电弧离子镀AlTi（Si,Y）N涂层的制备及性能研究
发布时间：2021-03-24 10:25
为了适应现代切削技术的发展,本研究工作主要集中于优化高铝AlTiN涂层的高温抗氧化性、摩擦学性能、热稳定性及切削性能。本文从涂层成分和结构的角度出发,采用多元合金化、纳米复合结构和纳米多层结构构建三种方法来改善高铝AlTiN涂层的综合性能。首先探讨加入活性元素Y对多组元AlTiYN涂层力学、抗氧性能及高温摩擦性能的影响;然后通过纳米复合结构,即加入a-Si3N4非晶界面相包裹涂层中的AlTiN纳米晶,显著提高AlTiSiN涂层的抗氧化性能,并研究其切削行为;最后研究不同调制周期对AlTiN/AlTiSiYN纳米多层涂层界面结构、热稳定性和切削寿命及失效机理的影响。本文主要总结如下:1)AlTiN涂层中掺杂活性元素Y形成固溶体结构涂层后,涂层晶粒发生细化,组织结构致密化,硬度及韧性增加,结合强度显著提升。XRD物相分析表明,Y元素固溶于AlTiN晶格中,AlTiN及AlTiYN涂层XRD特征衍射峰位均向低角度发生偏移。添加0.76 at.%活性元素Y增强了AlTiN涂层其高温抗氧化能力,AlTiYN涂层在800°C900°...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PVD技术示意图
和手机外壳组件，手表和珠宝用品等。近年来，该镀膜技术得到快速发展，已经广泛用于切削刀具领域，用来制备硬质薄膜。图1-2 电弧离子镀TiCN涂层过程示意图[10]Fig.1-2 Schematic diagram of process of TiCN coating formationby arc ion plating
蒸发速率低、容易靶材“中毒”等。该技术应用在装饰涂层、超导涂层、具有特定光学或电学特性的涂层、高温应用的保护涂层。图1-3 磁控溅射原理图[12]Fig.1-3 Schematic diagram of magnetron sputtering1.3 TiAlN 基涂层研究进展1.3.1 AlTiN 涂层研究现状Zhou 等[13]采用电弧离子镀技术制备了不同 Al 含量的(Ti1-x,Alx)N 涂层，研究Al 含量对(Ti1-x,Alx)N 结构的影响，如图 1-4 所示。发现 Al 含量小于 0.6 时，(Ti1-x,Alx)N 为 B1 立方结构；当 Al 含量大于 0.7 时，(Ti1-x,Alx)N 为 B4 纤锌矿结构；而当 Al 含量在 0.6 和 0.7 之间时，则为二者的混合体。Makino[14]在之后通过理论计算得到：Ti-Al-N 晶体结构从 B1 到 B4 转折的点为 Al 含量的临界值大约在 65mol%。TiAl 涂层中，Al 含量在 0.65 以内，涂层的硬度和抗氧化性能随着 Al 含量的增加而上升[15]
【参考文献】：
期刊论文
[1]多弧离子镀AlTiYN涂层的高温氧化性能及高温摩擦学行为[J]. 莫锦君,吴正涛,高则翠,王启民. 中国表面工程. 2018(04)
[2]加入10%Si对阴极电弧蒸镀TiAlSiN涂层的影响（英文）[J]. 朱丽慧,宋诚,倪旺阳,刘一雄. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(06)
[3]刀具涂层技术的研究现状和发展趋势[J]. 张勤俭,赵路明,刘敏之,杨小庆. 有色金属科学与工程. 2014(02)
[4]高速切削刀具物理气相沉积涂层研究进展[J]. 王启民,黄健,王成勇,伍尚华. 航空制造技术. 2013(14)
[5]电弧离子镀技术及其在硬质薄膜方面的应用[J]. 邱家稳,赵栋才. 表面技术. 2012(02)
[6]Si和Y掺杂对（Ti,Al）N涂层结构和性能的影响[J]. 范永中,张淑娟,涂金伟,孙霞,刘芳,李明升. 金属学报. 2012(01)
[7]切削刀具的发展现状与趋势及对策[J]. 李德军,崔永寨,文彦波. 装备制造技术. 2011(01)
[8]电弧离子镀NiCoCrAlY涂层的组织结构及初期氧化[J]. 孙超,王启民,唐永吉,关庆丰,宫骏,闻立时. 金属学报. 2005(11)
[9]国内外切削刀具涂层技术发展综述[J]. 赵海波. 工具技术. 2002(02)
本文编号：3097560
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PVD技术示意图
和手机外壳组件，手表和珠宝用品等。近年来，该镀膜技术得到快速发展，已经广泛用于切削刀具领域，用来制备硬质薄膜。图1-2 电弧离子镀TiCN涂层过程示意图[10]Fig.1-2 Schematic diagram of process of TiCN coating formationby arc ion plating
蒸发速率低、容易靶材“中毒”等。该技术应用在装饰涂层、超导涂层、具有特定光学或电学特性的涂层、高温应用的保护涂层。图1-3 磁控溅射原理图[12]Fig.1-3 Schematic diagram of magnetron sputtering1.3 TiAlN 基涂层研究进展1.3.1 AlTiN 涂层研究现状Zhou 等[13]采用电弧离子镀技术制备了不同 Al 含量的(Ti1-x,Alx)N 涂层，研究Al 含量对(Ti1-x,Alx)N 结构的影响，如图 1-4 所示。发现 Al 含量小于 0.6 时，(Ti1-x,Alx)N 为 B1 立方结构；当 Al 含量大于 0.7 时，(Ti1-x,Alx)N 为 B4 纤锌矿结构；而当 Al 含量在 0.6 和 0.7 之间时，则为二者的混合体。Makino[14]在之后通过理论计算得到：Ti-Al-N 晶体结构从 B1 到 B4 转折的点为 Al 含量的临界值大约在 65mol%。TiAl 涂层中，Al 含量在 0.65 以内，涂层的硬度和抗氧化性能随着 Al 含量的增加而上升[15]
【参考文献】：
期刊论文
[1]多弧离子镀AlTiYN涂层的高温氧化性能及高温摩擦学行为[J]. 莫锦君,吴正涛,高则翠,王启民. 中国表面工程. 2018(04)
[2]加入10%Si对阴极电弧蒸镀TiAlSiN涂层的影响（英文）[J]. 朱丽慧,宋诚,倪旺阳,刘一雄. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(06)
[3]刀具涂层技术的研究现状和发展趋势[J]. 张勤俭,赵路明,刘敏之,杨小庆. 有色金属科学与工程. 2014(02)
[4]高速切削刀具物理气相沉积涂层研究进展[J]. 王启民,黄健,王成勇,伍尚华. 航空制造技术. 2013(14)
[5]电弧离子镀技术及其在硬质薄膜方面的应用[J]. 邱家稳,赵栋才. 表面技术. 2012(02)
[6]Si和Y掺杂对（Ti,Al）N涂层结构和性能的影响[J]. 范永中,张淑娟,涂金伟,孙霞,刘芳,李明升. 金属学报. 2012(01)
[7]切削刀具的发展现状与趋势及对策[J]. 李德军,崔永寨,文彦波. 装备制造技术. 2011(01)
[8]电弧离子镀NiCoCrAlY涂层的组织结构及初期氧化[J]. 孙超,王启民,唐永吉,关庆丰,宫骏,闻立时. 金属学报. 2005(11)
[9]国内外切削刀具涂层技术发展综述[J]. 赵海波. 工具技术. 2002(02)
本文编号：3097560
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