化学气相沉积MT-TiCN和HT-TiCN涂层的摩擦磨损性能

采用中温化学气相沉积(Medium Temperature Chemical Vapor Deposition MT-CVD)和高温化学气相沉积(High Temperature Chemical Vapor Deposition HT-CVD)在WC-Co硬质合金基体上沉积TiCN涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜表征涂层的显微组织结构,采用纳米压痕仪测试涂层的硬度,采用往复式多功能摩擦磨损试验机(UMT-3T)和表面轮廓仪研究MT-TiCN和HT-TiCN涂层的摩擦磨损性能。结果表明:HT-TiCN涂层比MT-TiCN涂层C/N比大,晶粒尺寸较小,硬度较高。MT-TiCN涂层表面晶粒呈透镜状,表面较为粗糙,摩擦系数较大。HT-TiCN涂层由透镜状晶粒和细小的等轴晶组成,表面较为光滑,摩擦系数较小。MTTiCN涂层磨损机制除磨粒磨损外,还包括粘着磨损和氧化磨损;HT-TiCN涂层磨损机制主要是磨粒磨损。HT-TiCN涂层晶粒形貌特殊、硬度较高、摩擦系数较小,因此,耐磨性比MT-TiCN涂层更好。     

不同C/N源对MT-TiCN涂层形貌及刀片切削性能的影响

本文采用不同的C/N源在硬质合金刀片上成功沉积了3种不同晶粒尺寸的MT-TiCN涂层,通过SEM分析了MT-TiCN涂层晶粒形貌。实验结果表明在TiC_(l4)-H_2-N_2-CH_3CN-C_2H_4体系中,改变混合气体中CH_3CN和C_2H_4的配比能够有效的控制MT-TiCN涂层的晶粒的尺寸,并随着C2H4含量的增加,涂层晶粒更加纤细。3种MT-TiCN涂层与相同的AlTiCNO过渡层、Al_2O_3涂层形成3种涂层刀片,对其进行喷砂后处理,并对3种涂层刀片进行切削实验分析。从切削实验结果可以得出MT-TiCN涂层柱状晶粒越纤细均匀,涂层刀片更加耐磨,抗冲击性能更加优异。     

TiAlCNO过渡层组织结构及其对Al_2O_3涂层结构性能的影响

MT-TiCN/α-Al2O3多层涂层是高性能硬质合金CVD涂层刀具的典型涂层结构,得到广泛的应用和研究。TiAlCNO过渡层可以改善MT-TiCN/α-Al2O3涂层之间的结合性能。通过改变沉积气氛氧化势,制备了不同成分的TiAlCNO过渡层和MT-TiCN/TiAlCNO/Al2O3多层涂层,研究了沉积气氛氧化势对TiAlCNO过渡层和MT-TiCN/TiAlCNO/Al2O3多层涂层的结构性能的影响。结果表明:当沉积气氛中有CO2时,沉积TiAlCNO过渡层中可以检测到α-Al2O3相;随沉积气氛中CO2的增加,TiAlCNO过渡层中的Al含量增加,沉积在TiAlCNO过渡层表面的α-Al2O3涂层织构降低,结合强度增加。当TiAlCNO过渡层沉积气氛中CO2流量由0 L/min增加到1 L/min时,Al2O3涂层的织构系数TC(113)由0.64增加到1.33,而TC(012)由2.07降到1.5,TC(110)由1.99降到0.97;划痕临界载荷LC由36.5 N增加到51.7 N。     

TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN多层涂层的摩擦磨损性能

采用化学气相沉积(CVD)技术在硬质合金表面沉积TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN多层涂层,并对其进行微喷砂处理.采用扫描电镜(SEM)表征涂层的组织结构,利用显微硬度计、纳米压痕仪、划痕测试仪和往复式摩擦磨损实验机(UMT-3)测试涂层的硬度、结合强度和摩擦磨损性能,并与TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiOCN涂层进行比较.结果 表明:TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN涂层的磨损机理主要包括磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损和疲劳磨损.相比于摩擦1h,TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN涂层摩擦2h,剥落增多,且磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损加剧,磨损率增加了33.3％;摩擦3h,涂层磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损进一步加剧,但剥落减轻,磨损率较摩擦2h略有降低.摩擦1h,TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN涂层的摩擦系数(0.33)比TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiOCN涂层(0.39)低;尽管TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN涂层韧性好,疲劳磨损较轻,但磨粒磨损严重,且存在明显剥落,磨损率高,耐磨性较差.     

