复合涂层在高速钢钻头上的应用

高速钢刀具韧性好,不易折断和崩刃,对高速钢刀具进行PVD涂层可大幅提高其切削寿命。采用TiN、AlCrN、TiN+AlCrN三种PVD涂层高速钢钻头在相同钻削条件下进行对比分析,研究表明,相对于单一涂层,TiN+AlCrN复合涂层钻头的寿命更高,在部分工况下可以代替硬质合金钻头。

TiAlN涂层高速钢刀具的制备及钻削性能研究

研究综合采用了电子枪等离子增强、非平衡磁控溅射和多弧离子镀3种物理气相沉积(PVD)技术,在高速钢麻花钻上沉积TiAlN单层涂层。对涂层的硬度、涂层与基体的结合强度、微观形貌进行了测试及分析,并将TiAlN涂层高速钢麻花钻对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行干态钻削试验。结果表明,在高速钢麻花钻基体上所制备的TiAlN涂层具有良好的力学性能,可以使高速钢麻花钻的使用寿命提高4倍以上。

高速钢上TiN涂层残余应力的曲率测试和有限元分析

采用多弧离子镀在W6Mo5Cr4V2高速钢上沉积五种不同厚度TiN涂层,用曲率法和有限元法研究TiN涂层残余应力和构成。结果表明涂层厚度对其残余应力有很大影响,特别是对本征应力。当涂层厚度从3μm变化到11μm时,TiN涂层总残余应力分布在-3.12～-2.29GPa之间;热应力分布在-1.96～-1.92GPa之间;本征应力分布在-1.17～-0.37GPa之间。其中热应力所占的比例较大,约占62%～68%。当膜基比ξ<0.017时,总残余应力随ξ的增加呈非线性增加;当ξ=0.017时,该值达到最大值-3.12GPa;当ξ>0.017时,该值随ξ的增加而下降。造成这种变化的主要原因是涂层本征应力受涂层结构影响较大,随着涂层厚度的增加,涂层中孔洞、过冷液滴以及界面微裂纹等缺陷也随之增加,导致涂层中本征应力得到有效释放。

电热定向爆炸制备高速钢涂层的试验研究

采用电热爆炸定向喷涂工艺在 4 5钢基体上制备W6Mo5Cr4V2 (M2 )高速钢涂层。借助扫描电镜、显微硬度计分别对涂层显微组织、孔隙率、涂层基体界面结合以及涂层的硬度进行了测试。结果表明 ,电热爆炸定向喷涂制备的涂层组织晶粒明显细化 ,涂层孔隙率低 ;涂层与基体界面为冶金结合 ,且结合良好 ,存在一个熔合区 ;涂层硬度均明显高于W6Mo5Cr4V2喷涂材料原始硬度 ,最高达到 95 4HV。

采煤机截齿堆焊高速钢涂层的研究

通过堆焊技术将高速钢耐磨焊条涂覆在截齿基体上 ,使涂层与基体成为冶金结合。试验证明涂层成分类似于高速钢 ,这些成分通过固溶强化、位错强化、弥散强化、细晶强化等方式使涂层具有较高的硬度与耐磨性。最终的涂层组织由网状莱氏体、马氏体、回火马氏体、下贝氏体。

TiAlN涂层的退除对高速钢基体界面性能的影响

本论文采用化学方法退除高速钢(HSS)基体上的硬质涂层。采用金相显微镜和光电子能谱(XPS)分析了HSS基体涂覆涂层前和退除涂层后表面形貌和成分变化。发现镀有Ti Al N涂层的HSS在35℃,1.52 mol葡萄酸钠(GA)、30 mol 30%H_2O_2、0.45 mol三聚磷酸钠(STPP)、13 mol Na OH组成的碱性退镀液中反应80 min后,Ti Al N系涂层能被退除掉,且HSS基体表面光亮。通过对退镀后基体表面XPS定性分析发现,基体表面Ti、Al元素含量为零,涂层退除干净,溶液对基体腐蚀很小。

TiN涂层高速钢刀具的磨损特性及磨损规律

探讨了ＴｉＮ涂层高速钢刀具的磨损特性和磨损扩展规律，分析了涂层在各磨损阶段所起的不同作用，并说明了使用涂层刀具时应注意的一些问题。

高速钢基体表面金刚石涂层研究的进展

高速钢衬底上生长金刚石非常困难。分析了高速钢衬底上生长高质量金刚石涂层的不利因素,综述了国内外消除不利因素所采取的措施和研究趋势,比较了预处理方法和沉积温度对金刚石涂层质量的影响,并在此基础上提出了低温条件下在高速钢刀具表面制备高质量金刚石涂层的新方法。

