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偏压对AlTiN涂层的物性及车削GH4169性能的影响

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表面技术 2020年第12期49卷 330-335页

作者：姜涛厦门金鹭特种合金有限公司福建厦门361021

目的研究不同基体偏压对AlTiN涂层性能的影响,以得到车削高温合金性能最佳的AlTiN涂层。方法采用多弧离子镀技术,在不同偏压下在WC-Co硬质合金表面沉积AlTiN涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)及其所附能谱仪(EDS)观察涂层的表面和截面形貌... 详细信息

目的研究不同基体偏压对AlTiN涂层性能的影响,以得到车削高温合金性能最佳的AlTiN涂层。方法采用多弧离子镀技术,在不同偏压下在WC-Co硬质合金表面沉积AlTiN涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)及其所附能谱仪(EDS)观察涂层的表面和截面形貌以及分析涂层的成分,X射线衍射仪分析涂层的物相结构及内应力,用CSM纳米硬度计测试涂层的纳米硬度H、弹性模量E、抗塑形变形因子H3/E*2、显微硬度耗散系数MDP等性能指标。对比不同偏压制备的AlTiN涂层车削高温合金GH4169的切削性能表现,并分析其切削失效形式,同时探究涂层物性对月牙洼磨损失效的影响。结果不同偏压制备的Al TiN涂层结构致密,物相均为NaCl型面心立方结构,–40 V偏压制备的涂层以(200)方向择优,–120 V制备的涂层以(111)方向择优。不同偏压制备的涂层均为压应力,其内应力随着偏压的增大而增大。与–80V及–120V制备的涂层相比,–40 V偏压制备的涂层表现出更低的硬度与更优的韧性。在车削高温合金GH4169时,–80 V偏压制备的涂层抗月牙洼磨损能力最好,–40 V与–120 V的切削性能相当。结论对AlTiN涂层而言,–80 V偏压制备的涂层硬度与应力之间达到平衡,硬度与应力间的平衡有助于提升涂层的抗月牙洼磨损能力。在车削GH4169时,–80 V偏压制备的altin切削性能表现最优。

关键词： AlTiN涂层基体偏压纳米硬度内应力月牙洼磨损高温合金车削

添加Mo对AlTiN涂层组织结构和力学性能的影响

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工具技术 2023年第11期57卷 30-34页

作者：殷俊应普友孙含影张平朱智航 Vladimir Levchenko 吴建波黄敏林长红杨涛浙江科技学院生物与化学工程学院台州学院浙江省工量刃具检测与深加工技术研究重点实验室台州学院材料科学与工程学院

采用阴极电弧离子镀技术在硬质合金基体上分别沉积altin和AlTiMoN两种涂层。采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪表征两种涂层的微观组织,并通过纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试分析涂层的硬度、弹性模量及摩擦磨损性能。结果表明,阴极... 详细信息

采用阴极电弧离子镀技术在硬质合金基体上分别沉积altin和AlTiMoN两种涂层。采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪表征两种涂层的微观组织,并通过纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试分析涂层的硬度、弹性模量及摩擦磨损性能。结果表明,阴极多弧离子镀制备的两种涂层表面都有液滴的缺陷,且呈柱状生长;添加Mo元素后AlTiMoN涂层向(111)面的择优取向更加明显;AlTiMoN涂层比AlTiN涂层具有更加优异的力学性能,Mo的添加使涂层硬度从27.98GPa提高到30.27GPa,弹性模量从284.42GPa提高到368.33GPa,摩擦系数从0.85降到0.6,且涂层的耐磨性也得到提升。

关键词：阴极电弧离子镀 AlTiN涂层 AlTiMoN涂层微观组织硬度弹性模量摩擦磨损

偏压对高速钢表面AlTiN涂层结构与性能的影响

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中国有色金属学报 2016年第12期26卷 2564-2572页

作者：牛瑞丽李金龙刘栓王永欣史文陈建敏中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201 上海大学材料科学与工程学院上海200012

