Influence of Target Temperature on Cemented Carbides for Dual Ion Implantation

A Cemented Carbide material was implanted with dual nitrogen plus tantalum ions at temperatures of 100℃ and 400℃ and a dose of 8× 10^17 ions cm^-2. The thickness of the implanted layers increased by about an order of magnitude when the temperature was elevated from 100℃ to 400℃. Higher surface hardness was also obtained in the high temperature implantation. X-ray diffraction showed the presence of nitrides of tantalum and tungsten in the implanted surface.

升温Ta+N双注入对硬质合金性能的影响

利用升温离子注入技术 ,在PSII装置中实现了N +Ta双注入对硬质合金的有效表面改性 ,注入剂量为8× 10 1 7ions·cm- 2 ,注入表面温度分别为 10 0℃和 40 0℃。用显微硬度计测定硬度 ,表明试样表面显微硬度均有提高 ,其中 40 0℃试样表面显微硬度提高最大 ,高达 2 0 0 %。用俄歇电子能谱分析元素的浓度剖面 ,发现把温度从 10 0℃提高到 40 0℃ ,其注入层深度显著增加。X射线衍射测出了注入层表面形成的WN、TaN析出相。升温双元离子注入取得升温单元离子注入改性同样的效果 。

N离子注入能量对TiC涂层的微观结构和耐磨性能的影响

为提高WC-Co合金YG8表面的摩擦磨损性能,在其表面制备TiC涂层后,再通过N离子注入进行表面修饰,在一定的N离子注入剂量下,研究不同注入能量(20~50 kV)的N离子对WC-Co合金表面TiC涂层的微观结构和耐磨性能的影响。结果发现:N离子注入不仅可以有效提高TiC涂层与硬质合金基底的结合强度,而且可以降低其表面摩擦系数;XRD结果显示注入后有新相TiO_(2)生成,非晶碳和氧化物对涂层表面摩擦磨损性能的提高起积极作用;随N离子注入能量的增加涂层的膜/基结合力逐渐增大,其表面摩擦系数逐渐降低,但涂层的磨损截面面积先减小后增大,说明其耐磨损性能在提高且在注入能量为40 kV时最为显著。分析认为,TiC涂层摩擦磨损性能的提升不仅与TiC晶相的非晶化和新相的生成有关,而且与离子注入本身机制有关。

硬质合金表面Ti-Al-Zr-Cr-N系复合膜的抗高温氧化性

采用多弧离子镀技术和Ti-Al-Zr合金靶及Cr单质靶,在WC-8%Co硬质合金基体上制备出(Ti,Al,Zr,Cr)N多元单层膜和TiAlZrCr/(Ti,Al,Zr,Cr)N多元梯度膜。对两种薄膜进行了600,700,800和900℃短时(4 h)的氧化实验及600和700℃长时(100 h)的循环氧化实验,并利用SEM和XRD分析了试样表面的氧化膜。结果表明,在短时氧化条件下,(Ti,Al,Zr,Cr)N单层膜和TiAlZrCr/(Ti,Al,Zr,Cr)N梯度膜分别在700和800℃时具有良好的抗高温氧化性;而在长时氧化条件下,其抗高温循环氧化温度分别为600和700℃。