GDL-4高速钢表面TiAlN涂层磨损性能研究

应用非平衡磁控溅射离子镀在低成本高速钢GDL-4进行TiAlN镀层,使用MMS-2A屏显式磨损试验机对涂层滑动磨损性能进行研究,考察了不同的载荷下磨损量和摩擦系数。对比试验表明,随着载荷的增加,GDL-4钢TiAlN涂层磨损量和摩擦系数增加均较小,与W6Mo5Cr4V2钢TiAlN涂层相当,且明显低于未涂层GDL-4。采用SEM对磨损形貌观察发现,GDL-4钢TiAlN涂层磨损失效为层状剥落和轻微的塑性变形共同作用的结果,而GDL-4未涂层表面以犁沟磨损为主。结果表明GDL-4钢TiAlN涂层耐磨性能和W6Mo5Cr4V2钢TiAlN涂层相当。

W6Mo5Cr4V2Al高速钢表面TiAlN涂层的制备与性能研究

采用多弧离子镀技术在W6Mo5Cr4V2Al高速钢表面制备了TiAlN涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析和显微硬度计等分析测试手段对TiAlN涂层的组织和性能进行了研究。结果表明:TiAlN涂层的硬度随着涂层厚度的增加而逐渐增加。

PVD涂层高速钢微钻用于铝合金钻削性能研究

为了提高高速钢微细钻头的钻削质量,研究了物理气相沉积(PVD)涂层高速钢微细钻头在高速干式环境下钻削铝合金时的钻削性能。应用PVD离子镀技术在直径0.2 mm的高速钢微细钻头上制备Ti Al Si N、DLC、Ti N和Al Ti N 4种涂层,并通过同时沉积涂层的高速钢圆盘间接测量得到涂层的显微硬度、厚度和平均摩擦系数。以6061铝合金为被加工零件对涂层的实际加工性能进行了试验测试,得到了已钻取孔的表面形貌、直径和角磨损量。通过VHM-I04显微硬度计在0.49 N下测定,DLC涂层微钻的显微硬度为2 800,摩擦系数为0.05,钻削效果在所有涂层微钻和未涂层微钻中最好。因与高速钢基体结合差,导致Ti Al Si N涂层容易脱落、微钻磨损快,故Ti Al Si N涂层不适合沉积在微钻表面。

高速钢钻头电火花沉积Ti(C,N)/Al_2O_3复合涂层的组织及切削性能

目的在高速钢钻头表面电火花沉积Ti（C，N）／A12 O3复合涂层，以提高其切削性能。方法利用电火花沉积技术，以Ti（C，N）／A1 2O3作为电极材料，在高速钢钻头表面制备Ti（c，N）／A12 O3涂层，考察涂层的物相组成、组织形貌及横截面硬度分布，并进行切削试验。结果涂层组织均匀，厚度约32～36μm，物相主要为C0.3 N0.7 Ti，A12O3，A1Ti3，Fe7W6，Fe4N，TiN和A1N，平均硬度是基体高速钢的2．6倍。结论在高速铜钻头表面制备Ti（C，N）／A12O3涂层可以提高刀具的切削性能，延长其使用寿命。

高速钢涂层刀具的切削和摩擦磨损性能研究

采用非平衡磁控溅射离子镀方法对高速钢刀具表面进行了涂层沉积处理,研究了表面涂层的显微形貌、物相组成和涂层的摩擦磨损性能,并对比分析了涂层对刀具切削性能的影响。结果表明,高速钢表面的涂层组织致密、均匀,与基体冶金结合良好;不同偏压下涂层的物相均为Cr、Cr_2N、Cr N和Fe_3Mo_3N;600℃以下使用时高速钢刀具表面涂层具有较高的抗热摩擦磨损性能,600℃以上时抗热摩擦磨损性能相对较差;该涂层可以对刀具切削刃起到良好的保护作用,并可以抑制或者减少刀具的磨损。

W18Cr4V高速钢衬底CVD金刚石涂层沉积技术研究

研究了通过热丝CVD法在施加了Ni-P/Cu复合中间过渡层的W18Cr4V高速钢衬底表面进行金刚石涂层的沉积技术以及不同压力条件对沉积出的CVD金刚石涂层质量的影响。最后通过扫描电镜分别对Cu、Ni-P以及不同反应压力下沉积的金刚石涂层的表面形貌进行了检测分析,通过XRD、拉曼光谱仪、洛氏硬度仪对金刚石涂层性能进行检测分析。结果表明:Ni-P/Cu复合中间过渡层可以明显的抑制Fe、Co的催石墨化作用。在此基础上通过沉积参数的优化,在W18Cr4V高速钢衬底表面成功沉积出高质量的CVD金刚石涂层。压力为4 kPa条件下沉积的CVD金刚石涂层较5 k Pa的金刚石颗粒晶型明显、分布致密。

