钛合金表面电弧离子镀TiN/TiAlN多层复合涂层的组织及性能

运用电弧离子镀技术,采用单独的钛、铝靶材,在TC4钛合金表面制备了TiN/TiAlN多层复合涂层,利用SEM、EDS对涂层微观组织进行了分析,并测试了涂层显微硬度和耐磨损性能。结果表明:多层复合涂层厚度约为2.5μm。经镀膜,试样表面粗糙度提高,Ra值为0.541μm。涂层表面Ti/Al原子比约为0.9。涂层表面显微硬度HV0.025为23.5GPa。由于涂层表面硬度高,且多层复合的微观结构使得涂层有优异的结合力与内聚力,使得复合涂层试样的磨损失重大大低于未处理的试样。

电弧离子镀TiN／TiAlN复合涂层摩擦磨损性能研究

利用阴极电弧离子镀技术,在硬质合金基体上制得5层和20层TiN/TiAlN复合涂层.研究表明,这两种涂层均为典型的B1-NaCl面心立方结构,且均呈(200)择优取向.两种涂层表面光滑平整,粗糙度分别为0.32和0.11,硬度为1 470HV和2 000HV.20层复合涂层的摩擦系数和比磨损率低于5层,表明增加复合层数有利于提高涂层的耐磨损性能,涂层的磨损机理为磨粒磨损.

钛合金表面电弧离子镀TiN/TiAlN多层复合涂层的组织及抗氧化性能研究

运用电弧离子镀技术,采用独立的钛、铝靶材,在钛合金表面制备了TiN/TiAlN多层复合涂层,利用SEM、EDS对涂层微观组织结构进行了分析,并在800℃条件下测试了涂层抗氧化性能。结果表明:多层复合涂层厚度约为2.5μm。经镀膜,试样表面粗糙度有升高的趋势,Ra值由初始0.049μm升高到0.541μm。涂层表面以TiAlN+TiN相为主,经氧化后,涂层最表层的氮化物已发生分解,并生成了Al,Ti的氧化物,在高温时阻碍了氧向涂层内部扩散,使得涂层内部仍具有TiN和TiAlN的相结构。复合涂层经800℃,19 h空气氧化后,涂层表面仍保持完整,氧化增重率低于无涂层样品。氧化19 h后涂层增重率约为0.2 mg/cm2.h。

TiAlN/TiN减摩耐磨涂层试验研究

用多弧离子镀法在旋转密封环表面沉积TiAlN/TiN复合涂层。并用扫描电镜,X射线衍射仪和显微硬度计研究膜层性能。测试结果表明:TiAlN/TiN复合涂层的主要相TiN,以(111)晶面生长;表面粗糙度为0.48μm;膜基结合力为40 N;显微硬度为HV=2035;TiAlN/TiN复合涂层密封环实际工况的摩擦因数为0.37,平均磨损率为7.96×10-10m3/h.

TiN和TiAlN涂层硬质合金的氧化和切削性能

采用阴极弧蒸发涂层工艺在硬质合金基体上分别沉积TiN和TiAlN涂层。利用XRD、SEM和显微硬度计分析2种涂层硬质合金氧化前后的物相组成、组织形貌和显微硬度,并对2种涂层硬质合金刀片进行切削性能测试。研究结果表明:2种涂层硬质合金在不同温度氧化一定时间后出现边缘开裂,基体氧化物鼓出。TiAlN涂层硬质合金抗氧化性能优于TiN涂层硬质合金。2种涂层硬质合金的显微硬度随着氧化时间增加而减小。由于TiAlN涂层硬质合金具有良好的抗氧化性,所以随着切削速度提高,表现出更好的切削性能。

