负偏压对电弧离子镀复合TiAlN 薄膜的影响

采用电弧离子镀技术,以W18Cr4V高速钢为基体,调整基体负偏压,制得多个复合TiAlN薄膜试样,研究了基体负偏压对薄膜微观组织形貌、物相组成、晶格位向、硬度、厚度和沉积速率的影响。结果表明,过高或过低的负偏压会使得膜层表面不平整,显微硬度下降。当负偏压为200 V时,膜层的沉积速率最大;负偏压为150 V时,有利于薄膜(111)晶面的择优取向生长,且TiAlN膜的硬度最高。     

负偏压在电弧离子镀沉积TiN／TiCN多层薄膜中的作用

用电弧离子镀方法在高速钢、不锈钢与铜基体上沉积合成Ti/TiCN多层薄膜,在其他参数不变的情况下只改变负偏压,着重考察不同负偏压下薄膜的沉积深度、膜基结合强度、显微硬度以及表面形貌等,研究基体负偏压在沉积多层薄膜中所起的作用。结果表明,负偏压影响沉积温度,负偏压值越大,温度越高;负偏压值增大,表面形貌中的大颗粒数量减少,薄膜质量得到改善;负偏压在－300V左右时,膜基结合强度与硬度出现对应最佳性能点的峰值。     

基体负偏压对TiAlN/TiN膜层组织成分及硬度的影响

采用多弧离子镀技术在40Cr基体上制备TiAlN/TiN复合膜层;利用金相显微镜、扫描电子显微镜和显微硬度仪研究基体负偏压对膜层硬度的影响.结果表明:基体负偏压对膜层性能有显著影响,过高或过低的基体偏压会使得膜层表面不平整,表面显微硬度降低.基体负偏压越高,膜层中Ti、Al原子的含量就越低.     

电弧离子镀(Ti,Cr)N涂层的制备与性能研究

采用电弧离子镀膜机,通过调节Ti靶和Cr靶的阴极弧电流,在W6Mo5Cr4V2高速钢基体上制备了（Ti1-x Crx）N涂层,并对其组织结构和性能进行了研究。结果表明,该涂层具有较高的显微硬度,而且随Cr含量的增加,硬度值先增大后减小;涂层具有较高的膜基结合力;Cr的引入不仅有利于提高膜基结合力,对（Ti,Cr）N涂层的抗氧化性也有好处,在700℃时具有很好的抗氧化性。     

基体负偏压对膜层形貌与性能的影响

用多弧离子镀技术在40Cr基体上制备Ti0.33Al0.67N复合膜层;分析基体负偏压对膜层形貌、厚度、结合力及显微硬度等性能的影响.结果表明,基体负偏压参数设计范围内存在一个最佳值,可获得最优性能的膜层.     

硬质合金表面多弧离子镀(Ti,Al,Zr,Cr)N多元氮化物膜

采用Ti-Al-Zr合金靶和Cr靶,用多弧离子镀技术在WC-8%Co硬质合金基体上沉积(Ti,Al,Zr,Cr)N多元氮化物膜。分析了薄膜的成分、形貌、粗糙度和结构,研究了薄膜的显微硬度、膜/基结合力和抗高温氧化性能。结果表明,获得的多元氮化物膜仍是B1-NaCl型TiN面心立方结构;适当控制偏压条件可以改善薄膜的表面形貌;在不同的偏压条件下,(Al+Zr+Cr)/(Ti+Al+Zr+Cr)的成分比为0.41～0.43,当其比值趋于0.4时,薄膜的显微硬度和膜/基结合力达到最大值3600HV0.01和200N;同时薄膜的抗高温氧化性能提高,最高温度可达700℃左右。     

