不同温度下多层结构TiCN/TiC/TiN镀层的摩擦学行为

用化学气相沉积法在高速钢基体上制备了多层结构的TiCN/TiC/TiN镀层,分别用压入法和球坑法测定了镀层的结合强度和厚度;用显微硬度计测定了镀层的努氏硬度;在不同温度条件下,用球盘磨损试验机研究了镀层摩擦因数的变化规律,分析了温度对镀层摩擦磨损性能的影响。结果表明:该镀层的结合强度优异,厚度约为5μm,硬度约为2 352HK;在高温(550℃)下,镀层的摩擦因数一开始就很高,随后继续上升直到最大值,接着开始逐渐下降;室温下,镀层的摩擦因数一开始很低,随后较快地上升到一定值,之后上升速度减缓,最后达到稳定阶段;室温下,镀层磨痕中间局部有块状剥离,边缘有大量磨屑;高温下镀层出现塑性变形。     

化学气相沉积Ti(CN)/TiC/Al_2O_3多层涂层的结构和耐磨性能

采用化学气相沉积技术在42CrMo钢基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层,分析了多层涂层的断面形貌、元素分布和物相组成,并研究了多层涂层的显微硬度及其与基体的界面结合力、耐磨性能。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层的结构较致密,主要由TiC0.2N0.8、TiC、α-Al2O3和Ti2O3组成,厚度约10μm,其显微硬度约2 654HV,涂层与基体间的界面结合力可达62N;与基体相比,多层涂层的平均摩擦因数约降低了23%,磨损量约减少了50%,其磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。     

硬质合金刀具Al_2O_3涂层摩擦磨损性能研究

对硬质合金刀具进行等离子体化学气相沉积氧化铝涂层处理,并将其与未涂层刀具试样在干摩擦条件下进行滑动摩擦试验,比较其摩擦磨损性能并分析磨损机制。结果表明,等离子体化学气相沉积氧化铝涂层能使刀具获得高硬涂层,平均硬度比未涂层刀具提高30.1%,能有效降低刀具表面摩擦因数,明显提高硬质合金刀具的耐磨性能。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2/MoS_2陶瓷减摩耐磨涂层的结构与性能研究

采用等离子喷涂技术在钛合金表面制备Al2O3-TiO2陶瓷涂层,并用MoS2均匀填充涂层表面空隙,在TE66微磨粒磨损试验机上对涂层的摩擦学性能进行系统研究,利用扫描电镜、光学显微镜对涂层的表面形貌、元素构成、膜层厚度和磨斑形貌进行分析,并采用显微维氏硬度计和划痕试验机对涂层的显微硬度和结合强度进行测试。结果表明:涂层与基体之间的结合强度良好,显微硬度高达HV1 457,磨损失重量仅为未涂层样品的1.29%,摩擦因数大幅度降低,存在轻微的疲劳磨损特征。     

静电辅助气溶胶化学气相沉积法制备Al_2O_3薄膜

以乙酰丙酮铝为前驱体,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,采用静电辅助的气溶胶化学气相沉积(ESAVD)方法,在Si(100)衬底上制备了Al2O3薄膜,并采用场发射扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和自动划痕仪等设备对制备的薄膜进行了表征。结果表明:采用ESAVD法制备的Al2O3薄膜平整致密而且晶粒细小,薄膜与基体之间及薄膜内部都未出现开裂现象;薄膜与基体的结合力约为5.56 N;沉积得到的薄膜为化学计量比为2∶3的氧化物薄膜;退火前的薄膜为非晶态,在1 200℃退火保温2 h后薄膜转变为-αAl2O3。     

