TiN涂层硬质合金在空气中的氧化行为

采用阴极弧蒸发技术沉积TiN涂层硬质合金,利用XRD、SEM和显微硬度计分析TiN涂层硬质合金氧化前后的物相组成、组织形貌和显微硬度的变化,并对其700℃和800℃抗氧化性能进行测试。研究结果表明:TiN涂层硬质合金氧化后出现边缘开裂,生成大量的氧化物;TiN涂层硬质合金的显微硬度在氧化过程中随着氧化温度的提高和氧化时间的延长不断降低。TiN涂层硬质合金氧化破损过程为局部不均匀氧化,O2通过氧化层或缺陷进入基体,造成基体氧化,体积发生膨胀,边缘处涂层应力集中,发生开裂,进而使基体发生氧化。     

TiN/AlTiN纳米多层涂层组织与性能的研究

采用阴极弧蒸发涂层工艺在硬质合金基体上沉积了TiN/AlTiN纳米多层涂层。利用光学显微镜、SEM、XRD、显微硬度计和划痕测试仪、纳米压痕仪,分析了涂层的组织形貌、纳米调制周期、化学成分、物相组成、结合强度和硬度,并对涂层硬质合金刀片进行了铣削合金钢的切削性能测试。研究结果表明:TiN/AlTiN纳米多层涂层具有致密的柱状晶结构,保留了AlTiN单层涂层的(200)择优取向。大尺寸熔滴Ti含量高、小尺寸熔滴Al含量高,涂层中Al含量低于靶材。调制周期为18.4 nm的TiN/AlTiN纳米多层涂层具有良好的结合强度(100 N)和高的硬度(28.2 GPa)。相同涂层厚度的情况下,TiN/AlTiN纳米多层涂层具有比同类单层涂层更高的耐磨性,表现出更好的切削性能。     

多弧离子镀TiN涂层的N_2/Ar流量参数研究

利用多弧离子镀在硬质合金基体上制备TiN涂层,研究了N_2/Ar流量比对TiN涂层表面大颗粒分布与力学性能的影响。通过扫描电镜观察TiN涂层的表面形貌,并利用Image J图像处理软件对大颗粒的数量和尺寸进行了分析,通过自动划痕仪和纳米压痕仪对涂层的力学性能进行表征。结果表明:随着N2流量的增加,涂层表面沉积颗粒的最大直径和平均直径逐渐减小,涂层的附着力整体呈现增加趋势,显微硬度则先增大后减小。     

40Cr表面TiAlN/TiN复合镀层的滑动摩擦试验分析

采用多弧离子镀工艺在40Cr表面制备了TiAlN/TiN复合镀膜,利用UMT-2摩擦磨损实验机考察了TiAlN/TiN膜层的承载能力和摩擦学性能,通过扫描电子显微镜观察了磨损试件的表面形貌,应用X射线能谱仪分析了磨痕中心区元素及其含量,通过40Cr基体和TiAlN/TiN膜在摩擦系数和磨损量方面的比较来评价TiAlN/TiN复合膜层的摩擦学性能.结果表明:TiAlN/TiN涂层与基体间的结合力是影响涂层承栽能力的主要因素之一,TiAlN/TiN复合镀层的摩擦学性能优于40Cr基体,TiAlN/TiN复合镀层的减摩、耐磨性能优越,并能成功地抵抗磨粒磨损和粘着磨损.     

气体总流量对多弧离子镀TiN涂层表面形貌和力学性能的影响

采用多弧离子镀膜技术在硬质合金基体表面沉积TiN涂层,研究了气体总流量对TiN涂层表面形貌和力学性能的影响。通过SEM观察涂层表面形貌,利用ImageJ图像处理软件对涂层的像素分布进行统计和分析,并通过自动划痕仪和纳米压痕仪对涂层的力学性能进行表征。结果表明,随着气体总流量的增加,涂层表面大颗粒的数量和尺寸均在增加,涂层附着力先增大后减小,而显微硬度先减小后增大;当气体总流量为300mL/min时,涂层气坑数量最多,附着力最大,为106.4N;当气体总流量为100mL/min时,涂层显微硬度最大,为HV3 021。     