为了改善高速钢上AlTiN涂层的组织和力学性能,研究不同偏压下制备的多弧离子镀altin薄膜对高速钢表面的力学性能、切削液环境下的摩擦学行为、弱碱环境下的电化学腐蚀性能的影响。采用SEM和XRD研究不同偏压下薄膜的表面及截面形貌和相... 详细信息

为了改善高速钢上AlTiN涂层的组织和力学性能,研究不同偏压下制备的多弧离子镀altin薄膜对高速钢表面的力学性能、切削液环境下的摩擦学行为、弱碱环境下的电化学腐蚀性能的影响。采用SEM和XRD研究不同偏压下薄膜的表面及截面形貌和相组成变化,采用纳米压痕仪测试AlTiN涂层硬度,利用往复式摩擦试验机研究干摩擦和切削液两种摩擦环境下的涂层的摩擦学性能。采用电化学工作站测试系统对比研究涂层的耐蚀性能。结果表明:涂层的硬度和耐磨性随着偏压的增加而明显增大;当偏压为80 V时,AlTiN涂层结构致密,在干摩擦及切削液环境下都具有较好摩擦学性能;当偏压为20 V时,AlTiN涂层在弱碱环境下具有良好的耐腐蚀性能。

关键词： AlTiN涂层偏压摩擦性能耐腐蚀性能

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AlTiN涂层的高温摩擦与磨损行为

真空科学与技术学报 2015年第9期35卷 1142-1148页

作者：郭皓元孔德军常州大学机械工程学院常州213164 江苏省材料表面科学与技术重点实验室常州大学常州213164

采用阴极离子镀方法在YT14硬质合金刀具表面制备了AlTiN涂层,用高温摩擦磨损试验机考察AlTiN涂层在800℃高温下摩擦-磨损行为。通过扫描电镜观察涂层磨损前后微观形貌,利用X射线衍射和X射线配谱仪分析了AlTiN涂层高温磨损后物相与表面... 详细信息

采用阴极离子镀方法在YT14硬质合金刀具表面制备了AlTiN涂层,用高温摩擦磨损试验机考察AlTiN涂层在800℃高温下摩擦-磨损行为。通过扫描电镜观察涂层磨损前后微观形貌,利用X射线衍射和X射线配谱仪分析了AlTiN涂层高温磨损后物相与表面化学元素变化,对AlTiN涂层在800℃下失效形式进行研究,并探讨其高温下摩擦磨损机理。结果表明,AlTi N涂层中Al原子促进了Ti原子的价电子态趋于稳定,在涂层表面形成一层致密的Al2O3薄膜,具有良好的抗高温氧化性能,阻止了O原子对涂层的进一步氧化;在800℃时涂层摩擦系数平均值为1.090,磨损机理为氧化磨损+磨粒磨损+疲劳磨损。

关键词：阴极离子镀 AlTiN涂层高温摩擦摩擦系数失效形式

AlTiN涂层合金划痕测试的失效形式及其失效机理的有限元分析

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粉末冶金材料科学与工程 2018年第5期23卷 445-453页

作者：张华栋张立陈宜罗国凯肖桥平钟志强中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

为了研究硬质合金基体中硬质相和粘结相对涂层内聚失效抗力(LC1)和膜基结合力(LC2)的协同作用,设计制备了具有硬质相+粘结相两相结构的WC-10Co-0.65Cr_3C_2-0.35VC(10Co)、无金属粘结相WC-6Mo_2C-0.68Cr_3C_2-0.37VC(bWC)和无硬质相85.1... 详细信息

