脉冲偏压占空比对电弧离子镀TiAlN涂层的影响

通过优化电弧离子镀工艺参数改善TiAlN涂层结构及性能对TiAlN涂层应用具有重要的实用价值。本文利用脉冲偏压电弧离子镀制备了TiAlN涂层,研究了偏压占空比对TiAlN涂层结构及性能的影响,结果发现：随着占空比增加,涂层表面缺陷密度和表面粗糙度先降低后增大,占空比为70%时,制备的涂层表面缺陷密度和表面粗糙度最低。随着占空比增加,涂层的硬度和耐磨性得到明显改善,但占空比超过50%后继续增加占空比反而降低了涂层的硬度和耐磨性。TiAlN涂层与Si3N4球对磨时的主要磨损机制为黏着磨损和氧化磨损。     

磁控溅射TiAlVN薄膜中V含量对其结构和抗腐蚀性能的影响

向TiAlN薄膜中添加V可改善薄膜性能.采用磁控溅射技术沉积了不同V含量的TiAlVN薄膜,通过能谱仪、台阶仪、X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析薄膜的成分、厚度、相结构和表面形貌,用动电位极化的方法研究薄膜的抗腐蚀性能.结果表明:TiAlVN薄膜属于面心立方(fcc)和六方密排(hcp)二重结构,晶格...     

TiAlN涂层材料的制备及性能研究

采用独立靶材在YG6硬质合金上以电弧离子镀工艺制备了TiAlN涂层,研究了钛靶弧流对涂层的微观形貌、成分和性能的影响,对TiAlN涂层的膜基结合强度及高温抗氧化性能进行了测试分析,并将TiAlN涂层的YG6硬质合金刀具与未涂层的YG6硬质合金刀具对T12工模具钢(50HRC)进行对比切削试验。结果表明:钛靶弧流为60～70A时,涂层具有较理想的表面结构,膜基结合力较好,可达44N;钛靶电流对涂层中N含量的影响不大,对Al及Ti含量有较明显的影响。在干式切削条件下,TiAlN涂层刀具的使用寿命是未涂层刀具的3倍。     

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  利用磁过滤阴极电弧镀在硬质合金上沉积厚度约2~3 μm的TiAlN薄膜,并用MEVVA源离子对TiAlN薄膜注入金属离子V+和Nb+。应用北京同步辐射装置（BSRF）的同步辐射光源,采用掠入射X射线衍射（GIXRD）的方法对TiAlN薄膜表面离子注入层的微观结构进行分析研究。结果表明：未经过离子注入的TiAlN薄膜主要组成相是没有择优取向的Ti3AlN伴有少量AlN,而较小剂量(1×1017 ions/cm2)的离子注入都可以使Ti3AlN产生（111）上的择优取向和细化晶粒,且AlN消失;当离子注入的剂量达到5×1017 ions/cm2时,注入V+的Ti3AlN择优取向变为（210）,并产生TiN相;注入Nb+ 的各个衍射峰完全消失,说明TiAlN薄膜表面离子注入层被非晶化,结合透射电镜的研究结果,观察到非晶层的厚度约为80~100 nm。     

样品位置对多弧离子镀TiAlN薄膜表面质量的影响

采用多弧离子镀技术,在硅基体表面沉积TiAlN薄膜;固定试样与靶材间的距离,使试样表面与靶平面成0°、45°、60°、120°、135°、180°,研究偏转角度对薄膜表面质量的影响;固定试样与靶材的偏转角度(60°和120°),研究试样与靶材的距离(分别为240,265,295,325,350mm)对TiAlN薄膜质量的影响。采用三维白光干涉表面形貌仪、场发射环境扫描电子显微镜测试薄膜的表面粗糙度、表面形貌和厚度。结果表明:试样与靶材的偏转角度显著影响薄膜表面大颗粒的数量,而试样与靶材的距离则影响薄膜的厚度。TiAlN薄膜表面大颗粒物随偏转角度的增加明显减少,厚度随着试样与靶材距离的增加而减小。从靶材材料成分及蒸发出的粒子的分布、偏压电场下粒子的运动特性等方面讨论了基体和靶材的距离、偏转角度对薄膜沉积速率和大颗粒的影响机制。     