脉冲电沉积Ni/纳米Al_2O_3复合镀层的组织结构与性能

采用脉冲电沉积方法制备Ni/纳米Al2O3复合镀层。利用扫描电镜(SEM)观察分析Ni/纳米Al2O3复合镀层的组织结构,对Ni/纳米Al2O3复合镀层的硬度、摩擦磨损性能和铝液在复合镀层表面的铺展性能进行测试。结果表明:复合镀层的硬度随镀液中Al2O3悬浮量的增加而升高;纳米Al2O3悬浮量为20g/L的Ni/纳米Al2O3复合镀层的摩擦因数为0.459;铝液在Ni/纳米Al2O3复合镀层表面的亲润性比淬火45#钢差,具有良好的耐铝液侵蚀性能。     

沉积温度对类金刚石涂层表面形貌和性能的影响

采用直流等离子体增强化学气相沉积(DC-PECVD)技术,在不同温度下于YG8硬质合金基体上沉积了类金刚石(DLC)涂层,探讨了沉积温度对DLC涂层结构、表面形貌、厚度、显微硬度、耐磨损性能以及界面结合性能的影响。结果表明:随着沉积温度的升高,DLC涂层中sp3键的比例呈先增大后减小的趋势,并在160℃达到最大,为69%;沉积温度过高将导致DLC涂层出现石墨化;DLC涂层的厚度、显微硬度、耐磨损性能、界面结合力均随沉积温度的升高呈先增大后减小的趋势,当沉积温度为160℃时,涂层表面平整光滑、致密,此时涂层的厚度、显微硬度和界面结合力均达到最大,分别为3.2μm、2 395HV和63N;DLC涂层的显微硬度、抗磨损能力、厚度和界面结合强度随沉积温度的变化规律与sp3键含量密切相关。     

TiN/C3N4复合涂层的显微结构特征及其与性能的关系

利用扫描电镜和显微硬度及划痕试验对用反应磁控溅射法制备的TiN／C3N4复合涂层进行了较系统的研究，对TiN／C3N4复合涂层的横截面断口形貌进行了观察和分析。结果发现涂层呈平滑脆性断裂，并与呈韧性断裂的高速钢基体之间结合紧密，说明涂层具有很高的硬度和结合强度，能够满足刀具的使用要求。并对涂层的显微组织特征及其形成机理进行了初步讨论。     

超音速激光沉积WC/Cu复合涂层的微观结构及耐磨性能表征

针对纯铜具有良好的导电、导热和加工性能,但同时也具有硬度低,耐磨性能差的特点。采用超音速激光沉积(Supersonic laser deposition,SLD)和冷喷涂(Cold spray,CS)技术在纯铜表面制备了WC/Cu复合涂层,并对所制备涂层的微观结构、相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行了对比分析。研究结果表明,CS涂层的厚度约为1128μm,WC含量为7.73%,显微硬度为147.4HV0.2,但涂层/基体结合处存在明显间隙。SLD涂层厚度随着激光功率的逐渐升高而增加,最高涂层厚度达2344μm,WC含量可高达17.22%,显微硬度可达161.3HV0.2,且涂层/基体结合良好。SLD涂层能基本保留原始粉末的相组成,但高激光功率下制备的样品存在轻微氧化。SLD涂层相比于CS涂层和铜基体具有更小的摩擦因数、磨损宽度以及磨损量,表现出更好的耐磨性能,为铜及其合金的表面性能优化提供了一种新方法。     

等离子喷涂制备Al_2O_3/ZrO_2复合结构热障涂层的性能

以NiCrAlY为金属黏结层材料、以Al_2O_3和ZrO_2为陶瓷层材料,采用等离子喷涂技术在304不锈钢表面制备了3种热障涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对涂层的微观形貌和晶相进行了表征,并研究了涂层的抗高温氧化性能和抗热震性能。结果表明:NiCrAlY/Al_2O_3/ZrO_2复合结构热障涂层表面无孔洞和裂纹等缺陷,高温氧化后该涂层主要包括Mg_2Zr_5O_(12)和(Fe,Mg)(Cr,Fe)_2O_4两种晶相;由于Al_2O_3的阻氧作用,NiCrAlY/Al_2O_3/ZrO_2涂层具有最佳的抗高温氧化性能;NiCrAlY/ZrO_2涂层层间材料的热膨胀系数呈梯度变化,表现出最佳的抗热震性能。     