TiN/TiAlN涂层的断裂韧性研究

采用多弧离子镀技术在Ti(C,N)基和WC基金属陶瓷基体上沉积了TiN/TiAlN涂层,利用维氏硬度计对涂层进行压痕试验;通过测试压痕周围的裂纹长度和数目,用裂纹密度β来评价涂层的断裂韧性。结果表明,Ti(C,N)基金属陶瓷基体上TiN/TiAlN涂层的裂纹密度为4558,比WC基金属陶瓷基体上涂层的裂纹密度低。TiN/TiAlN涂层的压痕形貌中,涂层没有剥落,只有沿压痕应力角径向显微裂纹和压痕四周的侧向显微裂纹,不同基体其压痕裂纹特点也不同。Ti(C,N)基金属陶瓷基体上涂层的径向裂纹非常短,并有裂纹偏转现象,侧向裂纹很长。WC基金属陶瓷基体上涂层的径向裂纹很长,非常平直,侧向裂纹很短。

TiAlN纳米复合涂层的技术进展

综合介绍了国内外TiAlN涂层技术的发展现状和TiAlN涂层的性能特点、PCD制备工艺以及今后的发展趋势和研究方向;重点评述了高Al含量TiAlN超硬涂层、异质多层膜纳米复合TiAlN涂层和多元合金增强涂层技术的最新进展;指出了TiAlN涂层刀具在精密模具和汽车零部件加工中的重要作用。

TiN/Ni-W复合涂层的滑动磨损特性

研究了 3Cr2 W8V基体上电刷镀 Ni- W中间层和离子镀 Ti N复合涂层的滑动磨损特性 ,并分析了涂层的磨损机理 .结果表明 :由于 Ti N沉积过程中的温度效应 ,混合晶态的电刷镀 Ni- W层发生晶化和析出强化 ,并形成界面扩散层 ,从而使 Ti N复合涂层的结合力和硬度明显提高 ;Ni- W中间层对 Ti N涂层起到有力的支撑作用 ,Ti N/ Ni- W复合涂层的耐磨性优于 Ti N单层 ,且明显优于 3Cr2 W8V基体和 Ni- W涂层 ;涂层的主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳剥落 ;当试验载荷从 490 N到 980 N时 ,涂层的磨损率上升 ,而当载荷从 980 N上升到 1470 N时 ,涂层的磨损率下降 .这是由于磨损机制发生变化所致 ,前者以磨粒磨损为主 。

40Cr钢离子氮化与离子镀TiN复合涂层与苜蓿草粉之间的摩擦学特性

在橡胶轮磨料磨损实验机上考察了40Cr钢基体上离子氮化与离子镀TiN复合涂层在苜蓿草粉软磨料下的摩擦学特性。采用划痕法测定了涂层的结合力,利用XRD分析了涂层的相结构,应用扫描电子显微镜观察分析了涂层磨损表面形貌和磨损机理。结果表明:离子氮化与离子镀TiN复合涂层的膜基结合力和硬度均高于TiN涂层;其对于苜蓿草粉软磨料的耐磨性也高于TiN涂层和渗氮层;离子氮化过渡层能显著提高TiN涂层的膜基结合力并改善薄膜的韧性;涂层能有效限制硬质颗粒对基体的压嵌和切削。涂层在苜蓿草粉软磨料下的磨损机制既包括硬质颗粒磨料条件下的切削磨损,也包括软磨料条件下的多次塑性变形和周期疲劳磨损。涂层硬度和韧性的共增可以提高其对软磨料的耐磨性。

H13表面TiAlN/CrAlN复合涂层的摩擦磨损性能研究

采用真空电弧离子镀工艺在H13钢表面制备Ti Al N/Cr Al N复合涂层,利用划痕试验仪、盘式摩擦磨损试验机、金相显微镜和努氏硬度计分析Ti Al N/Cr Al N膜层的结合力和摩擦学性能,金相组织形貌和试样表面的显微硬度。结果表明,Ti Al N/Cr Al N复合薄膜表面组织分布均匀,结合致密,涂层与基体间的结合力是影响涂层承载能力的主要因素之一,Ti Al N复合涂层的摩擦性能优于H13基体和Cr Al N复合涂层的摩擦性能,Ti Al N/Cr Al N复合涂层的结合力分别为35 N和24 N,沉积有Ti Al N涂层试样表面摩擦系数最小,减摩效果最好,耐磨性能优越,并能有效地抵抗摩擦磨损。

