脉冲电弧沉积TiAlSiN涂层及其干式切削性能

为开发适于切削镍基高温合金的刀具涂层,采用脉冲电弧离子镀沉积TiAlSiN涂层,研究Si添加对TiAlN涂层耐磨性、抗氧化性及车削性能的影响。结果表明：Ti_0.45Al_0.45Si_0.10N涂层具有最高的结合力（100 N）和硬度（35 GPa）。800 ℃高温下,Ti_0.40Al_0.40Si_0.20N涂层已经磨穿,而Ti_0.50Al_0.50N和Ti_0.45Al_0.45Si_0.10N的磨损率分别为4.48×10^-6和2.65×10^-6 mm³·N^-1·m^-1;3种涂层都存在粘着磨损,其中,Ti_0.50Al_0.50N和Ti_0.45Al_0.45Si_0.10N涂层分别还发生了磨粒磨损。此外,Si的合金化显著提高了TiAlN涂层的抗氧化性。使用涂层刀具车削镍基高温合金时的寿命长短依次为Ti_0.50Al_0.50N < Ti_0.40Al_0.40Si_0.20N < Ti_0.45Al_0.45Si_0.10N。3种涂层刀具磨损形式以粘着磨损、氧化磨损及磨粒磨损为主。综上,因其优异的力学和耐磨耐氧化性能,Ti_0.45Al_0.45Si_0.10N涂层具有更好车削性能。     

模具钢TiAlN和TiAlSiN涂层的制备及性能

采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在H13(4Cr5MoSiVl)热作模具钢和Cr12MoV冷作模具钢表面制备了TiAlN和TiAlSiN涂层.通过X射线衍射仪、扫描电镜、划痕仪和电化学工作站等分析了TiAlN和TiAlSiN涂层的微观结构、形貌和综合性能.结果表明:涂层表面较平整致密,截面无明显裂纹、孔洞等缺...     

多弧离子镀TiAlSiN梯度涂层制备及切削性能

针对含Si超硬涂层与基体结合强度不足,切削过程中涂层易发生剥落从而导致涂层刀具切削性能低的问题,采用离子源增强的多弧离子镀技术在硬质合金刀具上制备了不同含Si层梯度结构的TiAlSiN梯度涂层。利用XRD、SEM、OM以及切削试验探讨不同含Si层梯度结构对涂层物相、表面形貌、膜基结合强度、摩擦磨损以及切削性能的影响。结果显示：不同含Si层梯度结构的TiAlSiN涂层主要由固溶的（Ti,Al） N和（Al,Ti） N相组成。其中,低Si直接过渡的TiAlSiN涂层（S3）呈现出较高的硬度、良好的膜基结合力、较低的涂层残余应力和摩擦因数。铣削结果显示,涂层刀具的切削磨损机理主要表现为粘着磨损。当切削速度为80 m/min时,低Si过渡涂层（S3涂层）表现出更高的切削长度（925 m）,显著高于S1涂层的525 m;当切削速度由80 m/min增加至110 m/min时,S3涂层切削长度增加到1650 m。对含Si刀具涂层进行梯度设计,可有效提高涂层的膜-基结合强度和涂层刀具的切削性能。     

电弧离子镀TiAlN和TiAlSiN涂层的高温摩擦磨损行为

采用电弧离子镀技术在高速钢和单晶硅上沉积TiAlN和TiAlSiN涂层,利用高温摩擦磨损试验机考察两种涂层在常温、400℃和600℃下的摩擦磨损行为。通过光学轮廓仪观察涂层磨损后三维形貌和二维磨痕轮廓曲线,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析磨痕、摩擦副的微观形貌以及元素分布,研究Si元素的加入对TiAlN涂层高温摩擦磨损性能的影响。结果表明:TiAlN、TiAlSiN涂层在600℃摩擦稳定后的摩擦因数最低,其次是在400℃,常温下的摩擦因数最高;TiAlN涂层在常温下摩擦完后已经磨穿失效,而TiAlSiN涂层在600℃摩擦完后才失效。粘着磨损和氧化磨损主要存在于TiAlN涂层摩擦过程中,TiAlSiN涂层常温下主要磨损形式为磨粒磨损、粘着磨损以及塑性变形导致的鱼鳞状裂纹,400℃下为粘着磨损和氧化磨损,600℃下为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。     

