納米復(fù)合Ti(C，N)基金屬陶瓷及涂層制備技術(shù)研究.pdf

1、本論文在制備出高性能的納米復(fù)合Ti(C,N)基金屬陶瓷基體表面上利用多弧離子鍍技術(shù)分別沉積了(Ti,Al)N涂層和納米多層膜。 本文首先綜述了Ti(C,N)基金屬陶瓷的發(fā)展概況和研究進(jìn)展，總結(jié)了Ti(C,N)基金屬陶瓷的制備技術(shù)和成分對(duì)Ti(C,N)基金屬陶瓷組織和性能的影響；介紹了多弧離子鍍技術(shù)及其特點(diǎn)；對(duì)(Ti,Al)N涂層及復(fù)合涂層的研究狀況進(jìn)行了總結(jié)和評(píng)述。在此基礎(chǔ)上指出了本文研究的目的和意義。 采用掃描電鏡(S

2、EM）、X射線(xiàn)能譜(EDS)等實(shí)驗(yàn)手段系統(tǒng)地研究了Ti(C,N)基金屬陶瓷成分、組織結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，得出如下實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)C含量為0.7wt％時(shí)，可以獲得較佳的微觀(guān)組織和較高的力學(xué)性能；當(dāng)Mo添加量為16wt％時(shí)，Ti(C,N)基金屬陶瓷的抗彎強(qiáng)度和硬度分別可達(dá)1930Mpa和89.5HRA，Mo的添加量對(duì)硬度的影響不明顯；Ni含量對(duì)粘結(jié)相中合金元素的溶解度有較大的影響，隨金屬陶瓷中Ni添加量的增加，粘結(jié)相中Ti、W、Mo等合金元素

3、的含量均降低，且W、Mo含量變化不明顯。 采用多弧離子鍍技術(shù)在Ti(C,N)基金屬陶瓷基體上制備了(Ti, Al)N涂層。研究了沉積工藝參數(shù)如靶材電流、基底偏壓、氮?dú)夥謮旱葘?duì)(Ti,Al)N涂層成份、相結(jié)構(gòu)方面的影響規(guī)律，以及對(duì)(Ti,Al)N涂層的硬度、結(jié)合力和摩擦磨損性能的影響。結(jié)果表明：(Ti,Al)N涂層在常溫磨損主要為磨粒磨損，隨著基體偏壓或者氮?dú)夥謮旱脑龃螅?Ti,Al)N涂層的摩擦系數(shù)均減小?；w溫度400℃，靶材

4、電流Ial/Iti=70/80，基體偏壓-100V，氮?dú)夥謮?.0Pa，(Ti,Al)N涂層具有最佳的綜合性能。 最后在沉積(Ti,Al)N涂層工藝的基礎(chǔ)上分別制備了兩種不同調(diào)制周期的TiN/AlN納米多層膜和TiN/(Ti,Al)N納米多層膜。研究了調(diào)制周期對(duì)納米多層膜的組織和性能的影響。結(jié)果表明：載物臺(tái)轉(zhuǎn)速為12rpm時(shí)，AlN以亞穩(wěn)態(tài)立方結(jié)構(gòu)的形式存在，改善了TiN/AlN納米多層膜的力學(xué)性能，膜/基結(jié)合力達(dá)到41.0N，