TiN涂层高速钢摩擦学特性的研究

深入探讨了ＴｉＮ涂层高速钢在边界润滑摩擦磨损状态下的特殊现象，并初步搞清楚ＴｉＮ涂层高速钢刀具在切削过程中的磨损机理．在含硫润滑剂作用下，ＴｉＮ涂层表面受化学腐蚀，电化学腐蚀磨损，而反应边界膜在摩擦副之间起到部分隔离金属直接接触，避免ＴｉＮ涂层发生机械摩擦磨损的作用；在切削过程中，在ＴｉＮ涂层高速钢刀具的刀－屑接触边界处ＴｉＮ与大气中的氧化合，生成有益的氧化钛，致使ＴｉＮ涂层刀具抗缺口磨损能力较强，但刀－屑接触长度减小，因而易发生刀尖磨损．

氮化钛涂层高速钢刀具磨损特性及磨损规律的研究

本文探讨了涂层高速钢刀具的磨损特性和磨损扩展规律，分析了涂层在各磨损阶段起的不同作用。

激光熔覆无碳Fe-Co-Mo高速钢涂层的组织结构与性能

用水雾化合金粉末为原料,通过同步送粉式激光熔覆技术在40Cr基材上制备无碳高速钢涂层,对涂层的显微硬度、红硬性和抗回火稳定性进行测试和分析,研究工艺参数对涂层形貌及硬度的影响。结果表明,在适宜的参数下能够在基材表面获得无宏观裂纹和气孔的无碳高速钢涂层。涂层致密度高、稀释率低,与基体呈现出良好的冶金结合。涂层熔覆态下显微硬度(HV0.2)达到700,经过600℃下1 h时效后,涂层硬度(HV0.2)明显提升至900。经过4次600℃保温1 h的时效后,涂层硬度(HV0.2)保持在800。此外在600℃保温30 h的长时间回火后,涂层仍然可以保持硬度(HV0.2)达750,相较于常规高速钢ASP2030以及热作模具钢H13具有更加出色的抗回火能力。

高速钢基体表面除油对离子镀涂层制备性能的影响

综合采用了化学法、超声波联合化学法、机械喷砂等多种前处理方法,对高速钢基体样品进行除油处理.分析了其微观形貌及在基体处理前后用离子镀气相沉积技术沉积TiAlN涂层的性能.实验结果表明,在相同的情况下,采用化学试剂,NaOH 0.5%～1.0%;Na2SiO33.0%～4.0%;Na2CO35.0%～10.0%;H2O 100%,温度为60～90℃,时间为5～10 min,除油效果较好,离子镀后涂层与基体的结合力较好.

激光熔覆HSS涂层滚滑动摩擦磨损及热疲劳损伤研究

针对再制造轧辊使用过程中受高压高温作用,轧件易发生复杂的失效行为,文章采用激光熔覆技术在球墨铸铁芯材上制备M4高速钢(high-speed steel,HSS)涂层,利用高温滚滑动摩擦磨损与热疲劳试验机研究HSS涂层的摩擦磨损及热疲劳性能。结果表明:HSS涂层显微组织主要为马氏体、少量残留奥氏体和合金碳化物,涂层维氏硬度为823 HV 0.5,具有良好的耐磨性、耐热性。在滚滑动摩擦磨损形式下,随着表面接触温度的升高,涂层磨损机制发生改变,磨损量逐渐降低。440℃时表现为疲劳磨损和轻微氧化磨损,525℃时表现为氧化磨损和疲劳磨损,580℃时以氧化磨损为主。

激光熔敷制备高速钢涂层

为了利用高速钢的优良性能,拓展其应用范围、降低使用成本,采用同轴送粉激光熔敷技术,在3mm厚的普通用不锈钢侧面制备高硬度的高速钢耐磨涂层,并对熔敷后的试样进行热处理。分析涂层的显微组织,研究热处理制度对涂层显微硬度的影响,测试涂层的耐磨性能。结果表明:涂层热处理前主要为细小等轴晶,组织为淬火马氏体+残留奥氏体+少量碳化物;热处理后主要为回火马氏体+少量残留奥氏体+大量析出碳化物;获得了最佳热处理参数,热处理后涂层硬度大幅度提高,约为基材的2倍;相同磨损条件下,耐磨涂层的磨损失质量仅为基体的1/5。