钢基体上化学气相沉积碳化钛覆层的显微组织形成机制及开裂的研究

本文通过把不同成份的钢试样,在相同的气氛及工艺条件下,进行化学气相沉积后,用光学显微镜及扫描电子显微镜观察并分析不同沉积时间下得到的试样的显微组织变化。根据化学气相沉积理论,提出了在不同含碳量的普通碳铜的基体上覆层的形成机制。并且应用这一机制使实验结果得到了令人满意的解释。采用了倾斜剖面试样,恰当的试样制备方法,并选用了合适的浸蚀剂,成功地显示了 TiC 覆层与基体之间过渡层组织。并根据过渡层中各元素的分布,弄清了过渡层的形成原因。为作者在以前工作中提出的“予先进行 CN 共渗处理,再进行化学气相沉积,可以使覆层与基体间的结合力有所提高,其原因是因为过渡区中存在 TiN,因而减少了 TiC 层与基体间的热膨胀系数之差。这一说法找到了实验根据据。经过 TiC 化学气相沉积的试样,在静载荷和冲击载荷作用下,使覆层开裂并剥落。然后对裂纹的宏观形貌进行观察。提出了在静弯曲条件下覆层中裂纹的萌生,扩展及剥落的规律。     

用扭转法测定硬质涂层与金属基体间的结合力

本文用扭转法配合声发射技术,对由物理气相沉积(PVD)的TiN涂层进行结合力测定,并建立起计算结合力的公式,通过计算得到较为满意的结果。它为涂层与基体间的结合力进行定量研究提供了一种新方法。     

氮在碳素钢中扩散系数的研究

本文采用较新颖的薄层相变扩散法,研究了不同温度下氮在碳素钢中的扩散系数随碳含量及氮浓度的变化规律。研究结果表明:在860℃时,氮的扩散系数随着钢中碳含量的升高而增大;在560℃时,氮的扩散系数随着碳含量增大而减小;在860℃和560℃时,氮的扩散系数先是随氮浓度升高而增大,当氮浓度达到某一定值后,又随氮浓度升高而减小。本文对这些规律进行了理论分析和讨论。     

滴注式气体渗碳过程的计算机控制

在井式气体渗碳炉中,采用滴注法进行气体渗碳时,炉内气氛中的化学反应往往达不到平衡。在这种情况下,用建立在化学平衡基础上的间接法对炉内气氛的碳势进行测量和控制,不易得到理想的结果。本文提出采用热丝法直接对炉内气氛的碳势进行测量和控制,阐述在这种条件下在不同碳势的气氛中渗碳时,工件表面碳含量、渗碳层深与渗碳时间的关系和沿层深碳浓度分布的预计,以及渗碳过程的计算机控制。结果表明,控制精度碳势为±0.05％,表面碳浓度为±0.05％,层深为±0.1mm;沿层深各点碳浓度分布的预计值与实测值偏差±0.1％。     

真空扩散焊接在研究原子扩散中的应用

利用扩散偶来研究碳原子、氮原子和氧原子在钢中的扩散是一种很有用的方法。但是扩散偶在制作过程中需要进行焊接。以往的焊接法,由于焊接温度很高,在焊接过程中扩散偶内部扩散组元已发生显著地扩散。本文作者把当前在焊接工艺中已用于生产的真空扩散焊接工艺用来制作扩散偶,并为此设计制作了一台专门用于制作扩散偶的小型真空扩散焊接设备。实际使用结果表明:用它制作的扩散偶,焊接温度很低≤750℃,焊接面平直,扩散组元无明显扩散(焊接过程中产生的扩散层厚≤0.02mm),且焊接强度较大,经拉伸实验证明不会在焊接面开裂。已使用这种方法制作的扩散偶研究了碳原子、氮原子和氧原子在不同成分的钢中的扩散规律,并测出了这些原子的扩散系数。有关这方面的工作已在其它文章中发表。     

电阻碳势传感器及其在气体渗碳计算机控制中应用

本文介绍了电阻碳势传感器的结构特点,简述了其用于碳势测控的基本原理和实用结果。将该传感器与微型计算机配合对滴注式气体渗碳过程中的碳势进行控制,结果表明,其使用性能稳定可靠,反映速度较快,碳势控制精度可达±0.05％。     

评价硬质涂层机械性能的技术

描述了测定硬质涂层与基体间的结合力、显微硬度、断裂强度、耐磨性以及涂层刀具切削寿命试验的方法和原理。涂层与基体间的结合力是一种界面特性、是涂层能否实用的关键因素之一。采用四点弯曲法、扭转法、划痕法和压痕技术对硬质涂层(TiN和TiC)的结合力进行测定和评价。硬质涂层的断裂强度、显微硬度和耐磨性也是它的重要机械性能指标,本文对这些性能的测试技术也进行了论述。同时还就硬质涂层刀具的切削寿命进行试验,对其实际的使用效果进行评价。     

在钢基体上进行碳化钛气相沉积

碳化钛复层具有高硬度,高耐磨性和低磨擦系数等特点,因此在制造超硬工具和在无法进行润滑的超高真空和高温下工作滚动轴承,以及要求具有高耐磨性的工件等方面有广泛作用。通过前一段工作,使在钢基体上进行碳化钛气相沉积的沉积温度降低至800—900℃。工艺特点是常压、低氢气流量并在炉中放入海绵钛,以强化工艺过程。同时,对基体进行予先化学热处理使碳化钛复层与基体间结合力提高30%,并可对已沉积后的工件进行淬火,回火以提高工件性能。现已将这一工艺成功地应用于制造瓷件修坯刀,加工铝合金和铜合金的机动丝锥,钻机的摩擦付等工件上,使这些工件的使用寿命大为提高。与此同时,本文拟应用化学热力学对化学气相沉积中某些反应进行讨论。     

用四点弯曲法测定硬质涂层的结合力

本文详细地介绍了四点弯曲试验法测定硬质涂层结合力的方法和原理。对由CVD法在钢基上沉积TiC涂层的试样,进行四点弯曲试验,测定试样初始破坏时的载荷,并建立起计算结合力的公式。计算结果:在钢基上由CVD法沉积的TiC涂层,结合力约为86～119 kgf/mm~2。对结果进行比较和分析,认为:四点弯曲试验法,是对相似基体、同类涂层的结合力进行定量研究的一种可靠的新方法。对试验后的试样,用SEM进行开裂情况分析,探讨其断裂机制,并讨论了影响结合力的因素。从而为开发新材料、制订新工艺提供了依据。     

等离子体化学气相沉积技术的发展现状和展望

本文综述了等离子体化学气相沉积(PCVD)技术的发展现状,并从等离子体对化学气相沉积(CVD)过程的影响出发概述了 PCVD 技术在制备固态涂层或薄膜方面的一些典型应用.最后展望了 PCVD 技术的发展前景.