Pulsed DC plasma enhanced chemical vapor deposited TiN/Ti(C,N) multilayer coatings

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＶａｒｉｏｕｓｃｏａｔｉｎｇｓｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ,ｓｕｃｈａｓＰＶＤ ,ＣＶＤ ,ＰＣＶＤ ,ＩＢＥＤａｎｄＰＳＩＩｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ,ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｓｗｅｌｌａｓｅｌｅｖａｔｅｄａｎｔｉ ｏｘｉｄａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｓｕｒｆａｃｅｏｆｓｔｅｅｌｓ ,ｆｏｒｉｎｓｔａｎｃｅ ,ｃｕｔｔｉｎｇｔｏｏｌｏｒｄｉｅｓｔｅｅｌｓａｎｄｎｏｎ ｆｅｒｒｏｕｓｍｅｔａｌｓｉｎ…     

纳米Ti(C,N)增强Ti(C,N)基金属陶瓷的研究

采用纳米Ti(C，N)粉末制备Ti(C，N)基金属陶瓷，研究了纳米粉末对金属陶瓷组织及性能的影响。结果表明，粉末冶金过程中，纳米Ti(C，N)粉末易于在粘结相中扩散与溶解及沿晶界分布，降低了硬质相在粘结相中的溶解度，抑制了晶粒长大，提高了材料的红硬性能。抗弯强度与晶粒尺寸满足于Hall-Perch公式，5wt％～l0wt％的纳米粉末加入量可使金属陶瓷的抗弯强度和切削性能得到较大的提高，但硬度变化不大。切削磨损主要表现为磨粒磨损和轻微的粘着磨损，磨痕细小均匀。     

Ti(C,N)复合膜和TiN/Ti(C,N)多层膜组织和显微硬度

采用非平衡反应磁控溅射的方法在Si(100)基片上沉积Ti(C,N)复合膜和不同调制周期、调制比的TiN/Ti(C,N)纳米多层薄膜。薄膜的微观结构和力学性能采用X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计进行表征。结果表明,Ti(C,N)复合膜的微观结构和力学性能与掺入C的含量有关;TiN/Ti(C,N)纳米多层膜的微观结构和力学性能与调制周期和调制比有关,其显微硬度在一定的调制周期和调制比范围内出现了超硬现象。Ti(C,N)、TiN/Ti(C,N)均为δ-NaCl面心立方结构;Ti(C,N)复合膜显微硬度提高是因为固溶强化,TiN/Ti(C,N)纳米多层膜硬度的提高主要是共格外延生长在界面处产生的交变应力场。     

Ti(C,N)_w/Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与力学性能研究

采用Ti(C,N)晶须和颗粒复合粉末(Ti(C,N)w+Ti(C,N)p)制备Ti(C,N)w/Ti(C,N)基金属陶瓷。研究了复合粉末对金属陶瓷组织及性能的影响。结果表明,Ti(C,N)w的加入,金属陶瓷的各项力学性能都得到了提高。组织表现为环形相结构特征,与Ti(C,N)基金属陶瓷相比,双层环形相结构所占比例增大,且尺寸加厚。烧结组织中Ti(C,N)w的长径比大于临界长径比,在强化金属陶瓷方面起着重要的作用。环形相使Ti(C,N)w与基体界面结合紧密,增韧机制主要表现为裂纹桥联和裂纹偏转,拔出效应不明显。     

Ti（C,N）基金属陶瓷的抗热冲击性能

对Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的热冲击性能进行了研究。结果表明，热冲击图（σｒｂ－ｔ图）存在一个突变点，即当ｔ＞４００℃时，σｒｂ急剧下降。扫描电镜观察表明，试样表面存在裂纹，在试样的亚表层下存在孔洞。从而探讨了微孔洞的形成机理。     

碳氮化钛对PcBN复合片性能的影响

本文主要研究了金属结合剂PcBN复合片中加入少量的碳氮化钛对其性能的影响.利用X射线衍射、扫描电镜、金相显微镜等分析技术对合成的PcBN试样的微观结构组织进行分析.研究结果表明:通过改变碳氮化钛的添加量可以提高PcBN复合片的磨耗比以及抗弯强度;XRD的分析结果显示在烧结过程中有新的物相生成;金相分析的结果表明PcBN...     