钛合金表面MoS_2/TiN复合涂层的摩擦性能研究

采用复合处理的工艺方法,在Ti-6Al-4V合金表面制备复合涂层。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X射线能谱仪分析复合涂层表面相结构、表面及截面微观形貌和沿截面各元素分布状态。对不同处理后的截面硬度梯度进行了分析比较,在MM-200磨损实验机上测定了复合涂层的摩擦性能。结果显示,复合涂层是由单质的Ti,Mo和MoS2,TiN以及过渡层组成,在干摩擦、纯滑动的条件下摩擦性能优良。

钛合金表面百微米级Ti/TiN多层复合涂层性能研究

目的提高TiN硬质涂层的厚度及各项力学性能。方法采用等离子增强PVD技术在钛合金(TC4)基体表面制备多层复合Ti/TiN涂层,对涂层进行扫描电镜(SEM)分析,采用划痕法表征涂层的结合强度,用维氏显微硬度计测试涂层的显微硬度,利用销盘式摩擦磨损试验仪评价涂层的摩擦磨损性能。结果制备的多层复合Ti/TiN涂层厚度最高可达100μm,且未发生剥落等失效,结合强度相对于单层TiN提高了近3倍。由于Ti、TiN的多层复合调制作用,制备的Ti/TiN显微硬度测试表明复合涂层的显微硬度高达2700 HV0.025,同时,涂层在原有耐磨性能优良的基础上具备自润滑减摩作用,经过近20 000 m的磨损测试,复合涂层的摩擦系数低至0.25左右,且未完全失效。结论多层复合结构能够有效提高TiN硬质涂层的厚度,制备的Ti/TiN多层复合涂层的各项力学性能显著提高。

多弧离子镀制备TiN/TiBN纳米复合涂层的结构和性能

为了满足复合材料高速切削加工的需要,用金属Ti靶和纯TiB2靶作为靶材料,在N2气氛下用多弧离子镀方法制备了TiN/TiBN纳米复合涂层。利用X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）分析涂层的组织结构、成分和表面形貌;利用显微硬度计、划痕仪和球盘摩擦仪分析调制周期对涂层力学性能的影响。结果表明：TiN/TiBN纳米复合涂层的调制周期范围为5.5-21nm,主要成分为晶相TiN、非晶BN和TiB2;调制周期对涂层的力学性能有较大的影响,随着调制周期的减小,硬度增加,调制周期最小时最大硬度达到29GPa;最大膜基结合力为88N,且所有样品均表现出较高的膜基结合力。随着转速的增大,摩擦因数与表面粗糙度两者表现出相同的变化趋势,摩擦因数最大值为0.31,其低摩擦因数与自润滑的BN相的存在有关。调制周期减少,界面积增加,TiN/TiBN纳米复合涂层的力学性能增强。

TiAlN涂层刀具高速铣削颗粒增强铝基复合材料时的磨损行为

使用YS8硬质合金TiAlN涂层立铣刀分别对SiC颗粒和Al2O3颗粒增强铝基复合材料进行高速铣削试验,结合切削过程对刀具磨损形式、微观磨损形貌以及磨损机理进行了分析。结果表明:磨粒磨损、涂层脱落和微崩刃是涂层刀具的主要磨损形式;增强颗粒尺度越大,刀具微观磨损划痕和微崩刃凹坑越明显;涂层刀具铣削颗粒增强铝基复合材料不具备优势。

脉冲偏压对(Ti，Al)N／TiN／(Ti，Al)N多层复合涂层成分和硬度的影响

采用脉冲偏压多弧离子镀技术在Hss-Al高速钢上涂镀(Ti,Al)N/TiN(/Ti,Al)N多层复合涂层。所用设备为复合八阵弧离子镀膜生长系统。简要介绍了多层复合膜的镀层工艺过程。鉴于复合涂层中的Al含量对涂层的性能特别是抗磨损性能有极重要的影响,实验中重点考察了脉冲偏压幅对Al含量的影响。同时测试了复合涂层的Vickers硬度与偏压幅值的关系。研究结果得出,随着脉冲偏压幅值的增加,涂层中Al含量先增加,然后减少,偏压幅值为-150V时,Al含量高达36.41at%;偏压幅与涂层显微硬度的关系有相似的规律,在偏压幅值为-150V时,7层复合膜的Vickers硬度达2750MPa左右,10层复合膜的硬度约2880MPa。

