钛合金表面反应电火花沉积Ti(CN)涂层研究

利用自行研制的反应电火花沉积系统,以石墨为电极,以工业氮气为保护气,在TC4钛合金基体上原位反应合成了Ti(CN)金属基陶瓷复合涂层。利用SEM分析了涂层单沉积点表面形貌和组织结构,利用X射线仪测定了涂层的物相组成,利用XPS分析了涂层表面元素组成,利用SEM和AES分析了涂层断面形貌、结合状态和元素组成;结果表明,涂层表面单沉积点形貌呈不规则的"溅射状",涂层主要由呈球块状晶和枝晶的TiC0.51N0.12相、Ti0.80V0.20相和C相组成且晶块平均尺寸为626nm,涂层与基体的结合致密,呈冶金结合。

PCVD法沉积Ti(CN)涂层及其抗氧化性研究

应用 PCVD技术 ,以金属有机物 TPT作钛源在 H13模具钢表面沉积 Ti(CN)涂层 ,研究了不同工艺参数对涂层组织和性能的影响 ,并对涂层的抗氧化性进行了试验。结果表明 ,采用适当的沉积温度、压力及氮气流量 ,可以在 H13钢表面得到以 Ti(CN )为主的致密涂层 ,在沉积温度 5 0 0℃时达到最高硬度 HV 176 0 ,涂层在 6 0 0℃以下具有良好的抗氧化性。

Ti(CN)含量对硬质合金梯度结构和性能的影响

采用分段烧结的试验工艺,通过改变原料中Ti(CN)的含量来研究Ti(CN)含量对硬质合金梯度结构和性能的影响,主要从Ti(CN)含量对合金在梯度烧结后及涂层后机械性能、梯度结构的变化情况等方面进行了探索。试验表明:随着Ti(CN)含量增多,合金的梯度层厚度略为减薄,且合金的硬度提高,磁力增大,强度和密度减小。

PCVD法在模具钢表面沉积Ti(CN)涂层的研究

应用PCVD技术 ,以金属有机物钛酸丙酯 (TPT)代替TiCl4作钛源 ,在H13模具钢表面沉积Ti(CN)涂层 ,研究了不同工艺参数对涂层组织和性能的影响。试验结果表明 ,采用适当的沉积温度、压力及氮气流量 ,可以在H13钢表面得到以Ti(CN)为主的致密涂层 ,显著提高模具的表面硬度和使用寿命。

纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结过程中的相成分变化

采用在不同温度下真空烧结和X射线衍射研究纳米Ti(CN)基金属陶瓷在烧结过程中的相成分演变。研究结果表明:纳米Ti(CN)基金属陶瓷在900℃后,Mo2C和TaC由于扩散而发生固溶反应;在1 200℃前,Mo2C和TaC固溶反应结束,两相均消失;WC在1 100℃后,开始由于扩散而发生固溶反应,在1 250℃前消失;在1 250℃后,合金中只有Ti(CN)和Ni(Ni+Co)两相存在;与纳米Ti(CN)基金属陶瓷不同,微米Ti(CN)基金属陶瓷中的WC在1 200℃后,由于扩散而发生固溶反应,在1 300℃消失;纳米Ti(CN)基金属陶瓷在固相反应完成之前,随着烧结温度的升高,硬质相和粘结相的晶格常数增加。

金属有机物PCVD法沉积Ti(CN)涂层

应用PCVD技术,以金属有机物TPT作钛源在H13模具钢表面沉积Ti(CN)涂层,研究了不同工艺参数对涂层组织和性能的影响,并对涂层的抗氧化性进行了实验。结果表明,采用适当的沉积温度、压力及氮气流量,可以在H13钢表面得到以Ti(CN)为主的致密涂层,在沉积温度500℃时达到最高硬度HV1760,涂层在600℃以下具有良好的抗氧化性。

纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结过程中的组织结构演变

用分段真空烧结、背散射扫描电镜、透射电镜和能谱分析等手段研究纳米Ti(CN)基金属陶瓷在烧结过程中的组织结构演变。结果表明:纳米Ti(CN)粉末金属陶瓷在1 200℃以后开始发生剧烈的固相反应,纳米Ti(CN)粉末与M反应形成富M(M=Mo,W,Ta)的(Ti,M)(CN)固溶体为核,贫M的(Ti,M)(CN)固溶体为环的“亮芯黑环结构”,在1 350℃即可获得致密的合金。而微米金属陶瓷中Ti(CN)粉末颗粒很少参与固溶反应而成为核,富钨和富Mo的固溶体为环,形成“黑芯亮环结构”,烧结温度在1 400℃以上才能获得致密合金。

纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结收缩和化学成分的变化

采用分段真空烧结和化学分析等研究了纳米Ti（CN）基金属陶瓷压坯在烧结过程中的收缩行为、化学成分和性能的演变。实验表明：纳米混合料的压坯在低温下由于压制应力释放和剧烈的还原脱气（氧）反应造成压坯膨胀；压坯中出现液相的温度比微米Ti（CN）粉末压坯的要低50℃。由于高温氮的分解，造成合金在温度达到1400℃以后不但不收缩，反而膨胀；纳米Ti（CN）混合料压坯中的总碳含量和氧含量在600℃后逐步下降；压坯中的氧含量在1100～1300℃时迅速下降，压坯中的氮含量在1100℃以后才开始下降，在液相出现前形成高峰，氮含量越高，氮的损失越大。纳米混合料的压坯必须经过压力烧结后才能获得高致密的合金，其断裂韧性要比微米金属陶瓷提高50％。

Ti(CN)基金属陶瓷饱和磁化强度和矫顽磁力的研究

用X射线衍射、背散射电子像、钴磁计、矫顽磁力计等分析手段研究了真空烧结Ti(CN)基金属陶瓷合金的成分、晶格常数与其饱和磁化强度及矫顽磁力的关系。试验结果表明:金属陶瓷合金的饱和磁化强度和矫顽磁力随着合金中碳、氮、氧总含量的增加而增大;金属陶瓷的饱和磁化强度和矫顽磁力具有很强的正相关性。饱和磁化强度能用来表征金属陶瓷合金中碳、氮和氧总量的变化;矫顽磁力不能作为评价金属陶瓷硬质相颗粒大小的判据。金属陶瓷合金的饱和磁化强度与钴镍粘结相固溶体的晶格常数成反比;合金中碳、氮、氧总含量较低时,金属陶瓷合金没有磁性。

VC对微米级Ti(CN)基金属陶瓷微观结构和力学性能的影响

VC对于制备微米级的Ti(CN)基金属陶瓷,能够起到控制Ti(CN)晶粒长大的作用,并且能够使烧结体中晶粒粒度分布变得均匀。在液相烧结过程中,由于瓦尔德熟化效应使Ti(CN)晶粒长大,Ti(CN)晶粒的长大又分为连续长大和不连续长大。关于VC的抑制机理,目前还没有明确的结论,但有三种比较有代表性的说法:吸附机制、溶解机制和偏析机制。随着VC添加量的增加,Ti(CN)基金属陶瓷的抗弯强度呈现先升后降的趋势;VC的加入使材料的硬度减小。

多元Ti(CN)膜的制备和性能研究

为研究多元Ti(CN)膜层 ,用空心阴极离子镀方法 ,通入不同比例C2 H2 和N2 反应气体 ,以研究反应气体流量变化对膜层性能的影响 ,筛选出C2 H2 与N2 的最佳比例 ,确定镀膜的最佳工艺参数 ,并对最佳工艺条件下的膜层进行了硬度和膜基结合力等的测试 ,用X衍射仪、电镜、金相显微镜等对膜层的微观组织结构进行了分析 .结果表明 :镀膜工艺可行 ,膜层性能优异 ,膜基结合好 。

纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结过程中的结构和相变

用分段真空烧结、X射线衍射和背散射扫描电镜研究了纳米Ti(CN)基金属陶瓷在烧结过程中的结构和相成分的演变。结果表明:纳米Ti(CN)基金属陶瓷在900℃以后,Mo2C和TaC开始由于扩散,与Ti(CN)发生固溶反应,在1200℃以前,Mo2C和TaC固溶反应结束,两相均消失。WC在1100℃以后,开始由于扩散,与Ti(CN)发生固溶反应,在1250℃以前消失。在1250℃以后,合金中只有Ti(CN)和Ni(Ni+Co)两相存在。纳米Ti(CN)粉末与M(M=Mo,W,Ta)反应形成富M的(Ti,M)(CN)固溶体为核,贫M的(Ti,M)(CN)固溶体为环的"亮芯黑环"环形结构,在1350℃即可获得致密的合金。

Ti(CN)/TiC/Al_2O_3/TiN多层涂层的结构和界面结合力研究

采用中温、高温复合化学气相沉积技术(MHCVD)在WC-(6%wt)Co硬质合金基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN多层陶瓷涂层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和数显显微硬度计等手段分析多层陶瓷涂层的表面及断面形貌、物相组成、显微硬度;采用表面划痕实验,结合形貌观察及X射线能谱分析(EDS)研究多层陶瓷涂层/硬质合金基体的界面结合力及其影响因素。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN多层陶瓷涂层结构均匀致密,涂层后硬质合金的显微硬度明显提高,约2600 HV,多层陶瓷涂层与基体界面结合良好,划痕实验显示临界载荷高达105 N,多层陶瓷涂层界面间的原子扩散作用对涂层/基体界面附着力有较大贡献,而涂层内部少量Ti2O3、W6Co6C等物相的存在对提高界面结合力也有帮助。