脉冲峰值电流对HIPIMS/DCMS共沉积制备AlCrTiN涂层性能的影响

利用HIPIMS与DCMS共沉积技术制备AlCrTiN复合硬质涂层,通过调控Al Cr靶脉冲峰值电流来制备不同峰值电流下的AlCrTiN涂层。采用XRD、SEM等分析手段表征不同峰值电流下AlCrTiN涂层的组织结构及微观形貌;通过纳米压痕、真空退火、高温摩擦磨损试验分析涂层的力学性能、热稳定性能及摩擦学性能。结果表明:AlCrTiN涂层为典型的面心立方结构,随峰值电流的增加,(111)及(200)晶面呈现竞争生长的状态;随真空退火温度上升,各涂层硬度值出现明显下降。1 000℃退火后,各涂层硬度维持在17 GPa附近;随摩擦环境温度的上升,各涂层摩擦因数整体呈下降趋势;280 A所制备涂层因高温抗氧化性能及磨屑排出能力的不足导致其高温磨损率迅速增加,800℃下其磨损的主要形式为氧化磨损和粘着磨损。     

AlTiN-Cu涂层的组织结构和性能

采用阴极弧离子镀法在硬质合金基体上分别沉积AlTiN与AlTiN-Cu涂层,利用XRD、SEM、EDS、XPS、纳米压痕与切削实验等对比研究AlTiN涂层和AlTiN-Cu涂层的显微组织与切削性能。结果表明:AlTiN涂层为典型柱状晶粒结构,Cu的引入改变AlTiN涂层的晶粒生长方式与择优取向,细化晶粒组织,降低涂层硬度。对比AlTiN与AlTiN-Cu涂层可转位硬质合金刀片的切削性能发现,由于金属铜的润滑作用,AlTiN-Cu涂层在干式切削时切削寿命提高44%;Cu的引入导致涂层硬度降低,AlTiN涂层在湿式切削时性能更佳。     

冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的组织结构与性能

为制备基体相晶粒细小、增强相均匀分布的SiC/Al纳米复合涂层,以Al、SiC为原料,采用高能球磨法获得SiC颗粒弥散分布的纳米晶Al基复合材料粉末,利用冷喷涂技术低温成型制备了SiC/Al纳米复合涂层,分析了SiC含量对复合涂层相结构、晶粒尺寸、微观结构、硬度及磨损性能的影响规律。结果表明：冷喷涂可实现球磨纳米晶复合粉末结构的原位移植,所制备SiC/Al纳米复合涂层组织致密,微米及亚微米级SiC弥散分布在纳米晶Al（约80 nm）基体之上;SiC颗粒对Al基体有明显强化作用,冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的硬度随SiC体积分数的增加而显著增加,50% SiC/Al纳米复合涂层的硬度高达515 HV_0.3,约为Al块材的13倍;冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的耐磨损性能随着SiC含量增加而显著提高,涂层磨损失效机制为磨粒对基体的切削犁沟变形。     

N_2流量对HIPIMS制备TiSiN涂层结构和力学性能的影响

采用高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)技术在N2流量为10~50 mL/min下沉积TiSiN涂层,利用台阶仪,XRD,XPS,SPM,SEM,HRTEM和纳米压痕仪对涂层的沉积速率、相结构、成分、形貌和力学性能进行了分析,并研究了不同N2流量对等离子体放电特性的影响.结果表明,在不同N2流量下,TiSiN涂层均具有非晶Si3N4包裹纳米晶TiN复合结构,涂层表面粗糙度Ra为0.9~1.7 nm;随N2流量的增加,等离子体的放电程度减弱,离化率降低,TiSiN涂层沉积速率降低,其Ti含量逐渐降低,Si含量逐渐增加,但变化幅度较小;涂层择优取向随N2流量的增加发生改变,晶粒尺寸逐渐增大,硬度和弹性模量逐渐降低,涂层硬度最高为(35.25±0.74)GPa.     