N^＋注入W18Cr4V钢磨损性能的研究

W18Cr4V高速钢是一种广泛应用的刀具钢,为进一步提高其使用寿命,应用CG-60型离子注入机对W18Cr4V高速钢进行了氮离子注入,得到一系列剂量的氮离子注入层,对注氮层的磨损性能进行研究。XRD分析表明,氮离子注入W18Cr4V钢在部分基体表层形成了CrN、ε-FeN和(Cr,Fe)2N1-x等相;表层显微硬度也有较大提高;磨损试验表明,氮离子的注入显著提高了高速钢基体的耐磨性。还对耐磨性提高的机理进行了讨论。     

N~+注入W18Cr4V钢磨损性能的研究

W18Cr4V高速钢是一种广泛应用的刀具钢,为进一步提高其使用寿命,应用CG－60 型离子注入机对W18Cr4V高速钢进行了氮离子注入,得到一系列剂量的氮离子注入层,对注 氮层的磨损性能进行研究。XRD分析表明,氮离子注入W18Cr4V钢在部分基体表层形成了CrN 、ε–FeN和（Cr,Fe）2N1-x等相;表层显微硬度也有较大提高;磨损试验表明,氮离子的 注入显著提高了高速钢基体的耐磨性。还对耐磨性提高的机理进行了讨论。     

脉冲偏压占空比对TiCrN薄膜微观结构和性能的影响规律*

随着先进制造领域对高速钢材料切削性能和加工性能的要求越来越高，迫切需要利用氮化物薄膜来提高基体材料的硬度和耐磨性等综合性能，延长高速钢材料的使用寿命。通过 TiCrN 薄膜提升高速钢材料的使役性能，研究脉冲偏压占空比对 TiCrN 薄膜微观结构和性能的影响规律，实现薄膜沉积工艺的优化。采用电弧离子镀方法，通过改变脉冲偏压占空比在 M2 高速钢基体和单晶硅片上沉积 TiCrN 薄膜。研究发现，脉冲偏压占空比的增大有助于减少膜层表面大颗粒数量，改善膜层表面质量；占空比从 10%增加到 60%，TiCrN 薄膜厚度先增大后减小，30%占空比时，TiCrN 薄膜的厚度达到最大值 623.8 nm， 60%占空比时，TiCrN 薄膜的厚度达到最小值 517.4 nm。当脉冲偏压占空比为 10%时，Cr 元素含量为 33.9 at.%，晶粒尺寸达到最小值 12.692 nm，纳米硬度和弹性模量分别为 29.22 GPa 和 407.42 GPa。当脉冲偏压占空比为 30%时，Cr 元素含量达到最小值 33.07 at.%，此时 TiCrN 薄膜晶粒尺寸达到最大值 15.484 nm，纳米硬度达到最小值 25.38 GPa，稳定摩擦因数达到最大值 0.9。所制备的 TiCrN 薄膜均以（220）晶面为择优取向，晶粒尺寸在 12.692~15.484 nm，纳米硬度都在 25 GPa 以上， 是 M2 高速钢的 2.8 倍以上。在脉冲偏压占空比为 20%时，TiCrN 薄膜摩擦因数最小为 0.68，磨痕宽度为 0.63 mm，自腐蚀电位达到最大值-0.330 V（vs SCE），自腐蚀电流密度达到最小值 0.255 μA / cm² ，腐蚀速率最低，耐腐蚀性能最强。与 M2 高速钢基体相比，TiCrN 薄膜的硬度、耐腐蚀和摩擦磨损性能都显著提升，Cr 元素和离子轰击作用是影响 TiCrN 薄膜性能的主要因素。研究结果为硬质薄膜工艺优化提供了一定的试验依据，TiCrN 薄膜在刀具材料性能提升方面有较好的应用前景。     