脉冲偏压频率对TiSiN/TiAlN纳米多层膜结构和性能的影响规律

目的 研究脉冲偏压频率对TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜结构和性能的影响,优化工艺参数,以提高薄膜的性能.方法 采用脉冲偏压电弧离子镀,在M2高速钢和单晶硅基底上以不同脉冲偏压频率沉积TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪和纳米压痕仪,研究脉冲偏压频率对TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜的表面形貌、元素成分、截面形貌、相结构和纳米硬度的影响.结果 TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜表面的大颗粒直径主要集中在1μm以下,随着脉冲偏压频率的变化,大颗粒的数量为184～234,所占面积为40.686～63.87μm2;主要元素为Ti元素和N元素,所占原子比分别为48％和50％,Si和Al元素的含量较少;多层结构不明显,截面形貌可观察到柱状晶的细化,80 kHz时出现片状化结构;以(111)晶面为择优取向,晶粒尺寸在20 nm左右;纳米硬度为28.3～32.3 GPa,弹性模量为262.5～286.8 GPa.结论 50 kHz时,TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜表面大颗粒的数量最少,为184个;70 kHz时大颗粒所占面积最小,为40.686μm2;晶粒尺寸在50～60 kHz时发生细化,60 kHz时,晶粒尺寸达到最小值19.366 nm,纳米硬度和弹性模量分别达到最大值32.3 GPa和308.6 GPa,脉冲偏压频率的最佳频率范围为50～70 kHz.     

K465超高温合金向心关节轴承的摩擦磨损性能研究

为满足超高温关节轴承使用环境的需求,提出了以高温合金K465为套圈材料,TiAlN为内圈涂层的缺口型向心关节轴承设计方案。启动力矩测试及高温磨损试验的结果表明:径向载荷为0时,轴承在变温工况下的启动力矩为室温下的2~3倍,850℃高温磨损后轴承的径向游隙增加量为0.008 mm,且试验后轴承的涂层未磨穿,能够满足使用要求。     

Thermal analysis in coated cutting tools

This work studies the heat influence in cutting tools considering the variation of the coating thickness and the heat flux. K10 and diamond tools substrate with TiN and Al₂O₃ coatings were used. The numerical methodology utilizes the ANSYS^® CFX software. Boundary conditions and constant thermo physical properties of the solids involved in the numerical analysis are known. To validate the proposed methodology an experiment is used. The TiN and Al₂O₃ coatings did not show satisfying results during a continuous cutting process. It showed a slight reduction in the heat flux for the 10 (µm) TiN and Al₂O₃ coatings.     

Effects of honing treatment on AIP-TiN and TiAlN coated end-mill for high speed machining

The objective of this work is to compare the tool performance of TiN and TiAlN coated carbides end-mills deposited by an arc ion plating (AIP) method, using honing treatment to polish the cutting edge surface sleekly. The curve of surface roughness versus honing time showed a rapid improvement initially and thereafter became steady, manifesting a saturation effect. The optimal honing time related to surface roughness was determined to be approximately 20 s. As the surface roughness increased, the critical loads reduced. At an average surface roughness (Ra) of 0.028 μm, the highest critical loads of TiN and TiAlN coating layers were 98 and 114 N, respectively. Tool performances of uncoated and coated tools were conducted under high speed machining (HSM) of AISI D2 cold-worked die steel (62 HRC). Consequently, the TiAlN coated end-mill using honing treatment showed excellent tool life under HSM conditions.     

非平衡磁控溅射 TiAlN 薄膜的抗高温氧化行为研究

采用非平衡磁控溅射技术在Q235钢基体上制备了TiAlN薄膜,通过精密电子天平、纳米力学探针、划痕测试仪及扫描电镜等测试分析,研究了薄膜氧化动力学行为、薄膜显微硬度和结合力的变化规律及不同温度下氧化后薄膜表面形貌演变规律,探讨了Ti AlN薄膜的抗高温氧化机制。结果表明,在700℃以上TiAlN薄膜的氧化动力学行为服从抛物线规律。随着氧化温度的升高,薄膜的显微硬度和结合力逐渐下降,当氧化温度升高到800℃时,薄膜具有较高的显微硬度和结合力,分别为19.3 GPa和32.1 N,表现出良好的抗高温氧化性能。当氧化温度升高到900℃时,薄膜表面出现了明显的鼓包和裂纹,此时薄膜发生了严重氧化,薄膜已失去对基体的保护作用。