多弧离子镀TiAlSiN梯度涂层制备及切削性能

针对含Si超硬涂层与基体结合强度不足,切削过程中涂层易发生剥落从而导致涂层刀具切削性能低的问题,采用离子源增强的多弧离子镀技术在硬质合金刀具上制备了不同含Si层梯度结构的TiAlSiN梯度涂层。利用XRD、SEM、OM以及切削试验探讨不同含Si层梯度结构对涂层物相、表面形貌、膜基结合强度、摩擦磨损以及切削性能的影响。结果显示：不同含Si层梯度结构的TiAlSiN涂层主要由固溶的（Ti,Al） N和（Al,Ti） N相组成。其中,低Si直接过渡的TiAlSiN涂层（S3）呈现出较高的硬度、良好的膜基结合力、较低的涂层残余应力和摩擦因数。铣削结果显示,涂层刀具的切削磨损机理主要表现为粘着磨损。当切削速度为80 m/min时,低Si过渡涂层（S3涂层）表现出更高的切削长度（925 m）,显著高于S1涂层的525 m;当切削速度由80 m/min增加至110 m/min时,S3涂层切削长度增加到1650 m。对含Si刀具涂层进行梯度设计,可有效提高涂层的膜-基结合强度和涂层刀具的切削性能。     

模具钢TiAlN和TiAlSiN涂层的制备及性能

采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在H13(4Cr5MoSiVl)热作模具钢和Cr12MoV冷作模具钢表面制备了TiAlN和TiAlSiN涂层.通过X射线衍射仪、扫描电镜、划痕仪和电化学工作站等分析了TiAlN和TiAlSiN涂层的微观结构、形貌和综合性能.结果表明:涂层表面较平整致密,截面无明显裂纹、孔洞等缺...     

TiAlN,TiAlSiN涂层的制备及其切削性能

目的研究TiAlN及TiAlSiN涂层的微观结构及力学性能,以及硬质合金涂层刀具切削SUS304不锈钢的切削性能及磨损行为。方法采用阴极电弧离子镀技术在硬质合金试片及铣刀上分别制备纳微米TiAlN及TiAlSiN涂层。通过X射线荧光测量系统测量涂层的厚度,用扫描电镜(SEM)观察涂层表面形貌,用能谱仪(EDAX)分析涂层元素成分,用X射线衍射(XRD)分析涂层晶相结构,用纳米压痕仪表征涂层硬度,用洛氏硬度计定性测量涂层结合力,通过高速铣削试验探究涂层刀具的切削性能及磨损行为。结果 TiAlN及TiAlSiN涂层的厚度分别为3.32μm和3.35μm,表面致密、光滑,高分辨率(20 000×)下观察到涂层表面有液滴、针孔及凹坑存在。Si元素促进了Ti N(200)晶相的生长,晶粒尺寸减小,硬度增加。TiAlN及TiAlSiN涂层的显微硬度分别为29.6 GPa及37.7 GPa,结合力分别满足VDI-3198工业标准的HF3和HF1等级。在130 m/min的高速切削条件下,TiAlSiN涂层刀具寿命约为未涂层刀具的5倍,TiAlN涂层刀具的1.5倍。结论 Si掺杂制备的TiAlSiN涂层具有高的硬度及良好的抗粘附性,更适用于不锈钢材料的高速切削加工。     

多层梯度结构对TiAlSiN涂层摩擦磨损性能的影响

为提高304不锈钢耐磨损性能,采用磁过滤阴极弧等离子体沉积的方法制备TiAlSiN多层梯度涂层,研究多层梯度结构对涂层摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕仪和划痕仪等方法对涂层的表面形貌、物相结构以及力学性能进行表征,并通过MST-3001摩擦磨损试验仪测试不同结构涂层的摩擦磨损性能。结果表明:与TiAlSiN单层涂层相比,TiAlSiN多层梯度涂层具有更高的结合力和韧性;两种涂层的摩擦因数和磨损率都远小于304不锈钢,其中TiAlSiN多层梯度涂层具有比单层涂层更低的磨损率,磨损率由2.6×104μm3/(N·m)降至8.5×103μm3/(N·m),降低了67.8%,TiAlSiN多层梯度涂层磨痕表面光滑致密,主要磨损机制为轻微粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损的协同作用。     