Ti(C,N)基金属陶瓷的芯-壳显微结构与性能研究

以TiC、TiN为原料,Ni、Co为粘结剂,WC、Mo2C、TaC、C、Cr3C2为添加剂,采用真空热压烧结工艺制备Ti(C,N)基金属陶瓷材料。借助于SEM、EDS和XRD分别分析其显微结构、组成和物相,并测试其性能。结果表明:按配方(质量分数,%):TiC:41.2,TiN:10,Ni:7,Co:7,Mo2C:12,WC:15,TaC:6,Cr2C3:0.8,C:1配料,在1450℃,30MPa热压制得的试样晶粒细小,具有完整的芯-壳显微结构。其主要性能为:相对密度99.12%,维氏硬度22.74GPa,断裂韧性10.1MPa·m1/2,抗弯强度1192.83MPa。     

原始粉末粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响

采用粉末冶金方法制得四组不同粒度组合的Co-WC-Ti(C,N)金属陶瓷材料。对其室温力学性能进行测量,并采用XRD,SEM,EDX等方法对材料的相结构,显微组织等进行分析。研究表明,主要硬质相粒度的改变使相结构出现了一定程度的变化;以亚微米TiC为原始粉末细化了金属陶瓷组织中的晶粒;以纳米TiN为原始粉末使得晶粒大小趋向一致,分布均匀,并在一定程度上细化了晶粒;当TiC、TiN原始粉末分别为亚微米、纳米尺寸时,材料的综合力学性能最好。     

Ni-Ti合金对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用粉末冶金方法真空烧结制备了添加Ni-Ti形状记忆合金的Ti(C,N)-Co系金属陶瓷,研究了Ni-Ti合金对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明:未加Ni-Ti合金的Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织表现为经典的黑芯-灰壳组织,陶瓷相多为球形;而加入Ni-Ti后的金属陶瓷随着Ni-Ti加入量的增多,组织逐渐细化,出现了多边形的陶瓷相,陶瓷相与粘结相的界面呈现直线关系。同时,金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性随着Ni-Ti合金加入量的增多有明显的提高,而硬度基本保持不变;Ni-Ti合金的加入量为15wt%时金属陶瓷获得最好的力学性能。     

Mo对Ti(C,N)基金属陶瓷包覆相结构与性能的影响

研究了不同Mo含量对高镍Ti(C,N)基金属陶瓷包覆相的组织结构与性能的影响。在Ti(C,N)基金属陶瓷中添加3%～15%不同含量的Mo,分别于1420℃、1430℃、1440℃温度下,进行真空烧结制备试样,通过扫描电镜观察组织结构与断口形貌,用三点弯曲法测试抗弯强度,用洛氏硬度计测得试样硬度。结果表明:当Mo含量为9%时材料的组织均匀,形成的包覆相厚度适中;在1430℃真空烧结时,比在1420℃及1440℃烧结时材料的力学性能好;当真空烧结温度为1430℃、Mo含量为9%时,试样的综合性能最好。     

Ti(C,N)基金属陶瓷芯/环结构的研究进展

对国内外近年来有关Ti(C,N)基金属陶瓷芯/环结构的研究成果进行了总结。介绍了芯/环结构的形貌特征,讨论了其形成机理,系统地分析了影响芯/环结构的因素,同时概括了芯/环结构对金属陶瓷性能的影响,并指出深入了解该材料的组织结构及其对性能的影响是今后研究的关键。     

Microstructure and cutting performance of Ti（C, N）-based cermets heat-treated in nitrogen

Ti（C, N）-based cermets were treated using hot isostatic pressing （HIP） at 1423 K in nitrogen. The microstructures compared with the as-sintered cermets were investigated using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, energy-dispersive X-ray analysis, and electron microprobe analysis. It was found that high nitrogen activity in the surface zone resulted in the formation of gradient structure. Approximately 20-1am-deep, nitrogen-rich and titanium-rich hard surface zone was introduced by the heat treatment. The nitrogen activity was the driving force that caused the transportation of the atoms through the binder, titanium towards the surface, and tungsten and molybdenum inwards. In the surface zone, the particle size became fine, the inner rim disappeared, and the volume fraction of the outer rim and the binder phase considerably reduced. Small grains of TiN, WC, Mo2C, and nitrogen-rich carbonitlide phases formed in the surface zone during the heat treatment, improving the tlibological property of the heat-treated cermet.     

等离子体增强磁控溅射制备Ti(Cr)SiC(O)N涂层的结构和机械性能研究

采用等离子体增强磁控溅射(PEMS)方法分别在硬质合金和硅片上制备了TiSiCN, TiSiCON, TiCrSiCN, TiCrSiCON, CrSiCN 和 CrSiCON涂层。采用XRD、SEM、EDS、显微硬度计及销盘式摩擦磨损试验机对含氧涂层和不含氧涂层的微观结构、成分和机械性能进行了研究。研究结果表明,TiSiCON, TiCrSiCON和 CrSiCON含氧涂层为TiN型（或CrN型）面心立方(fcc)结构,但是TiSiCON, TiCrSiCON, 和 CrSiCON涂层中氧的存在会导致产生疏松的结构以及相比于不含氧涂层TiSiCN, TiCrSiCN和CrSiCN更多的缺陷;氧的加入会导致Ti(Cr)SiCN涂层硬度和弹性的下降;TiCrSiCON和 CrSiCON两种含氧涂层相比于不含氧涂层TiCrSiCN和CrSiCN有更低的摩擦系数和磨损率;然而,TiSiCON相比于TiSiCN却表现出更高的摩擦系数和磨损率。     