刀具用硬质合金刀片表面等离子渗氮涂层制备及其耐磨性能研究

在氮气气氛、高压条件下,利用等离子渗氮技术于刀具用硬质合金刀片表面制备氮化物涂层。利用X射线衍射仪(XRD)表征涂层物相,显微硬度计测试涂层显微硬度,扫描电镜(SEM)表征涂层表面及截面微观形貌。通过对比硬质合金试样和涂层试样的摩擦系数,衡量涂层耐磨性能;通过观察摩擦磨损实验后表面微观形貌,研究硬质合金和涂层试样的摩擦磨损机理。结果表明:涂层物相以TiN为主,层厚5μm左右;涂层与基体间紧密结合,无明显间隙与裂纹;硬质合金基体的摩擦系数在0.4左右,且出现较大波动,而涂层摩擦系数稳定在0.2左右。在硬质合金表面制备的等离子渗氮涂层可有效提高基体的耐磨性能。     

硬质合金加工刀具的表面涂层及性能研究

采用磁控溅射的方法在硬质合金加工刀具表面制备了AlCrN、TiAlSiN和TiAlCrN涂层,对比分析了3种涂层的表面形貌、涂层厚度、表面粗糙度、硬度、与基体结合力和耐磨性能。结果表明,硬质合金加工刀具的3种涂层表面都可见尺寸不等的显微凹坑与白色颗粒存在,TiAlSiN涂层的厚度相对较小、粗糙度相对较大;3种涂层的显微硬度都明显高于基体,且显微硬度从高至低顺序为：AlCrN>TiAlCrN>TiAlSiN;AlCrN、TiAlSiN和TiAlCrN涂层与基体的结合力分别为44、39和48N。3种涂层试样的摩擦因数都小于基体试样,且相同载荷下的磨损率都明显小于基体试样,磨损率从小至大为AlCrN相似文献   

机械合金化制备Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层及其性能研究

通过机械合金化在室温下于304不锈钢表面成功制得Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层。通过相关实验分析了复合涂层的组织形貌、显微硬度及高温氧化性能。结果表明:随着球磨时间的增加,涂层厚度先增加后减小;当球磨时间为8h时,涂层最为致密,平均厚度约为200μm;当球磨时间为14h时,涂层部分剥落,涂层厚度减小。涂层的显微硬度明显高于基体,且从表层到基体呈梯度下降,最高显微硬度值达HV0.1525,为基体硬度的2倍多。Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层的抗高温氧化性能良好。     

TiAlN涂层制备过程中Ti,Al元素存在形式的演变分析

采用目前商用原子比为Ti50Al50的合金靶材,利用磁控溅射工艺,在硬质合金基体上沉积TiAl和TiAlN涂层。借助扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)对Ti,Al元素在靶材和涂层中的存在形式作了分析,利用洛氏硬度试验机和纳米硬度仪对涂层的结合强度和硬度等力学性能做了测试分析。结果表明:Ti,Al元素在TiAl合金靶材中以纯Ti相和纯Al相存在,其中Ti原子颗粒镶嵌在Al原子的基体中;在TiAl涂层中以纯Ti单质相和Ti3Al合金相存在;在TiAlN涂层中以面心立方TiN相和密排六方AlN相存在。在涂层的制备过程中,靶材的溅射阶段属于靶材金属离子的产生过程,Ti,Al两种元素由靶材中双单质相结构转变为具有一定能量的离子流状态;涂层的沉积阶段属于Ti,Al两种元素的重新结合状态,无反应气体参与情况下形成合金化结构,反应气体的参与下Ti原子与N原子结合成TiN相,Al以置换TiN晶格中的Ti原子存在。Ti,Al元素的氮化作用导致涂层力学性能发生了变化,涂层硬度由12.8 GPa提高到23.5 GPa;涂层的结合强度由HF-1变为HF-2,均具有较好的结合强度。     