反应球磨烧结制备Al_2O_3/Cu复合材料的组织与性能

以铜铝合金粉为原料,利用反应球磨并结合放电等离子烧结工艺制备了Al2O3/Cu复合材料,研究了球磨不同时间后合金粉的形貌、物相以及铝含量对复合材料组织与性能的影响。结果表明:铜铝合金粉球磨20h后,生成了粒径为2~5μm的类球状颗粒,Cu相衍射峰发生明显的宽化,在铜基体中原位生成了纳米α-Al2O3颗粒相;Al2O3颗粒的尺寸及其在基体中的分布与铝含量有关,随着铝含量增加,Al2O3颗粒逐渐长大、富集甚至团聚;复合材料的相对密度和导电率均随着铝含量的增加逐渐降低,显微硬度则逐渐升高;当铝的质量分数为0.7%时,复合材料具有最佳的综合性能。     

超声辅助电火花粉末沉积WC-Ni金属陶瓷涂层的微观结构及摩擦学性能

针对传统电火花沉积工艺中工具电极预制成本高、工艺复杂、材料选择范围受限等问题,提出了一种超声辅助电火花粉末沉积(Ultrasonic-assisted electro-spark powder deposition,UEPD)的新方法.利用UEPD工艺成功地在316L不锈钢基材上制备了 WC-Ni金属陶瓷涂层.所制备的...     

涂层结构和表面的优化设计对硬质合金涂层刀具寿命影响的研究

采用中、高温连续复合化学气相沉积技术(MHT-CVD)在硬质合金刀具上沉积了经过结构优化的厚膜α-Al2O3涂层,并对涂层表面进行了抛光处理,通过扫描电镜和表面粗糙度测量表征了涂层的微观结构和表面质量,并对经过优化的涂层硬质合金刀具进行了切削测试。研究表明,经过优化的涂层刀具在表面质量和使用寿命上有了较大幅度的提升。     

复合电沉积α－Al_2O_3／Cu复合材料磨损特性的研究

对用复合电沉积法制备的α－Ａｌ２Ｏ３／Ｃｕ复合材料进行了磨损特性的研究。结果表明，α－Ａｌ２Ｏ３颗粒的粒径、形貌及其含量对复合材料的耐磨性有显著影响。粒径３μｍ的球形α－Ａｌ２Ｏ３含量越多，复合材料的耐磨性越好。磨损形式为粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损三种，以疲劳磨损为主。     

PCVD直流脉冲沉积温度对TiN／TiSiN复合涂层高温氧化性能的影响

采用工业用直流脉冲等离子体增强化学气相沉积（PCVD）法在硬质合金刀具材料上制备了TiN／TiSiN复合涂层。对比研究了TiN及不同温度制备的TiN／TiSiN复合涂层高温抗氧化性能。研究表明：含有非晶阻隔抗氧化结构si3N。的TiN／TiSiN复合涂层高温氧化性能远高于TiN涂层,TiN／TiSiN复合涂层提高到800℃,仍可避免出现较大面积氧化及脱落;PCVD直流脉冲沉积制备温度对涂层高温抗氧化能力有重要影响,550℃沉积制备的致密、均匀、颗粒小的复合涂层高温氧化性能最佳,600℃次之,500％最差。     

复合电铸Ni-La2O3纳米复合材料的组织结构和性能

采用复合电铸工艺制备了不同La2O3纳米颗粒含量的Ni—La2O3纳米复合材料，用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析了纳米复合材料的表面形貌及组织结构，与电沉积纯镍作对比研究了纳米复合材料的显微硬度和耐磨损性能。结果表明，由于La2O3纳米颗粒的存在，导致Ni-La2O3纳米复合材料的组织结构发生了改变，它比纯镍沉积层具有更高的显微硬度及耐磨性，且La2O3纳米颗粒质量分数越大，纳米复合材料的显微硬度越高，耐磨性越好。     