超声辅助TiAlN和TiAlSiN涂层刀具切削不锈钢性能的研究

研究了不同涂层铣刀在超声振动辅助作用下切削304不锈钢的切削性能,如磨损情况、刀具寿命、工件表面质量以及切削力.分别采用未涂层、TiAlN、TiAlSiN涂层铣刀结合超声刀柄进行铣削实验;对比研究不同影响因素耦合下的切削性能;采用超景深三维视频显微镜表征刀具后刀面磨损情况;采用粗糙度测量仪测试工件表面粗糙度;采用扫描电...     

真空热处理对多弧离子镀TiAlSiN涂层性能的影响

为提高TiAlSiN涂层的力学性能,研究了真空热处理对多弧离子镀TiAlSiN涂层微观组织和力学性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、自动划痕仪、纳米压痕仪、摩擦磨损测试仪等表征其表面形貌、物相组成和力学性能。结果表明:热处理引起了涂层的晶格畸变,降低了TiN固溶体相的平均晶格常数,导致其衍射峰向高角度偏移;热处理会粗化涂层表面,并导致TiAlSi中间过渡层界面消失。经过800℃热处理后,涂层的纳米硬度和结合力达到最大值,分别为35.01 GPa和54.45 N;涂层的平均摩擦因数最小,由热处理前的0.679降低至0.372,比热处理前下降了约45.2%。     

基于扩散试验的热锻模具涂层性能模拟研究及应用

针对企业实际生产中遇到的热锻模具磨损严重的问题,采用阴极电弧离子镀设备在热锻模具上制备了CrAlN、TiAlZrN、CrTiAlSiN和ZrTiAlCrSiN这4种梯度涂层。经过测试,ZrTiAlCrSiN梯度涂层在硬度、摩擦因数、结合力方面均表现一般,但搭载ZrTiAlCrSiN梯度涂层的热锻模具可将使用寿命提高2倍以上,有着突出的性能表现。利用自制静态扩散装置,借助扫描电子显微镜、显微维氏硬度仪、划痕仪及摩擦磨损试验机,分析了经过高温处理及Fe元素扩散后的涂层硬度、摩擦因数和结合力的变化情况。研究结果表明:Fe元素扩散会降低涂层的硬度、增加涂层的摩擦因数、弱化涂层的使用性能。最终试验结果与理论分析吻合较好,研究结果为热锻模具涂层的设计和评价方法提供了参考。     

PVD涂层工业化应用及发展现状

结合PVD涂层技术的特点和发展现状,简述了各种表面处理方法的工作原理及其在PVD涂层工业制备过程中的应用。PVD涂层工业制备过程中涉及的表面处理方法主要包括:超声清洗、去毛刺、喷砂、钝化、抛光、脱气及退涂等。结合各种表面处理方法的特点及使用效果,对不同工作条件的待镀产品制定相对应的前、后处理工艺,确保涂层产品质量,大幅提升其工作寿命。     

TiAlSiN涂层刀具高速干车削钛合金磨损机理研究北大核心

TiAlSiN涂层硬质合金刀具材料力学性能较好,探究了TiAlSiN涂层刀具高速干切削钛合金的磨损机理,为改善刀具切削性能、提高加工效率提供指导。采用TiAlSiN涂层硬质合金刀具对TC4钛合金进行高速干车削试验,研究两种切削速度(v=80、120 m/min)下刀具的磨损机理。结果表明:TiAlSiN涂层刀具前刀面主要磨损机理为粘结磨损和氧化磨损,在高速时(v=120 m/min)还存在扩散磨损;TiAlSiN涂层刀具后刀面主要磨损机理为粘结磨损、氧化磨损和磨粒磨损;刀具在v=80 m/min时切削效果更好,切削速度越高,刀具磨损越严重。     