TiAlN涂层对锌熔法回收废涂层硬质合金的影响

为研究TiAlN涂层对锌熔法回收废涂层硬质合金的影响,采用锌熔法在880℃温度下回收废TiAlN涂层WC-Co基硬质合金,分析了回收中TiAlN涂层被突破的过程,讨论了Zn、TiAlN涂层与基体之间的相互作用机制,探讨了TiAlN涂层在回收料WC粉末中的存在形式。研究结果表明,锌熔法回收过程无涂层硬质合金仅需保温6h即基本被熔散,而TiAlN涂层硬质合金在相同条件下需保温9h才能基本被熔散,这主要是因为涂层的阻碍作用。在回收过程中溶解和扩散不是涂层的主要失效机制;熔融Zn主要通过裂纹进入硬质合金而与Co发生反应;涂层、基体材料之间热膨胀系数不同引起的应力是合金表面裂纹形成及扩展的主要原因。EDS结果显示回收粉末中有涂层元素,仍有片状TiAlN涂层存在于回收WC粉末中。     

梯度结构硬质合金涂层刀片切削性能研究

研究了梯度结构硬质合金涂层刀片和无梯度结构硬质合金涂层刀片的切削性能．并对不同钴含量梯度结构硬质合金刀片的切削性能进行了对比实验。实验表明：具有梯度结构硬质合金涂层刀片的切削性能比无梯度结构硬质合金涂层刀片的切削性能优良；达到同一磨损高度hB=0．15mm时，前者的切削寿命较后者提高了近一倍；同时随着合金钴含量增多，硬质合金刀片的切削性能提高。     

Co含量对硬质合金梯度结构和性能的影响

采用分段烧结的试验工艺,通过改变原料中钴的含量来研究钴含量对硬质合金梯度结构和性能的影响。试验主要从钴含量对梯度烧结后、涂层后合金的机械性能、梯度结构的变化情况进行了探索,并研究了梯度硬质合金刀片的切削性能。试验表明,随着合金钴含量增多,合金梯度结构越明显,梯度层厚度增加;合金的强度与磁饱和提高,硬度、磁力和密度减小。同时随着合金钴含量增多,经涂层处理的硬质合金刀片的切削性能提高,达到同一磨损高度VB=0.12mm时,FGCC-Co-8刀片的切削寿命较FGCC-Co-6刀片提高了三分之一。     

放电等离子烧结制备超细晶WC-3Co硬质合金的组织和性能

采用高能球磨制备纳米WC-3Co粉末,再通过放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备超细晶WC-3Co硬质合金。研究SPS工艺参数对合金致密度、显微组织和力学性能的影响,并对SPS和热压工艺(hotpressing,HP)进行对比。结果表明:SPS可实现WC-3Co粉末的低温快速致密化。升高温度或提高压力都使得合金的致密度提高,同时导致WC晶粒长大。SPS较HP升温速率快且烧结时间更短,合金组织更加均匀,在1 300℃保温5 min、烧结压力为40 MPa的条件下所制备的合金具有最佳综合性能,其平均晶粒度为0.32μm,相对密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性分别为99.3%、2257 HV30、1 906 MPa、10.36 MPa.m1/2。而在1 450℃、压力为50 MPa、保压5 min条件下,热压合金的致密度、硬度和断裂韧性分别为99.6%、2 264 HV30和11.01 MPa.m1/2,但抗弯强度只有1 301 MPa,平均晶粒度为0.47μm。     

Effect of Adding Rare Earth Element on Cemented Carbide YT14 by Digital Image

ＥｆｆｅｃｔｏｆＡｄｄｉｎｇＲａｒｅＥａｒｔｈＥｌｅｍｅｎｔｏｎＣｅｍｅｎｔｅｄＣａｒｂｉｄｅＹＴ１４ｂｙＤｉｇｉｔａｌＩｍａｇｅＳｕｎＬｉｈｏｎｇ（孙丽虹）；ＨｅＣｏｎｇｘｕｎ（贺从训）；ＬｉｎＣｈｅｎｇｕａｎｇ（林晨光）；ＷａｎｇＹｏｕｍｉｎｇ（...     

