热障涂层材料制备及失效机理的研究进展

热障涂层具有隔热、抗氧化、防腐蚀的作用,应用于受高温氧化和高温气流冲蚀的汽轮机、柴油发电机、喷气式发动机等热端部件上,不仅提高工作温度,而且可以提高效率、延长使用寿命,具有极其重要的研究意义。本文综述了热障涂层的研究进展,介绍了热障涂层的制备工艺及其特点,概述了目前使用的热障涂层的特点及其缺陷,展望了新型热障涂层的发展趋势。

阴极电弧离子镀TiAlSiN涂层的高温抗氧化性能研究

采用阴极电弧离子镀工艺在硬质合金基体表面沉积TiAlSiN涂层,在箱式电阻炉内对涂层进行了高温抗氧化实验,分析了涂层高温氧化后的表面形貌、断口形貌以及组织成分,并将TiN、AlTiN涂层式样的氧化行为进行对比。结果表明:800℃时,TiN、AlTiN涂层均已受到不同程度的氧化破坏,TiN涂层已经失效,TiAlSiN涂层的断口组织均匀,连续性好。通过能谱分析,引入Si元素涂层表面氧化率低于TiN、AlTiN涂层,使得TiAlSiN涂层的抗氧化性能更好。同时,TiAlSiN涂层在1000℃开始发生氧化破坏,基体边缘受损。

PVD涂层刀具高速铣削CoCrMo合金的性能研究

目的为了提高涂层硬质合金刀具的切削性能,研究了物理气相沉积PVD法制备的涂层硬质合金铣刀在高速干式环境下的铣削性能。方法采用阴极电弧技术制备了TiN、TiAlN以及TiAlSiN涂层硬质合金铣刀刀头,通过一同沉积涂层的硬质合金圆片,间接测量得出涂层的显微硬度、厚度和平均摩擦系数,并以CoCrMo合金为切削对象,进行了PVD涂层与无涂层刀具高速铣削下的对比试验。结果TiAlSiN显微硬度最高达3800HV,摩擦系数达0.3,TiAlN涂层平均膜厚为2μm,间接测得TiN、TiAlN以及TiAlSiN涂层的结合力依次为60、58、42N。在三者的切削性能中,TiAlSiN涂层的切削性能比TiAlN和TiN涂层的好,同等切削参数时,TiN刀具的高速铣削时间最短,TiAlSiN涂层的平均磨损值为0.1895,TiN的平均磨损值为0.3047。结论涂层中添加Al、Si,极大地提高了刀具的使用性能,改善了刀具切削过程中的耐磨性、红硬性,极大地延长了刀具的使用寿命。TiAlSiN涂层的硬度高,耐磨损性好,切削性能好,适合高速铣削加工。