C、Si掺杂对WBC（Si）硬质涂层的性能影响及机理研究
发布时间：2022-02-12 21:18
AlB2-type WB2是一种极具潜力的硬质自润滑涂层。其硬度高达3540GPa,磨损率低至10-7mm3/mN,有望用于航天航空等领域急需的高速高效切削钛、铝及其合金等难加工材料的刀具涂层,但其存在韧性低、压应力大等问题。通过C、Si掺杂构筑多元涂层可进一步改善WB2的综合性能。本文利用直流（反应）磁控溅射技术,在YG8硬质合金和Si片上分别制备了WBC和WBCSi涂层,系统地研究了C、Si掺杂对AlB2-type WB2基WBC（Si）涂层的组织结构、残余应力、力学、摩擦学性能的影响规律及作用机制。利用WB2靶材和C2H2,通过反应磁控溅射法制备了WBC涂层。保持总压强0.7Pa不变,随着PC2H2（00.035Pa）的增加,涂层的相组成依次为WB2/a-WC（a表示非晶）,a...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多层结构的韧化机制[12]
生塑性变形的主要机制是位错的产生和运动。当材料受力新的位错，伴随着已经形成的位错不断滑移，直至遇到量原子错配形成了一个阻碍位错连续运动的斥力场，而动，就需要增加使材料发生位错运动的应力阈值。理论应力与位错网格中钉扎点的距离成反比，晶粒尺寸越小则合 Hall-Petch[14,15]关系式(1-1)。其中，H0为材料本征硬度料而言，k 是一个常数。6-18]表明，当晶粒尺寸低于 10nm 时，材料发生形变的主会急剧下降，即呈现 reverse Hall-Petch 效应，如图 1-2[的尺寸限制，Veprek 和 Reiprich[20,21]提出了热力学驱动合涂层：nc-TiN/a-Si3N4。nc-TiN/a-Si3N4纳米复合涂层的属氮化物被一个单分子层的 a-Si3N4所分隔，Si3N4抑制嵌于a-Si3N4的复合结构，由于nc-TiN内无法产生位错增值TiN 的阻碍难以扩展，使得材料实现了超高强度(80~105G
层中的 TiN 晶粒是以纳米直径的柱状晶形式存厚度约3个分子层(~0.7nm)的晶体态，并不是以 Si3N4界面相与相邻的 TiN 晶体形成了共格结i3N4其实是一种“赝晶”，并在近期所发表的论文格结构的模型[27]。同时早在 2005 年 Veprek[2界面层是“amorphous”改成了“X-ray amorphous”改成了“nc-TiN/Si3N4”。但在制备技术方面，十eprek 超过金刚石硬度的结果，Veprek 将结果归度和氮分压不够高，二是因为涂层中存在的微广泛争议，但这一设计理念具有显著的进步意
【参考文献】：
期刊论文
[1]钨硅二元体系化合物稳定性、力学性能和电子结构的理论计算研究[J]. 金娜,庾强,杨延清,罗贤. 功能材料. 2018(04)
[2]柔性硬质纳米复合涂层[J]. 金德里奇·缪塞尔. 中国表面工程. 2016(03)
[3]硬质陶瓷涂层增韧及其评估研究进展[J]. 裴晨蕊,孙德恩,Sam Zhang,黄佳木. 中国表面工程. 2016(02)
[4]评Veprek的nc-TiN/a-Si3N4模型和其“超过金刚石硬度”的实验基础[J]. 李戈扬. 无机材料学报. 2015(01)
[5]磁控溅射制备的W,WSi2,Si单层膜和W/Si,WSi2/Si多层膜应力[J]. 黄秋实,李浩川,朱京涛,王晓强,蒋励,王占山,唐永建. 强激光与粒子束. 2011(06)
[6]硬质及超硬涂层的研究现状及发展趋势[J]. 张瑛,杨俊峰,方前锋. 科技资讯. 2009(33)
[7]硬质合金刀具涂层技术现状及展望[J]. 陈颢,羊建高,王宝健,刘海浪. 硬质合金. 2009(01)
博士论文
[1]MoB2和WB3的高温高压合成及其结构和硬度性质研究[D]. 陶强.吉林大学 2015
[2]两相纳米结构薄膜中的模板效应与超硬效应[D]. 孔明.上海交通大学 2009
本文编号：3622397
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多层结构的韧化机制[12]
生塑性变形的主要机制是位错的产生和运动。当材料受力新的位错，伴随着已经形成的位错不断滑移，直至遇到量原子错配形成了一个阻碍位错连续运动的斥力场，而动，就需要增加使材料发生位错运动的应力阈值。理论应力与位错网格中钉扎点的距离成反比，晶粒尺寸越小则合 Hall-Petch[14,15]关系式(1-1)。其中，H0为材料本征硬度料而言，k 是一个常数。6-18]表明，当晶粒尺寸低于 10nm 时，材料发生形变的主会急剧下降，即呈现 reverse Hall-Petch 效应，如图 1-2[的尺寸限制，Veprek 和 Reiprich[20,21]提出了热力学驱动合涂层：nc-TiN/a-Si3N4。nc-TiN/a-Si3N4纳米复合涂层的属氮化物被一个单分子层的 a-Si3N4所分隔，Si3N4抑制嵌于a-Si3N4的复合结构，由于nc-TiN内无法产生位错增值TiN 的阻碍难以扩展，使得材料实现了超高强度(80~105G
层中的 TiN 晶粒是以纳米直径的柱状晶形式存厚度约3个分子层(~0.7nm)的晶体态，并不是以 Si3N4界面相与相邻的 TiN 晶体形成了共格结i3N4其实是一种“赝晶”，并在近期所发表的论文格结构的模型[27]。同时早在 2005 年 Veprek[2界面层是“amorphous”改成了“X-ray amorphous”改成了“nc-TiN/Si3N4”。但在制备技术方面，十eprek 超过金刚石硬度的结果，Veprek 将结果归度和氮分压不够高，二是因为涂层中存在的微广泛争议，但这一设计理念具有显著的进步意
【参考文献】：
期刊论文
[1]钨硅二元体系化合物稳定性、力学性能和电子结构的理论计算研究[J]. 金娜,庾强,杨延清,罗贤. 功能材料. 2018(04)
[2]柔性硬质纳米复合涂层[J]. 金德里奇·缪塞尔. 中国表面工程. 2016(03)
[3]硬质陶瓷涂层增韧及其评估研究进展[J]. 裴晨蕊,孙德恩,Sam Zhang,黄佳木. 中国表面工程. 2016(02)
[4]评Veprek的nc-TiN/a-Si3N4模型和其“超过金刚石硬度”的实验基础[J]. 李戈扬. 无机材料学报. 2015(01)
[5]磁控溅射制备的W,WSi2,Si单层膜和W/Si,WSi2/Si多层膜应力[J]. 黄秋实,李浩川,朱京涛,王晓强,蒋励,王占山,唐永建. 强激光与粒子束. 2011(06)
[6]硬质及超硬涂层的研究现状及发展趋势[J]. 张瑛,杨俊峰,方前锋. 科技资讯. 2009(33)
[7]硬质合金刀具涂层技术现状及展望[J]. 陈颢,羊建高,王宝健,刘海浪. 硬质合金. 2009(01)
博士论文
[1]MoB2和WB3的高温高压合成及其结构和硬度性质研究[D]. 陶强.吉林大学 2015
[2]两相纳米结构薄膜中的模板效应与超硬效应[D]. 孔明.上海交通大学 2009
本文编号：3622397
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