电弧离子镀TiAlN、TiAlSiN涂层在高温及变温环境中的摩擦学性能

采用电弧离子镀技术在AISI304不锈钢表面制备TiAlN和TiAl Si N涂层。以Al2O3球为对摩材料,使用球-盘式摩擦磨损试验机测试涂层在室温(RT)、300℃、600℃恒温和RT~600℃、600→300℃变温环境中的摩擦学性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计研究涂层的表面形貌、微观结构、硬度和摩擦学性能。结果表明:TiAlN和TiAl Si N涂层的主要结构为面心立方TiAlN相,硬度值分别为1 631 HV0.05和2 044 HV0.05。在300℃恒温和RT~600℃升温环境中,涂层磨损剧烈,均被磨穿,磨损机理以粘着磨损和疲劳断裂为主。600℃条件下,TiAlN涂层发生了以"点蚀"为主的氧化磨损,氧化产物起到了很好的润滑作用,摩擦因数为0.5。Si元素的加入使涂层的抗氧化性增强,在600℃和600→300℃的环境中,磨痕表面生成具有保护作用的氧化膜,涂层的耐磨性提高。     

TiN/TiAlN涂层Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的切削性能

采用多弧离子镀技术在Ti(C,N)基金属陶瓷基体上沉积了TiN/TiAlN多层涂层,通过扫描电镜、涂层附着力自动划痕仪对其显微组织形貌和涂层的结合强度进行了分析,并对涂层和未涂层金属陶瓷铣刀以及硬质合金铣刀进行了切削0Cr18Ni9钢的试验.结果表明,多弧离子镀TiN/TiAlN涂层均匀,TiN/TiAlN多层涂层与金属陶瓷之间的结合强度高达57.52 N.TiN/TiAlN涂层金属陶瓷的切削性能明显优于未涂层金属陶瓷和硬质合会YW2,其平均寿命为硬质合金刀具的2倍.TiN/TiAlN涂层金属陶瓷刀具的失效形式主要是磨损和崩刃,没有涂层剥落现象,TiN/TiAlN涂层与基体的结合强度很好.未涂层金属陶瓷刀具的磨损形式主要是磨损和粘着.     

TiAlN涂层刀具研究新进展

TiAlN涂层具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小,导热率低等优良特性。作为一种性能优异的新型涂层材料,TiAlN涂层成功的替代了TiN涂层,具有极其广阔的应用前景。对TiAlN涂层的特性、TiAlN涂层刀具的应用,TiAlN涂层刀具后处理技术以及其研究进展与发展趋势做了系统介绍。     

滚轮表面TiAlSiN涂层制备及失效机理研究

目的通过对滚轮表面制备超硬纳微米TiAlSiN涂层,提高滚轮的综合工作性能。方法采用阴极电弧离子镀膜技术在滚轮工作面及高速钢试样表面制备超硬纳微米TiAlSiN涂层。通过X射线荧光测量系统测量涂层厚度,采用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层表面特征和形貌,采用能谱仪(EDS)对涂层元素的成分进行分析,通过纳米压痕仪及洛氏硬度计对涂层的硬度及膜基结合力进行测定和分析。结果滚轮表面1.97μm厚的TiAlSiN涂层的Si原子数分数为4.21%,其显微硬度为37.69 GPa,涂层与基体的膜基结合力符合VDI-3198工业等级的HF3,呈现出较强的膜基结合力。经生产线上滚压机实际成形加工验证,涂层后滚轮的工作寿命是未涂层滚轮的5倍,滚轮具有强度高、耐磨损、抗氧化、耐腐蚀、粘附性降低等特性,显著改善了磨损、剥落、疲劳裂纹、缠辊、粘滚等现象。结论在滚轮表面制备超硬纳微米TiAlSiN涂层,能显著提高滚轮的综合工作性能。     

Si、Cr的加入对TiAlN涂层抗氧化性能的影响

比较了阴极电弧蒸发工艺制备的Ti0.45Al0.55N、Ti0.35Al0.55Si0.1N和Ti0.3Al0.55Cr0.15N涂层在850℃和900℃的抗氧化性能。通过X射线衍射仪(XRD)、高分辨率扫描电镜(HRSEM)和能谱仪(EDS),研究Si、Cr对Ti0.45Al0.55N涂层抗氧化性能的影响。结果表明:Si和Cr的加入均能有效提高Ti0.45Al0.55N涂层的抗氧化性能,细化涂层晶粒,促进Al向涂层表面扩散形成致密的Al2O3氧化层,抑制锐钛矿型TiO2向金红石型TiO2转变,提高TiAlSiN涂层和TiAlCrN涂层的抗氧化性能。另外,TiAlCrN涂层中Cr2O3的形成进一步提高了其抗氧化性能。     