第二相碳化物对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

简要介绍了Ti(C,N)基金属陶瓷的基本结构,重点阐述了第二相碳化物对Ti(C,N)基金属陶瓷的组织结构和力学性能的影响。     

VC对纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

研究了添加0%～2.5%(质量分数)晶粒长大抑制剂VC对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明,添加VC后,组织中晶粒的芯部变小、环形相变薄,1.5%～2.5%VC的加入使材料的晶粒显著细化。添加VC可提高材料的抗弯强度和硬度,添加量为1%时,抗弯强度达到最大值1370MPa,添加量为2.5%时,维氏硬度达到最大值15.3GPa;适量添加VC可提高材料的断裂韧性,添加量为1%时,达到最大值8.6MPa·m1/2。VC添加量为0.5%时,材料维氏硬度和断裂韧性分别为14.4GPa和7.6MPa·m1/2,综合力学性能最好。     

Ti(C,N)基金属陶瓷的高温力学性能

此文评述了Ti（C，N）基金属陶瓷的组织与制备工艺，重点讨论了Ti（C，N）基金属陶瓷的高温力学性能，并展望其应用前景．     

Oxidation of TiN and Ti(C,N) thin films deposited on titanium substrate

Single-layered TiN and functionally graded Ti(C,N) coatings were magnetron sputtered to a thickness of about 1 μm, and their oxidation behavior was studied. The Ti(C,N) coating oxidized as fast as the TiN coating, forming TiO₂ as an oxide layer. The nitrogen in the TiN and Ti(C,N) coatings tended to escape from the coating via the TiO₂ layer into the air. The carbon in the Ti(C,N) coating also had strong tendency to escape. Even before the complete oxidation of the coatings, the retained coating layer and the Ti-substrate were strongly enriched with oxygen.     

Effect of partial substitution of Cr for Ni on densification behavior, microstructure evolution and mechanical properties of Ti(C,N)-Ni-based cermets

Four cermets of composition TiC-10TiN-16Mo-6.5WC-0.8C-0.6Cr₃C₂-(32 − x)Ni-xCr (x = 0, 3.2, 6.4 and 9.6 wt%) were prepared, to investigate the effect of the partial substitution of Cr for Ni on densification behavior, microstructure evolution and mechanical properties of Ti(C,N)-Ni-based cermets. The partial substitution of Cr for Ni decreased full densification temperature, and the higher the content of Cr additive was, the lower full densification temperature was. The partial substitution of Cr for Ni had no significant effect of the formation of Mo₂C and Ti(C,N) and the dissolution of WC, and however, it had a significant effect on the dissolution of Mo₂C. Cr in Ni-based binder phase diffused into undissolved Mo₂C to form (Mo,Cr)₂C above 1000 °C at 6.4-9.6 wt% Cr additive, and a small amount of (Mo,Cr)₂C did not dissolve after sintering at 1410 °C for 1 h at 9.6 wt% Cr additive. In the final microstructure, Cr content in Ni-based binder phase increased with increasing the content of Cr additive, and however, regardless of the content of Cr additive, coarse Ti(C,N) grains generally consisted of black core, white inner rim and grey outer rim, and fine Ti(C,N) grains generally consisted of white core and grey rim. The partial substitution of Cr for Ni increased hardness and decreased transverse rupture strength (TRS). Ni-based binder phase became hard with increasing the content of Cr additive, therefore resulting in the increase of hardness and the decrease of TRS. TRS was fairly low at 9.6 wt% Cr additive, which was mainly attributed hardening of Ni-based binder phase and undissolved (Mo,Cr)₂C.     

反应溅射Ti(0，N)涂层的微结构与力学性能

采用反应磁控溅射方法在Ar、N2和O2混合气氛中制备了一系列Ti(O,N)涂层,并采用EDS、XRD、SEM、AFM和微力学探针研究了氧分压对涂层的化学成分、微结构和力学性能的影响.结果表明:随混合气氛中氧分压的提高,涂层中的氧含量逐步增加,氮含量相应减少,但涂层始终保持与TiN相同的NaCl结构.少量氧的加入,可以改善涂层的结晶状态,涂层的硬度也相应升高,明显高于未含氧的TiN涂层的硬度.氧含量为8.0%(原子数分数)时,涂层硬度达到最大值26.2 GPa.进一步增加氧含量,涂层的硬度基本保持不变.     

Ti(C,N)金属陶瓷中的添加剂

本文就添加剂对Ti（C，N）金属陶瓷机械性能的影响及其在Ti（C，N）金属陶瓷中的分布作了详细的阐述，并就Ti（C，N）金属陶瓷作模具材料的可能性进行了讨论。