脉冲偏压磁过滤电弧离子镀TiN薄膜的组织结构及耐磨性研究

利用脉冲偏压磁过滤电弧离子镀在高速钢(M2)基底上沉积了厚约2.5μm的TiN薄膜;分别采用FESEM、GDOES、XRD和划痕试验法观察薄膜表面和断面形貌、测试薄膜成分及相结构,分析膜基结合强度,通过显微硬度计和球盘摩擦磨损试验机对比考察TiN薄膜和M2高速钢基体的硬度和耐磨性。结果表明,TiN薄膜表面光滑致密,呈现致密柱状晶结构和明显的(111)择优取向,膜基结合强度大于60 N,薄膜硬度约为26 GPa;脉冲偏压磁过滤电弧离子镀制备的TiN薄膜表现出很好的减摩和耐磨性能。     

电火花沉积反应合成TiN增强金属基复合涂层

利用自制的电火花沉积充气密闭式保护装置和DZ-1400型电火花沉积机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在45钢试件表面上电火花沉积反应合成制备了TiN增强金属基陶瓷复合涂层.利用X射线衍射仪测定了涂层的物相组成,利用扫描电子显微镜观察分析了涂层的显微组织结构,利用硬度仪测试了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验装置对比了涂层与淬火W18Cr4V高速钢的耐磨性能.结果表明,涂层与基体结合致密,涂层主要由电极材料钛、原位自生的TiN和基体材料铁组成,涂层的平均显微硬度可达1 323 HV0.1,涂层具有较好的耐磨性.     

反应电火花沉积合成TiN金属基复合涂层

利用自制的反应电火花沉积合成系统，以TA2为电极，以工业纯氮为保护气，在45#钢基体试件表面上原位反应合成了TiN金属基陶瓷复合涂层。利用X射线仪测定了涂层的物相组成，利用显微镜观察分析了涂层断面形貌及组织，利用硬度仪测试了涂层的显微硬度，利用磨损试验机对比了涂层与淬火W18Cr4V高速钢的耐磨性能。结果表明：涂层的平均维氏硬度为13230MPa，涂层中TiN物相的平均晶粒大小为50nm，涂层具有较好的耐磨性。     

电弧离子镀CrN涂层的制备及性能研究

用电弧离子镀技术在W18Cr4V高速钢试样上制备了CrN涂层,采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱议、显微硬度仪、磨损试验机等对涂层的表面形貌、相结构、硬度和耐磨性进行了分析.对比研究了经工艺优化后的CrN涂层和TiN、TiAlN涂层以及未涂层钻头干式钻削7075铝合金的切削性能,得出了最佳的沉积偏压和切削转速.结果表明,偏压为-50～-150 V时,涂层均由Cr2N 相和CrN相组成,随偏压增加,涂层表面粗糙度降低,硬度和耐磨性增强;偏压过高,涂层的微观质量和性能反而下降.偏压为-100 V时,涂层的硬度和耐磨性最佳.CrN涂层可显著提高高速钢刀具的切削性能,减小刀具磨损,延长刀具寿命.其钻削性能优于TiN、TiAlN涂层,明显优于未涂层.2 230 r/min为CrN涂层的最佳切削转速,经工艺优化后的CrN涂层钻头平均寿命约为未涂层钻头的5倍,其破损机制属于粘着磨损.     

深冷处理对高速钢红硬性及耐磨性的影响

研究了深冷处理对Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ和Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２高速钢红硬性及耐磨性的影响。试验结果表明，深冷处理不仅可提高速钢的室温硬度，同时可明显改善高速钢的红硬性和耐磨性，延长高速钢刀具的使用寿命。     

激光化学气相沉积(LCVD)制取TiN薄膜

研究了在W18Cr4V高速钢基体上，用CO2连续激光诱导化学气相沉积TiN薄膜的工艺方法。激光功能600W，在H2、N2、TiCl4反应系统中沉积出TiN薄膜，薄膜的颜色呈金黄色，显微硬度为2500HV。     

W18Cr4V高速钢基体的TiN化学气相沉积

研究了气体总流量、沉积温度、TiCl4蒸发温度、氮氢比等工艺参数对W18Cr4V高速钢基体TiN沉积速率的影响。确定了沉积过程分别为扩散控制区和表面过程控制区的试验条件。在表面过程控制区域，测定了本试验条件下W18Cr4V钢基体TiN化学气相沉积的表面过程表观活化能值为137．23kJ／mol。     