不同结构PVD涂层刀片对铣削模具钢耐磨性的影响

本文研究了5种PVD薄膜(TiAlN+TiAlSiN双层结构、TiAlN+AlCrN双层结构、TiAlSiN+TiSiN复合多层结构、TiAlSiN+TiSiN双层结构、AlCrN+TiSiN复合多层结构)涂层圆片铣刀干式铣削模具钢时的磨损特性。切削实验结果显示:当后刀面磨损量达到0.3 mm时,TiAlN+AlCrN双层结构涂层刀片的加工距离最长,达到了160 m,是TiAlN+TiAlSiN双层结构涂层刀片的2倍;TiAlSiN+TiSiN复合多层结构涂层刀片的3.3倍;AlCrN+TiSiN复合多层结构涂层刀片的1.6倍;是表现最差的TiAlSiN+TiSiN双层结构涂层刀片的10倍。5种PVD薄膜涂层刀片切削模具钢的磨损机理主要为粘着磨损,磨粒磨损和氧化磨损。本文研究结果对模具钢的高效涂层刀片的选取具有一定的指导意义。     

沉积温度对CrB_2涂层结构与性能的影响

为了研究沉积温度对涂层微结构与力学性能的影响,采用直流磁控溅射技术制备了CrB_2涂层。通过XPS、XRD、SPM、SEM、HRTEM、纳米压痕仪和维氏压痕仪分别分析了涂层的成分、结构、微观形貌和力学性能。结果表明:在不同沉积温度下,CrB_2涂层均由CrB_2和少量Cr相组成。涂层具有致密的纳米柱状结构,其直径大约为7nm,且沿着生长方向贯穿整个涂层截面。随沉积温度升高,涂层晶体取向由(101)和(001)的混合取向逐渐转变为(001)择优取向,涂层由纤维状结构转变为柱状晶结构,且柱状晶尺寸随沉积温度的增加逐渐细化,致密化程度增加。涂层的力学性能随沉积温度的升高而显著增加;当沉积温度达到400℃时,涂层具有最高硬度(50.7±2)GPa和最高弹性模量(513.6±10)GPa。微观结构和力学性能随沉积温度的演变归因于沉积原子运动的逐渐增强和结构的致密化。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

Comparative analysis of functional possibilities of methods of pulse treatment of a melt

This paper describes the general features of the functional methods of electrohydropulse, pulse electrocurrent, and magnetic pulse treatment processes of the melt in order to positively vary its crystallizaton ability.     

Effect of solidification rate of the structure of alloys of the system Fe-W

Conclusion In alloy Fe-42% W atomized with a cooling rate during solidification within the limits from 5·10³ to 1·10⁵°C/sec with the maximum cooling rate (not less than 10⁵°C/sec) precipitation of -phase (Fe₇W₆) from the liquid melt is suppressed. In granules of alloy obtained with a high solidification rate it is possible to achieve total dissolution of tungsten in solid solution (42%). Subsequent heating causes precipitation of -phase in dispersed form.I. P. Bardin Central Scientific-Research Institute of Ferrous Metallurgy (TsNIIChERMET) Moscow. Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 9, pp. 34–36, September, 1990.     

高等教育国际化与中国高等教育施化力培育

本文从化层、化型、化向与化力等方面考察高等教育国际化的应然本质属性 ,描述与分析中国高等教育在国际化潮流中表现出的发展态势 ,针对种种态势提出中国高等教育核心施化力培育战略 ,以使中国高等教育乃至世界高等教育真正地走向国际化