TiAlN与TiCN系涂层磨损机理的比较

对多弧离子镀ＴｉＣＮ薄膜的磨损机理进行了比较，发现ＴｉＡｌＮ以剥落为其主要磨损形式，而ＴｉＣＮ则有一中间层产生于摩擦面，该中间层由Ｔｉ、Ｃ、Ｏ、Ｆｅ等元素构成。     

偏压对AlTiN涂层的物性及车削GH4169性能的影响

目的 研究不同基体偏压对AlTiN涂层性能的影响,以得到车削高温合金性能最佳的AlTiN涂层。方法 采用多弧离子镀技术,在不同偏压下在WC-Co硬质合金表面沉积AlTiN涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)及其所附能谱仪(EDS)观察涂层的表面和截面形貌以及分析涂层的成分,X射线衍射仪分析涂层的物相结构及内应力,用CSM纳米硬度计测试涂层的纳米硬度H、弹性模量E、抗塑形变形因子H³/E*²、显微硬度耗散系数MDP等性能指标。对比不同偏压制备的AlTiN涂层车削高温合金GH4169的切削性能表现,并分析其切削失效形式,同时探究涂层物性对月牙洼磨损失效的影响。结果 不同偏压制备的AlTiN涂层结构致密,物相均为NaCl型面心立方结构,–40 V偏压制备的涂层以(200)方向择优,–120 V制备的涂层以(111)方向择优。不同偏压制备的涂层均为压应力,其内应力随着偏压的增大而增大。与–80 V及–120 V制备的涂层相比,–40 V偏压制备的涂层表现出更低的硬度与更优的韧性。在车削高温合金GH4169时,–80 V偏压制备的涂层抗月牙洼磨损能力最好,–40 V与–120 V的切削性能相当。结论 对AlTiN涂层而言,–80 V偏压制备的涂层硬度与应力之间达到平衡,硬度与应力间的平衡有助于提升涂层的抗月牙洼磨损能力。在车削GH4169时,–80 V偏压制备的AlTiN切削性能表现最优。     

金刚石的磨损形态对工具切割性能的影响

通过对不同金刚石锯片的切性能测试和磨损表面形貌观察,分析了工具中金刚石颗粒的磨损形态与工具胎体的磨损性能之间的关系及其对工具切割性能的影响,指出工具中磨平或抛光的金刚石对工具的切割性能不利,而新出刃和微破碎金刚石颗粒的增多,有利于提高工具的切割性能。     

硬质合金刀具干车削AISIH13的切削性能试验研究

干式和湿式(油基切削液)法用于YW2硬质合金刀具对AISIH13的变切削参数车削过程.测力仪(YDC-Ⅲ89B)及便携式粗糙度仪(TR100)分别测量切削力和零件表面粗糙度,工具显微镜(XGJ-1)及扫描电镜(S-3400N)用于刀具磨损分析.与湿式切削相比,干切削时的切削力较小,表面粗糙度值较低,刀具磨损程度稍低.粘结、崩刃分别为干、湿式切削时刀具磨损主要形式.     

TiAlSiN多元PVD涂层的研究

采用PVD方法在硬质合金基体上制备了不同成分与结构的TiAlN涂层和TiAlSiN涂层。研究了涂层的组织结构和物理性能,分析了Si元素掺杂在TiAlN基涂层中的作用机理及其对涂层性能的影响,并通过切削实验对涂层刀具的使用性能进行了验证。结果表明:在TiAlN基涂层中添加了Si元素获得了明显区别于TiAlN涂层的组织结构,Si元素以Si3N4非晶相形式包覆在TiAlN晶界,一方面起到了细化涂层晶粒尺寸提高涂层硬度的效果,另一方面还可以提高涂层的热稳定性能。切削实验表明,含Si元素的TiAlSiN涂层在许多应用条件下也表现出较TiAlN涂层更优异的使用性能。     

镍磷合金镀层表面强化性能的获得

镍磷合金化学镀是一项很有应用前途的表面强化技术,其镀层具有良好的性能。本文研究了镍磷合金镀层的显微硬度和耐磨性能,结果表明,镀层的性能和磷含量有关,还受到热处理的影响,且硬度和耐磨性变化并不一致,实际应用需选择恰当的工艺参数,以获得最佳的表面强化性能。     

水射流切割中材料性能及切割方向对断面质量的影响

水射流切割是一种特种加工方法,对那些因其他方法难以切割的先进复合材料是非常理想或唯一的加工手段。分析了复合材料的性能和切割方向对断面质量的影响。研究发现,当沿着垂直于纤维的方向进行切割且复合材料中的树脂基体和纤维之间的相容性好,则其断面质量较好。