真空多弧离子镀制备Ti(CN)涂层及其性能研究

采用真空多弧离子镀技术在X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢表面沉积Ti(CN)涂层,研究了涂层的组织和性能,并对涂层的抗热震和抗氧化性进行了研究。结果表明,采用适当的沉积温度、压力及N2流量,可以在X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢表面得到以Ti(CN)为主的致密涂层,在沉积温度400℃时,该涂层的最高硬度可达2438.7HV0.025,涂层在650℃以下具有良好的抗氧化性能,在700℃以下具有良好的抗热震性能。

PCVD－Ti（CN）膜的工艺及应用研究

通过正交试验对ＰＣＶＤ－Ｔｉ（ＣＮ）膜的镀膜工艺参数进行了优化，得到一可制备高硬度、高结合牢度和高沉积速率的Ｔｉ（ＣＮ）膜的工艺参数。试验表明，在用ＰＣＶＤ法沉积Ｔｉ（ＣＮ）膜的过程中，ＣＨ４的流量是一个重要的控制参数。过多的ＣＨ４会给Ｔｉ（Ｃｘ）膜带来不利影响。氩气虽然可以提高Ｔｉ（ＣＮ）膜的沉积速率，但降低了膜－基的结合牢度。其冷挤压模具应用结果表明，用优化工艺镀Ｔｉ（ＣＮ）膜的模具可比镀ＴｉＮ膜的模具提高寿命２～４倍；与未镀膜的模具相比，可提高寿命１０倍以上。

Ti(CN)和V(CN)细化剂对工业纯铝晶粒细化效果的对比

采用自制的Ti(CN)和V(CN)粉体晶粒细化剂,研究了其对工业纯铝的晶粒细化能力,提出了其细化机理。结果表明,Ti(CN)和V(CN)粉体晶粒细化剂对工业纯铝有明显的细化效果,且V(CN)的细化能力比Ti(CN)的更强一些。

MOPCVD制备Ti(CN)硬膜研究

采用金属有机物四异丙基钛 (Ti[OC3 H7]4 )为钛源 ,在辅助加热PCVD设备上进行沉积Ti(CN)涂层研究。并对涂层进行了显微硬度测量、扫描电镜观察和X射线衍射分析。结果表明 ,此法制备的Ti(CN)涂层其显微硬度可达 15 6 80N/mm2 。Ti(CN)涂层仍为柱状晶结构 ,Ti(CN)晶体的d(2 0 0 )值随着炉温和氢、氮比的变化而变化。切削实验证明 ,6mm高速钢钻头经MOPCVD Ti(CN)涂镀后提高使用寿命 7 3倍 ;经MOPCVD Ti(CN)涂镀的6 5mm×2 2mm× 5mm直齿三面刃铣刀使用寿命是非涂镀的 8倍。

Al_2O_3/Ti(CN)复合刀具材料的制备及切削性能研究

利用热压烧结工艺制备出Al2 O3 /Ti(CN)复合陶瓷刀具材料。测得该材料的平均抗弯强度为 82 0MPa ,平均断裂韧性为 7.4MPa·m1/ 2 ,维氏硬度为 2 0 .4GPa。通过与陶瓷刀具材料LT5 5、SG4的切削性能进行对比试验 ,发现其连续切削淬硬钢的性能高于SG4,但耐磨性能比LT5 5稍低 ,是一种适合连续切削铸铁与淬硬钢、尤其适合断续切削淬硬钢的刀具材料。

Ti(CN)基金属陶瓷压坯在烧结过程中的成分变化

采用化学分析、X-射线衍射(XRD)等方法,研究了Ti(CN)基金属陶瓷压坯分别在氢气和真空中脱胶,然后在真空烧结过程中的化学成分和相成分变化。金属陶瓷压坯在氢气中脱胶的总碳含量比在真空中脱胶的总碳含量低0.4%～0.5%,当烧结温度在1100～1300℃之间时,碳含量和氧含量快速降低;在1300℃时形成氮分解峰,在液相出现后,氮分解基本上停止;当烧结温度在1500℃以上时,氮又开始分解。TaC和Mo2C在900℃开始固溶反应,在1200℃消失,WC在1300℃消失。

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。