层表面化学元素和物相的变化,讨论了载荷对涂层摩擦因数和磨损性的影响。结果表明,经900℃高温氧化后,涂层中N元素全部释放,形成Al和Cr的氧化物,改善了润滑性能和磨损性能;在载荷600,800和1000 g作用下,涂层摩擦因数平均值分别为0.1455,0.3939,0.4188,在载荷600 g时表现出优良的摩擦特性,适用于精密切削加工;在高温下AlCrN涂层表现为氧化磨损,同时伴随着少量的磨粒磨损和黏着磨损。     

SEM-EDS Plane Scan and Line Scan Analysis of TiCN Coatings by Cathodic Arc Ion Plating

采用阴极弧离子镀在Cr12MoV冷作模具钢表面制备了TiCN涂层,通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了涂层表面化学元素的面分布和界面化学元素的线分布。讨论了涂层界面结合机理,用划痕法对结合强度进行了表征分析。结果表明,涂层主要是由TiN、TiC和C原子组成,其中TiN和TiC提高了涂层硬度,C原子改善了涂层摩擦润滑性能;涂层中N原子分数超过C原子分数,界面结合处发生了相互扩散,涂层中C原子扩散量最大,基体中Si原子扩散量最大,涂层与基体形成了冶金结合,利用划痕法测定TiCN涂层结合强度为79.6 N     

高温下TiN涂层的摩擦与磨损行为

采用阴极离子镀方法在YT14硬质合金刀具表面制备了Ti N涂层,用高温摩擦磨损试验机考察Ti N涂层在500℃高温下摩擦-磨损行为。通过扫描电镜观察涂层表面-界面形貌和高温磨损后表面形貌,用XRD分析了Ti N涂层物相变化,并用EDS能谱仪对结合界面进行线扫描分析和磨痕进行面扫描分析,同时用工具显微镜观察了表面犁沟形貌,对Ti N涂层500℃下磨损机理进行探讨。结果表明,Ti N涂层在500℃磨损后发生高温氧化,Ti N涂层表面磨痕处主要以Ti O2为主,这些氧化层起到了润滑减摩的作用,适合于高速切削与干式切削;在5 N载荷作用下,Ti N涂层的摩擦系数平均值为0.7116;在高温下Ti N涂层表现为氧化磨损,同时伴随着一定的磨粒磨损和黏着磨损。     

X70管线钢埋弧自动焊接接头的盐雾腐蚀行为

利用扫描电镜对X70管线钢焊接接头微观结构进行了观察,采用中性5%连续盐雾试验考察了其焊接接头表面的腐蚀性能,分析了X70管线钢焊接接头在盐雾介质中腐蚀行为,对点蚀坑内腐蚀产物进行EDS分析,探讨了X70管线钢焊接接头表面点蚀机理。结果表明,X70管线钢焊接接头在盐雾环境中耐蚀性低,容易诱发局部点蚀,Cl-对X70管线钢焊接接头的腐蚀起主导作用;其腐蚀过程主要由表面点蚀、形成腐蚀产物层、裸露的焊接接头表面腐蚀等3个部分组成,其中点蚀是裂纹萌生和扩展的主要来源;腐蚀产物主要是由Fe的氧化物和少量Fe的氯化物构成,其形成的氧化膜提高了其防盐雾腐蚀能力。     

AlTiCrN涂层结合界面组织特征与结合性能

以Ti、Al和Cr为靶材,采用阴极离子镀在YT14硬质合金刀具表面制备一层AlTiCrN涂层,通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了其表面和界面形貌、化学元素组成和物相,并用线扫描和面扫描研究了涂层中化学元素在结合界面处扩散机理.用划痕法表征其界面层结合强度,对界面结合机理进行了讨论.AlTiCrN涂层的物相主要以AlN、CrN和TiN为主,涂层在(111)晶面具有很强的择优取向.涂层中Al、Ti、Cr和N原子数分数高于基体,在结合界面处呈阶梯状过渡分布,基体中C原子扩散进入TiN、AlN和CrN晶格点阵中,形成明显的扩散层.涂层结合界面为机械+扩散形式,其结合方式主要是由吸附结合、扩散结合和化合结合方式组成.划痕过程中涂层经历弹性变形、塑性变形和涂层剥离三个阶段,界面结合强度为59.2N.