沉积气压对W-S-C复合薄膜结构和摩擦学性能的影响

采用磁控溅射方法制备W-S-C复合薄膜,研究沉积气压对薄膜结构和摩擦学性能的影响。结果表明,复合膜以非晶或纳米晶结构生长,沉积气压低时薄膜中C含量高,薄膜结构致密;沉积气压高时薄膜中WSx含量高,薄膜致密性下降。复合膜硬度在HV420～500之间,并且随着沉积气压的增加,硬度逐渐下降。在潮湿大气中的摩擦磨损实验表明,实验载荷越大摩擦因数越小;随着沉积气压的增加,复合膜的摩擦因数先降低后增加;当沉积气压在0.45～0.55 Pa时,复合膜的摩擦因数最低约为0.1,耐磨性能最好。     

高效铣削天然理石时TiCN/Al_2O_3涂层硬质合金刀具的磨损机制研究

采用TiCN/Al_2O_3涂层球头铣刀对天然理石进行高效铣削试验,利用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层刀具的表面磨损形貌并基于能谱检测(EDS)分析刀具表面元素组成,并探讨刀具的磨损机制。研究结果表明,刀具磨损包括黏结磨损、磨粒磨损、氧化磨损和疲劳磨损;涂层刀具开始切削时,刀具后刀面出现粘结物和擦伤,在断续切削冲击的作用下造成后刀具材料的剥落;切削线速度较低时,切削系统振动增强,疲劳裂纹在基体内部的扩展降低了刀具基体强度,极易导致较大面积凿削式磨粒磨损,当切削线速度增大时,稳定阶段的磨损形式由凿削式磨粒磨损转变为擦伤式磨粒磨损,刀具磨损减轻;微振磨损的综合作用加剧了涂层刀具磨损,破坏涂层刀具的切削性能。     

电泳-电镀沉积制备纳米Al_2O_3颗粒增强镍基复合镀层的耐磨性能

先采用电泳沉积工艺在铜基体上均匀沉积了粒径为20 nm的Al2O3涂层,然后采用电镀技术在Al2O3涂层中沉积金属镍,得到具有较高含量的纳米Al2O3增强镍基复合镀层;用扫描电镜及附带的能谱仪分析了镀层的表面形貌及成分,研究了镀层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并对其磨损机理进行了探讨.结果表明:相比于纯镍镀层,纳米Al2O3颗粒增强镍基复合镀层的表面更加平整光滑,组织更加致密均匀;镀层中纳米Al2O3颗粒含量对镀层耐磨性能具有显著影响,当其体积分数约为30%时,镀层的耐磨性能最好.     

TiO_2含量对等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2涂层物相组成和力学性能的影响

采用等离子喷涂工艺在灰铸铁基体上制备了4种TiO_2含量不同的Al_2O_3-TiO_2涂层,运用X射线衍射技术,并结合Rietveld全谱拟合方法,对不同涂层中的物相进行定量分析;采用显微硬度测试和拉伸试验研究TiO_2含量对涂层力学性能的影响。结果表明:Al_2O_3-3%TiO_2涂层中存在大量的γ-Al_2O_3相、α-Al_2O_3相以及少量的非晶相;在Al_2O_3-13%TiO_2涂层中,非晶相含量出现最大值,并有Al_2TiO_5相形成;随着TiO_2含量进一步增加,非晶相含量降低,Al_2TiO_5相含量增加,在Al_2O_3-40%TiO_2涂层中只存在α-Al_2O_3和Al_2TiO_5相;随着TiO_2含量增加,涂层的显微硬度降低,但涂层的结合强度升高,这与涂层中Al_2TiO_5相的含量有关。