Active wear and failure mechanisms of TiN-Coated high speed steel and tin-coated cemented carbide tools when machining powder metallurgically made stainless steels

In this study, active wear and failure mechanisms of both TiN-coated high speed steel and TiN-coated cemented carbide tools when machining stainless steels made by powder metallurgy in low and high cutting speed ranges, respectively, have been investigated. Abrasive wear mechanisms, fatigue-induced failure, and adhesive and diffusion wear mechanisms mainly affected the tool life of TiN-coated high speed steel tools at cutting speeds below 35 m/min, between 35 and 45 m/min, and over 45 m/min, respectively. Additionally, fatigue-induced failure was active at cutting speeds over 45 m/min in the low cutting speed range when machining powder metallurgically made duplex stainless steel 2205 and austenitic stainless steel 316L. In the high cutting speed range, from 100 to 250 m/min, fatigue-induced failure together with diffusion wear mechanism, affected the tool life of TiN-coated cemented carbide tools when machining both 316L and 2205 stainless steels. It was noticed that the tool life of TiN-coated high speed steel tools used in the low cutting speed range when machining 2205 steel was longer than that when machining 316L steel, whereas the tool life of TiN-coated cemented carbide tools used in the high cutting speed range when machining 316L steel was longer than that when machining 2205 steel. formerly with the Laboratory of Engineering Materials, Helsinki University of Technology     

硬质合金切削刀具涂层技术的发展

本文主要综述了硬质合金刀具涂层技术的发展,对硬质合金涂层技术的概念、分类和改进措施等进行了阐述。展望了硬质合金涂层材料的前景和发展方向。     

硬质合金涂层刀具研究的新进展

随着现代机械加工工业朝着高精度、高速切削、干式切削技术以及降低成本等方向发展,人们对硬质合金刀具提出了更高的要求。涂层硬质合金具有高硬度和优良的耐磨性,延长了刀具的寿命,这是切削刀具发展的又一次革命。本文综述了目前国内外硬质合金涂层刀具在涂层方法、涂层种类和涂层基体等方面的新进展。     

硬质合金基体对涂层刀具高速切削镍基高温合金切削性能的影响

采用热常数仪和高温维氏硬度计对Co含量(质量分数)分别为6%和10%的硬质合金进行热学性能与高温力学性能检测,然后用以这2种硬质合金为基体的涂层刀片对镍基高温合金GH4133进行高速车削,采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)对车削后刀片的磨损区域进行观察和成分分析,研究刀片基体的Co含量对刀具切削性能的影响。研究结果表明,硬质合金中的Co含量由10%降低到6%时,热导率由62.78(W.m)/K升高到84.57(W.m)/K,与此同时同一温度下的高温维氏硬度提高10%左右;YBG202刀片(基体中Co含量为10%)的切削刃与后刀面的磨损均较迅速,而YBG102(基体中的Co含量为6%)刀片后刀面的磨损相对均匀,磨损速率低;基体中的Co含量由10%降低到6%时,刀片的切削寿命提高约3倍。故高速连续切削镍基高温合金时应当尽量选用低Co硬质合金作为刀片的基体。     

熔融NaOH去除废旧硬质合金表面涂层

采用NaOH与钠盐的熔融混合液去除废旧硬质合金刀片表面的Ti(C,N)+厚层α-Al2O3+超平滑表面层的复合涂层.目测试样表面颜色变化,用扫描电镜观察表面微观形貌,并通过能谱仪分析涂层表面成分,讨论熔液温度与保温时间刘涂层的去除效果以及回收的硬质合金质量的影响;进一步分析表面涂层的去除方式及机理.结果表明,采用NaOH与钠盐的熔融混合液可以有效地去除涂层硬质合金的表面涂层物,在700℃、40min条件下能完全去除涂层,且对基体的损伤不大,试样的质量损失率为3.32％.     

表层富立方相超细晶梯度硬质合金微观结构

通过富氮气氛烧结WC?10TiC?0.5VC?0.5Cr2C3?12Co和WC?12Co硬质合金,研究梯度结构和均匀结构硬质合金的微观结构及力学性能.利用扫描电子显微镜观察合金断面的微观形貌,使用X射线衍射仪和能谱仪分析合金物相组成,并对合金表面和芯部的硬度与断裂韧性进行测试.结果表明:与均匀结构的WC?12Co硬质合...