TiC/Ti(C,N)/TiN复合涂层在滑移区的高温微动磨损特性

采用化学气相沉积(CVD)技术,在1Cr13不锈钢基体上制备TiC/Ti(C,N)/TiN复合涂层。研究了该涂层从室温(25℃)到400℃的微动磨损特性,并与无涂层的1Cr13不锈钢基材比较。结果表明:在滑移区,温度对1Cr13不锈钢微动磨损影响较显著;随着温度上升1Cr13不锈钢摩擦系数减少,磨损体积下降;而温度对TiC/Ti(C,N)/TiN复合涂层磨损体积影响不大,且磨损量均很小。TiC/Ti(C,N)/TiN涂层表现出比1Cr13不锈钢优异的抗微动磨损性能。但当该涂层被磨去后,产生的硬质磨屑形成磨粒磨损,反而对基体造成更大的损伤。

40Cr表面TiAlN/TiN复合镀层的滑动摩擦试验分析

采用多弧离子镀工艺在40Cr表面制备了TiAlN/TiN复合镀膜,利用UMT-2摩擦磨损实验机考察了TiAlN/TiN膜层的承载能力和摩擦学性能,通过扫描电子显微镜观察了磨损试件的表面形貌,应用X射线能谱仪分析了磨痕中心区元素及其含量,通过40Cr基体和TiAlN/TiN膜在摩擦系数和磨损量方面的比较来评价TiAlN/TiN复合膜层的摩擦学性能。结果表明:TiAlN/TiN涂层与基体间的结合力是影响涂层承载能力的主要因素之一,TiAlN/TiN复合镀层的摩擦学性能优于40Cr基体,TiAlN/TiN复合镀层的减摩、耐磨性能优越,并能成功地抵抗磨粒磨损和粘着磨损。

离子氮化与离子镀TiN复合涂层的结合强度及强化机理

研究了３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ和Ｍ２基体进行离子氮化和离子镀ＴｉＮ复合涂层的结合强度和强化机理。利用ＸＲＤ法分析了涂层的相结构，用划痕法测定了涂层的结合力，并用ＳＥＭ观察分析了划痕形貌。结果表明，离子氮化与离子镀ＴｉＮ复合涂层的结合力和硬度均高于ＴｉＮ单层；合理的硬度梯度分布、膜基界面冶金结合、ＴｉＮ沉积过程中离子氮化ε－Ｆｅ２－３Ｎ相的含量减少、离子氮化过渡层对顶层ＴｉＮ涂层有力的支撑作用，是复合涂层强化的主要原因。

TiN/TiSiN复合涂层的耐磨性能研究

根据Archard磨损理论推导牙轮钻头滑动轴承摩擦计算公式,在CVD装置中生成滑动轴承摩擦面上的TiN/TiSiN复合涂层,并通过万能摩擦磨损试验机进行试件试验。试验结果表明,TiN/TiSiN复合涂层可以有效提高牙轮钻头滑动轴承耐磨性,延长其使用寿命。

离子氮化40Cr与TiN和TiAlN复合处理的组织与性能

对40Cr分别进行TiN和TiAlN涂层复合处理,对比研究了二者的组织与性能。结果表明,两种致密、均匀的涂层沉积在离子氮化表面能够降低表面粗糙度。TiN涂层的物相主要是TiN与Ti_2N,表面硬度达到2700 HV0.2,结合力15 N;Ti lN涂层则主要由Fe_4N、(Ti,Al)N和TiN等相组成,表面硬度达到3000 HV0.2,结合力为17 N;氮化与涂层的复合处理相比于氮化处理能够获得更高的硬度。TiN涂层硬度较低、脆性较大,在相同的加载条件下,磨损更为严重,磨痕边缘涂层变形与剥落更加明显;TiAlN涂层磨痕宽度均匀,磨损量低,耐磨性最高。