脉冲电弧沉积TiAlSiN涂层及其干式切削性能

为开发适于切削镍基高温合金的刀具涂层,采用脉冲电弧离子镀沉积TiAlSiN涂层,研究Si添加对TiAlN涂层耐磨性、抗氧化性及车削性能的影响。结果表明：Ti_0.45Al_0.45Si_0.10N涂层具有最高的结合力（100 N）和硬度（35 GPa）。800 ℃高温下,Ti_0.40Al_0.40Si_0.20N涂层已经磨穿,而Ti_0.50Al_0.50N和Ti_0.45Al_0.45Si_0.10N的磨损率分别为4.48×10^-6和2.65×10^-6 mm³·N^-1·m^-1;3种涂层都存在粘着磨损,其中,Ti_0.50Al_0.50N和Ti_0.45Al_0.45Si_0.10N涂层分别还发生了磨粒磨损。此外,Si的合金化显著提高了TiAlN涂层的抗氧化性。使用涂层刀具车削镍基高温合金时的寿命长短依次为Ti_0.50Al_0.50N < Ti_0.40Al_0.40Si_0.20N < Ti_0.45Al_0.45Si_0.10N。3种涂层刀具磨损形式以粘着磨损、氧化磨损及磨粒磨损为主。综上,因其优异的力学和耐磨耐氧化性能,Ti_0.45Al_0.45Si_0.10N涂层具有更好车削性能。     

TiAlSiN多元PVD涂层的研究

采用PVD方法在硬质合金基体上制备了不同成分与结构的TiAlN涂层和TiAlSiN涂层。研究了涂层的组织结构和物理性能,分析了Si元素掺杂在TiAlN基涂层中的作用机理及其对涂层性能的影响,并通过切削实验对涂层刀具的使用性能进行了验证。结果表明:在TiAlN基涂层中添加了Si元素获得了明显区别于TiAlN涂层的组织结构,Si元素以Si3N4非晶相形式包覆在TiAlN晶界,一方面起到了细化涂层晶粒尺寸提高涂层硬度的效果,另一方面还可以提高涂层的热稳定性能。切削实验表明,含Si元素的TiAlSiN涂层在许多应用条件下也表现出较TiAlN涂层更优异的使用性能。     

热震对TiAlSiN涂层结构与性能的影响

目的探究TiAlSiN涂层经过不同热震次数后,其组织结构及性能的变化规律及机制。方法采取电弧离子镀技术在单晶硅和M2高速钢(W6Mo5Cr4V2)表面沉积TiAlSiN涂层,采用加热-水淬循环的方法进行热震试验。采用3D表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)表征涂层显微形貌,用金相显微镜测定膜/基结合力,用能谱仪(EDS)分析涂层元素含量变化,用X射线衍射仪(XRD)表征物相结构,用划痕仪和硬度计测量涂层力学性能,用摩擦磨损试验仪、光学显微镜探究涂层摩擦学性能及摩擦磨损机制。结果随着热震次数的增加,涂层表面产生的TiO颗粒尺寸增大,含量增多,粗糙度增加。XRD衍射峰向小角度发生偏移,但仍保持立方结构。涂层的力学性能变差,硬度值由2066HV_(0.025)下降至1447HV_(0.025),结合力由常温的71.8 N下降至33.9 N,结合力等级由常温的HF1降至HF4。此外,30、40、50次热震后,涂层展现出比常温下更优异的耐磨性能,摩擦系数由常温的0.571分别降低至0.427、0.389、0.273,磨损率由常温时的1.4×10~(-14) m~3/(N·m)分别降至1.01×10~(-14)、0.93×10~(-14)、0.71×10~(-14)m~3/(N·m),磨损类型主要为粘着磨损与氧化磨损。结论 TiAlSiN涂层在600℃下具备优异的抗热震性能,多次冷-热循环后仍为立方结构。随着热震次数的增加,TiAlSiN涂层表面质量及力学性能下降,但摩擦磨损试验中,由于涂层表面多次热震形成的氧化物起到润滑效果,有效减缓了涂层与摩擦球的剧烈接触,使TiAlSiN涂层的耐磨减摩性能提高。     

