化学气相沉积硬质合金TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN多层涂层的抗氧化性能

对化学气相沉积(CVD)法制备的硬质合金TiN/TiCN/Al2O3/TiN多层涂层试样在600~950℃温度范围内进行了氧化质量增加试验,采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析试样氧化前后相组成及微观组织。结果表明:复合涂层最外层为α-Al2O3时,涂层具有最佳的抗氧化能力;增加TiN/TiCN/κ-Al2O3/TiN复合涂层中TiCN和κ-Al2O3的厚度能大大提高涂层高温抗氧化性。TiN和TiCN涂层经600℃以上氧化后,产物均为金红石结构的TiO2,氧化后TiN/TiCN间的界面消失;经900℃以上氧化时,κ-Al2O3转变为α-Al2O3。     

TiAlCNO过渡层组织结构及其对Al_2O_3涂层结构性能的影响

MT-TiCN/α-Al2O3多层涂层是高性能硬质合金CVD涂层刀具的典型涂层结构,得到广泛的应用和研究。TiAlCNO过渡层可以改善MT-TiCN/α-Al2O3涂层之间的结合性能。通过改变沉积气氛氧化势,制备了不同成分的TiAlCNO过渡层和MT-TiCN/TiAlCNO/Al2O3多层涂层,研究了沉积气氛氧化势对TiAlCNO过渡层和MT-TiCN/TiAlCNO/Al2O3多层涂层的结构性能的影响。结果表明:当沉积气氛中有CO2时,沉积TiAlCNO过渡层中可以检测到α-Al2O3相;随沉积气氛中CO2的增加,TiAlCNO过渡层中的Al含量增加,沉积在TiAlCNO过渡层表面的α-Al2O3涂层织构降低,结合强度增加。当TiAlCNO过渡层沉积气氛中CO2流量由0 L/min增加到1 L/min时,Al2O3涂层的织构系数TC(113)由0.64增加到1.33,而TC(012)由2.07降到1.5,TC(110)由1.99降到0.97;划痕临界载荷LC由36.5 N增加到51.7 N。     

烧结温度对梯度硬质合金表层组织结构和力学性能的影响

梯度硬质合金表层组织结构的变化直接影响着CVD涂层硬质合金刀具的加工性能,而烧结温度的变化将显著影响梯度硬质合金表层和芯部组织结构。本文研究了1 410、1 440℃和1 460℃3种烧结温度对梯度硬质合金表层（0～100μm）组织结构和力学性能的影响规律。采用SEM和EBSD对梯度硬质合金表层组织结构、梯度区和合金芯部粒度进行了分析,研究了不同温度下表层组织结构的变化对梯度硬质合金抗弯强度和显微硬度的影响。结果表明：随着温度升高,表面Co含量明显下降,梯度层厚度增加。合金硬质相（WC和立方固溶体相）晶粒度随烧结温度升高而明显长大,梯度区内WC晶粒度大于芯部WC晶粒度,并且二者差异随烧结温度的升高而加大,芯部立方固溶体的生长速度高于WC。随烧结温度的升高,合金的磁力下降了10.3%,合金的断裂韧性和抗弯强度分别提高了8.5%和7.7%,相比去除梯度层试样,3个烧结温度下保留梯度层合金试样的抗弯强度提高了7.6%～9.8%。从表面至芯部合金的显微硬度先降低至最低点后逐渐上升至接近芯部硬度,梯度层内HV最低点约为芯部HV的87%。随烧结温度的升高,梯度区和芯部的HV都呈现下降趋势。     

基于ANSYS的机床结合部建模方法探讨

机床结合部的模态分析一直以来都是整机动态分析的一个难点,本文对于机床结合部的建模提出了几种不同的方法:直接法,节点耦合法,弹簧阻尼模拟法以及等效模型分析法。在分析比较之后得出各个方法的优缺点,以此为今后在不同需求时运用更合理的有限元模型分析结合部提供指导意义。     