为了研究硬质合金基体中硬质相和粘结相对涂层内聚失效抗力(LC1)和膜基结合力(LC2)的协同作用,设计制备了具有硬质相+粘结相两相结构的WC-10Co-0.65Cr_3C_2-0.35VC(10Co)、无金属粘结相WC-6Mo_2C-0.68Cr_3C_2-0.37VC(bWC)和无硬质相85.1Co-9.2W-4.7Cr_3C_2–1.0VC(CoW)合金。采用直流磁控溅射技术,在上述合金基体表面分别沉积了厚度约5μm的Al0.55Ti0.45N薄膜。通过划痕测试获得的LC1和LC2及其差值,对涂层的失效形式进行了表征。通过划痕测试过程中涂层应力分布的有限元分析,研究涂层合金划痕失效形式所对应的形成机理。在此,LC1对应涂层首次被剥离或基体首次被暴露时所对应的载荷,与涂层的内聚失效抗力呈正相关关系;LC2对应涂层被完全从基体剥离时的载荷,表征涂层合金的膜基结合强度。在此基础上,进一步研究WC–Co合金基体中WC晶粒度和Co含量对涂层合金划痕测试过程中涂层中应力分布的影响。结果表明,采用软质CoW合金基体,涂层的LC1和LC2均为最低;采用硬质bWC合金基体,涂层的LC2最大,但LC1和LC2差值也最大;采用10Co合金基体,涂层的LC1最大,LC1和LC2差值最小。涂层与基体的杨氏模量比和基体硬度是影响LC1和LC2的关键因素。降低硬质合金基体的晶粒度,选择适中的Co含量,均有利于LC1和LC2的同步改善。

关键词： AlTiN涂层基体材质划痕测试有限元分析涂层失效形式涂层硬质合金设计

电磁场对电弧离子镀沉积AlTiN涂层的影响

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真空科学与技术学报 2016年第6期36卷 666-671页

作者：张权邹长伟梁俊才耿东森王启民广东工业大学机电工程学院广州510006 安泰科技股份有限公司北京100081

主要研究电磁场对电弧离子镀沉积AlTiN涂层的影响。通过改变电磁场的电压,研究阴极弧斑在不同电磁场下的运动现象以及AlTiN涂层的微观结构和力学性能。结果表明阴极弧斑的运动受磁场电压的影响。增加磁场电压,弧斑更多的在电弧靶中心区... 详细信息

主要研究电磁场对电弧离子镀沉积AlTiN涂层的影响。通过改变电磁场的电压,研究阴极弧斑在不同电磁场下的运动现象以及AlTiN涂层的微观结构和力学性能。结果表明阴极弧斑的运动受磁场电压的影响。增加磁场电压,弧斑更多的在电弧靶中心区域聚集。AlTiN涂层的大颗粒分布、沉积速率、微观结构和硬度相应地受电磁场电压的影响。文章对相关机理进行了研究。

关键词：电弧离子镀阴极电弧移动 AlTiN涂层微观结构力学性能

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高温合金刀具AlTiN涂层结构研究

工具技术 2021年第4期55卷 28-31页

作者：于忠光吕显豹张继波国宏工具系统(无锡)股份有限公司

随着我国航空航天行业的迅速发展,以镍基合金为代表的高温合金加工制造增多。高温合金具有优异的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能,在切削加工中存在切削温度高、导热性差、加工硬化等特性,因此... 详细信息

随着我国航空航天行业的迅速发展,以镍基合金为代表的高温合金加工制造增多。高温合金具有优异的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能,在切削加工中存在切削温度高、导热性差、加工硬化等特性,因此,要实现高效、高质量的加工,必须重视刀具寿命。刀具寿命与刀具涂层有密切关系,本文通过研究刀具涂层性能来改善刀具寿命。采用电弧离子镀法进行涂层,通过研究不同偏压和沉积温度,在钨钢(硬质合金)基体上完成AlTiN涂层的制备;用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察涂层的表面和截面形貌,并分析涂层的成分,用X衍射仪(XRD)分析涂层的物相结构,用纳米硬度计测量涂层的纳米硬度H、杨氏模量E和抗塑性变形因子H^(3)/E^(2),利用微米划痕仪分析涂层与基体的结合力;对所制备的不同涂层刀具进行GH4169高温合金切削加工试验,通过涂层刀具后刀面磨损值VB判断涂层切削性能。