轧机工作辊失效分析

对２０辊轧机上使用的国产Ｃｒ１２ＭｏＶ钢及法国Ｄ２钢工作辊进行了测试,并且比较了两种轧辊的测试结果,在此基础上,分析了国产工作辊在使用中产生裂纹及塑性弯曲变形失效的原因。     

基片偏压占空比对多弧离子镀TiAlSiN涂层形貌及力学性能的影响

目的采用多弧离子镀膜技术在硬质合金基体表面沉积TiAlSiN涂层,研究占空比参数对TiAlSiN涂层的表面形貌和力学性能的影响。方法使用扫描电子显微镜对涂层的形貌进行观察,使用自动划痕仪、纳米压痕仪对涂层的力学性能进行检测。结果占空比在10%~70%范围内增加,离子轰击得到加强,涂层表面得到很好的改善,大颗粒与微坑缺陷数量逐渐减少。当占空比增大到90%时,大颗粒和微坑缺陷数量反而增多。结论随着占空比的增加,纳米硬度、弹性模量和涂层结合力均先增大后减小,占空比为50%时,分别达到最大值48.15 GPa、518.24 GPa、50.55 N。     

C 掺杂方式对 TiAlSiN 膜层组织及性能的影响

采用电弧离子镀与磁控溅射联合沉积技术,以不同的C掺杂方式在高速钢基体表面制备了C/TiAlSiN多元复合硬质膜层,对膜层的成分、组织结构、显微硬度及摩擦磨损性能进行了表征,并与相同条件下制备的未掺杂TiAlSiN膜进行了对比。结果表明,不同的掺杂方式使得膜层的组织与性能不同,在TiAlSiN硬质膜层的制备过程中实施C掺杂,能够显著优化该膜层体系的组织结构及显微硬度,并大大改善其摩擦磨损性能。     

铝合金表面Al2O3-Ni涂层的制备及耐磨性研究

目的研究Al2O3含量对Al2O3-Ni复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法采用大气等离子喷涂技术,在6082-T6铝合金基体表面分别制备Al2O3含量为30%、50%和70%的30%Al2O3-70%Ni、50%Al2O3-50%Ni、70%Al2O3-30%Ni复合涂层。对三种涂层的显微硬度和摩擦磨损性能进行对比研究,并分析原始粉末和涂层的相组成、涂层组织结构、磨损形貌和磨损机制。结果原始粉末中的部分α-Al2O3相在急冷条件下转变成γ-Al2O3新相,涂层中各衍射峰出现明显的宽化现象,有Al2O3非晶相生成。三种试样均由基体、打底层、涂层组成,基体与打底层之间有明显的分界面,打底层因与涂层化学成分相似使分界面不明显,层与层之间结合良好。涂层的显微硬度明显高于基体,约为基体硬度的4~5倍,且其随着Al2O3含量的增加而增加。在试验条件下,涂层的摩擦系数、磨痕宽度、磨损率均随着Al2O3含量的增加而减小,相较于30%Al2O3-70%Ni涂层,70%Al2O3-30%Ni涂层的摩擦系数降低了13%,磨损率降低了66.7%。30%Al2O3-70%Ni涂层磨损最严重,磨痕表面剥落明显,而50%Al2O3-50%Ni涂层与70%Al2O3-30%Ni涂层磨损后,磨痕表面产生大量即将剥落的"橘皮状"氧化物,磨损机制均为氧化磨损与粘着磨损的混合。结论 Al2O3-Ni复合涂层中增加Al2O3含量可以提高复合涂层的耐磨性。