Ti1-xAlxN涂层LPCVD过程模拟中的热力学计算

本文通过Thermo-Calc相图热力学计算软件建立了包含亚稳Fcc—Ti1-xAlxN相的Ti-Al-N三元体系的热力学模型,并对Ti1-xAlxN涂层的LPCVD（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）过程进行了计算模拟。研究了AlCl3,NH3和H2等反应气体成分变化对涂层中的Al含量的影响,理论预测结果与文献报道的实验结果吻合良好。利用计算模拟手段探究了富A1—Ti1-xAlxN涂层的沉积过程,并预测了富Al—Ti1-xAlxN涂层中的Al含量随反应气体成分以及沉积温度改变的变化情况。发现适当增加AlCl3、NH3／H2值及沉积温度均可提高涂层中的Al含量。     

紫钨生产的亚微米级钨粉和碳化钨粉的形貌

用紫钨可以生产出亚微米级的钨粉和碳化钨粉。通过不同的制样手段 ,使用透射电镜和扫描电镜研究了用紫钨生产的钨粉和碳化钨粉的形貌变化。发现钨和碳化钨粉形状复杂 ,多为树枝状或链状颗粒团形式 ,碳化钨粉中有较多的晶体缺陷。     

硬质合金刀片α-Al_2O_3涂层研究

采用一种全新的过渡层工艺,在过渡层上进行Al2O3化学气相沉积涂层,制备了单一α-Al2O3涂层,取代传统的κ-Al2O3涂层或κ-Al2O3和α-Al2O3混合涂层,应用于灰口铸铁高速切削加工,解决了传统的κ-Al2O3涂层或者是κ-Al2O3和α-Al2O3混合涂层高速切削中稳定应用的问题。     

基体表面酸洗处理对硬质合金涂层组织和性能的影响

设计了不同浓度、不同时间的酸洗除钴工艺对硬质合金基体表面进行处理。采用多种手段对不同处理后的涂层刀片进行了组织和性能分析。结果表明:各种HNO3溶液对除去硬质合金基体表面的钴效果均很明显,但要防止内部钴的浸出。涂层在钴相表面为重新形核生长,晶粒细小;在除去钴的表面为外延生长,晶粒粗大。基体表面去钴工艺参数对涂层刀片的剥落性能、冲击性能和耐磨性能均有明显影响。因此在选择表面酸洗除钴工艺时,必须综合考虑多种因素,根据刀片的使用领域确定最优的酸洗方案。     

氧掺杂对MT-TiCN涂层结构和性能的影响

在现有MT-TiCN涂层的CVD制备气氛体系中,通过掺入不同比例的CO气体对MT-TiCN涂层进行氧掺杂处理。采用SEM、EDX、XRD、纳米压痕仪等分析涂层的形貌结构、沉积速率、粒径及成分组成、取向织构、纳米硬度等;采用切削实验测试涂层硬质合金刀片的切削性能,综合分析氧掺杂对MT-TiCN涂层结构和性能的影响。结果表明:涂层中的氧含量随CO掺入比例的提高而增加;氧掺杂导致了涂层细晶纤维状结构的形成,且晶粒尺寸随氧含量的增加而减小;CO掺入比例提高对涂层的沉积速率没有影响;涂层均表现出(422)择优生长取向,但氧掺杂促进了涂层向最密排晶面(111)生长,使涂层的硬度增加;单层氧掺杂MT-TiCN涂层切削刀片的抗磨粒磨损性能降低,但在磨损形式以正常粘附磨损为主的高速切削中,具有超细晶结构及高硬度的氧掺杂MT-TiCN涂层切削刀片及其复合了Al2O3涂层的多层涂层切削刀片均体现出了较好的耐磨性能。     

热力交变作用下WC-12Co硬质合金变形机理

采用Gleeble 1500对WC-12Co硬质合金进行不同温度和应力场的压缩疲劳实验,测量疲劳前后合金硬度的变化,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段观察其组织结构的变化并分析其变形失效机理.结果表明:随着实验温度与加载载荷的升高,WC-12Co合金硬度呈下降趋势,WC晶粒发生圆化,WC晶粒骨架的完整程度下降.WC-12Co合金的疲劳变形失效机理为:在较低变形温度和变形载荷下,塑性变形由WC相中的位错滑移和黏结相马氏体转变所提供,随着变形温度和变形载荷的升高,塑性变形则通过硬质相的层错运动和WC/WC的界面滑动形成黏结相条带来实现.