关键词： GH4169高温合金 AlTiN涂层刀具磨损切削性能

DLC/altin复合涂层的制备及摩擦学性能研究

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DLC/AlTiN复合涂层的制备及摩擦学性能研究

作者：黄瑞华燕山大学

学位级别：硕士

AlTiN涂层具备高硬度,良好的膜基结合力以及优异的抗高温氧化性等性能,被广泛的应用于金属切削刀具方面;但该涂层本身摩擦系数较高、韧性较差以及内应力高等不足,限制了其在减摩防护等苛刻工况环境中的应用。DLC(diamond-like carbon)... 详细信息

AlTiN涂层具备高硬度,良好的膜基结合力以及优异的抗高温氧化性等性能,被广泛的应用于金属切削刀具方面;但该涂层本身摩擦系数较高、韧性较差以及内应力高等不足,限制了其在减摩防护等苛刻工况环境中的应用。DLC(diamond-like carbon)涂层具备良好的自润滑性能,但此涂层与Fe基材料的结合力欠佳。通过多层结构设计,将上述两种涂层的特点和优势进行结合,有望同时改善涂层的自润滑性能和膜基结合力。本文采用电弧沉积+磁控溅射两种制备工艺,研究了基底偏压、N流量、Ti-Al靶电流以及Cr掺杂量等工艺参数对AlTiN涂层的表面粗糙度、物相结构以及摩擦学性能的影响。试验结果表明,不同工艺参数下制备的AlTiN涂层,主要是以TiAlN的物相存在,且沿着(110)、(200)以及(220)方向生长。摩擦学试验结果表明,AlTiN涂层的摩擦系数一般在0.4-0.7之间,由于涂层表面粗糙度较大,其磨损失效形式以磨粒磨损为主。在工艺优化研究的基础上,研究了DLC/AlTiN涂层的结构组织以及摩擦学性能。试验结果表明,DLC/AlTiN涂层表面为类金刚石结构,且表面粗糙度较小。该涂层在长时间摩擦后,磨痕处I/I值上升,金刚石结构向石墨结构转变,获得了较低的摩擦系数。以YT15硬质合金为基体的DLC/AlTiN涂层表现出较低的摩擦系数与磨损率。在硬质合金车刀表面分别沉积AlTiN涂层、DLC涂层和DLC/altin复合涂层,切削试验研究表明:在相同进给量与切削速度下,涂层车刀切削温度更低,涂层车刀加工试样表面粗糙度更小,且涂层可有效减缓铝合金切削的黏刀现象,提高工件表面加工质量。

关键词： AlTiN涂层 DLC/AlTiN涂层机械性能摩擦学性能涂层刀具

SDC90钢CrTiAlN和AlTiN涂层承载能力和耐磨性的研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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上海金属 2016年第1期38卷 15-19页

作者：朱雪飞刘云超施雯上海大学材料科学与工程学院上海200072

采用非平衡磁控溅射与多弧离子镀技术分别在SDC90模具钢表面制备CrTiAlN与TiAlN涂层，采用SEM、XRD及M200等观察与测定涂层的微观形貌与组织、承载能力及摩擦磨损性能。研究表明：CrTjAlN涂层致密、无柱状晶，AlTiN涂层存在黑色颗粒，... 详细信息

采用非平衡磁控溅射与多弧离子镀技术分别在SDC90模具钢表面制备CrTiAlN与TiAlN涂层，采用SEM、XRD及M200等观察与测定涂层的微观形貌与组织、承载能力及摩擦磨损性能。研究表明：CrTjAlN涂层致密、无柱状晶，AlTiN涂层存在黑色颗粒，有轻微的柱状晶，粗糙度和厚度略高于前者；涂层显著提高了模具钢的表面硬度（1887—2482HV0.245N）及承载能力，其中CrTiAlN涂层韧性优于AlTiN涂层；强、韧表面有效降低模具钢的磨损体积与磨损率，磨损18h后CrTiAlN与AlTiN涂层的磨损体积分别为基体的48％和28％，磨损率分别为基体的60％和28％；高硬度的AlTiN涂层显示出更好的耐磨性能；磨损机制主要为疲劳磨损。

关键词： CrTiAlN涂层 AlTiN涂层承载能力耐磨性