LASER HEAT TREATING RESEARCH OF THREE KINDS OF HIGH SPEED STEEL

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｌａｓｅｒｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅ－ｈａｒｄｅｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｐａｉｎａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄｆｒｏｍ１９７０ｓ．Ｉｎｍａｎｙｃｏｕｎｔｒｉｅｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇａｎｄａｐｐｌｙｉｎｇｏｆｓｕｃｈａｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．〔１,２〕Ｎｏｗｔｈｅｌａｓｅｒｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｈａｒｄｅｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｅｇａｎｔｏｓｔｅｐｉｎｔｏｔｈｅｓｔａｇｅｏｆｍａｎｕｆａｃ…     

等离子原位合成陶瓷相增强铁基堆焊层

采用等离子堆焊技术,在碳钢基体表面预涂一定混合比例的高碳铬铁、钒铁和石墨,制备原位自生陶瓷相增强铁基堆焊层,并对堆焊层的组织和性能进行测试.结果表明:堆焊层与基体之间形成良好的冶金结合,堆焊层微观组织由马氏体、少量残余奥氏体、(Fe,Cr,V)7C3和VC构成.初生(Fe,Cr,V)7C3呈六边形,晶粒尺寸较大,均匀弥散分布在熔覆层中,VC颗粒呈团聚状或球状,晶粒较细小.堆焊层硬度从基体到表面呈合理的梯度分布,使材料具有较好的耐磨性.     

低合金钢表面Fe基B4C耐磨涂层组织与性能

目的在低合金结构钢表面制备一层高硬度、高耐磨的铁基陶瓷颗粒增强层,并研究熔覆层的微观结构及性能。方法利用等离子熔敷技术,在16Mn钢基体上熔敷Fe58合金粉与B_4C陶瓷粉的混合粉末。结果在16Mn钢表面成功制备了高硬度、高耐磨的铁基陶瓷颗粒增强层,陶瓷颗粒增强层致密、均匀、无气孔、无裂纹,且与基体结合良好。XRD及SEM结果表明,熔覆层生成了细小、均匀的碳、硼化物增强相,熔覆层与基体的相容性好,界面呈冶金结合,熔覆层的增强相主要有Fe2B、FeB、Cr7BC4、Cr7C3及B_4C相,Fe与B的化合物Fe2B、FeB呈链状沿晶界分布在(Fe,Ni)固溶体上,并与(Fe,Ni)固溶体在晶界形成网状结构。铬的碳、硼化物Cr7BC4和Cr7C3及未完全反应的B_4C陶瓷相,则呈不规则块状和点状在晶内弥散分布。熔覆层断面的显微硬度及表面磨粒磨损测试结果表明,熔覆层断面的显微硬度分布均匀,平均硬度可达11.9GPa,是16Mn钢基体的7.95倍,耐磨粒磨损性能是基体的7倍以上。结论晶内弥散分布的B_4C、Cr7BC4和Cr7C3硬质相与晶界成链状分布的Fe2B、FeB共同作用,使熔覆层的硬度、耐磨性明显提高。     

马氏体热作模具钢热稳定性的内耗研究

采用内耗法研究了两种马氏体热作模具钢在高温服役过程中的弹性模量及内耗特征,结合JMA方程探讨了时效前期的动力学过程。结果表明:620℃热稳保温过程中4Cr2Mo2W2MnV钢的软化主要以马氏体基体回复为主,而3Cr2W8V钢基体中大量的W、C脱溶及合金碳化物的沉淀,导致材料力学性能明显下降。4Cr2Mo2W2MnV钢在620℃工作温度下的热稳定性比传统热作模具钢3Cr2W8V好,主要是由于基体中的较多的Mn和相对稳定细小的Mo、V系MC型碳化物对马氏体热作模具钢的热稳定性有贡献作用。