石墨靶和钛靶共溅射制备的TiCN薄膜的结构和性能

发布时间：2019-03-09 09:11

【摘要】：在氮气和氩气的混合气氛下通过共溅射石墨靶和钛靶在M2高速钢基体上制备TiCN薄膜,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析TiCN薄膜的组织与结构,采用纳米压痕仪检测TiCN薄膜的硬度,同时采用压痕法和划痕法评价薄膜与基体的结合状况,并对TiCN薄膜丝锥进行切削试验,考察TiCN薄膜的耐用性。结果表明:TiCN薄膜中的C原子以固溶于TiN晶格形式存在,TiCN薄膜在(111)晶面的取向较TiN薄膜明显减弱,TiCN薄膜的断口为长块状结构,其横向尺寸较TiN薄膜小,TiCN薄膜表面呈凹凸状。TiCN薄膜与基体的结合力为40N左右,C原子在TiCN薄膜中具有固溶强化和细晶强化作用,TiCN薄膜的硬度由TiN薄膜的20.3提高到33.4GPa。TiCN薄膜具有良好的减摩性能,攻丝40Cr材质时TiCN薄膜丝锥的使用寿命较TiN薄膜丝锥和无涂层丝锥明显提高。
[Abstract]:TiCN thin films were prepared on M2 high-speed steel substrate by co-sputtering graphite target and titanium target in a mixed atmosphere of nitrogen and argon. The microstructure and structure of TiCN thin films were analyzed by scanning electron microscopy and X-ray diffractometer. The hardness of TiCN thin film was measured by nano indentation instrument. The bonding state of TiCN thin film with substrate was evaluated by indentation method and scratch method. The cutting test of TiCN thin film tap was carried out to investigate the durability of TiCN thin film. The results show that the C atoms in TiCN thin films exist in the form of solid solution in TiN lattice. The orientation of TiCN thin films in (111) crystal plane is weaker than that of TiN films. The fracture surfaces of TiCN thin films are block-like structure and the transverse dimensions of TiCN thin films are smaller than that of TiN films. The surface of TiCN thin film is concave and convex. The bonding force between TiCN film and substrate is about 40N. The C atom has the effect of solid solution strengthening and fine grain strengthening in TiCN thin film. The hardness of TiCN film is improved from 20.3 of TiN film to that of 33.4GPa.TiCN film. The service life of TiCN thin film tap is obviously longer than that of TiN thin film tap and uncoated tap when tapping 40Cr material.
【作者单位】： 四川大学制造科学与工程学院;四川大学分析测试中心;
【基金】：“高档数控机床与基础制造装备”重大科技专项(2012ZX04003011) 国家自然科学基金项目(51275323)
【分类号】：TG174.4

【共引文献】

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本文编号：2437311