MoS-,2--Ti及CrTiAlN+MoS-,2--Ti復(fù)合涂層組織和性能的研究.pdf

1、封閉場非平衡磁控濺射離子鍍技術(shù)處理溫度低、工件不易變形、工藝操作簡單、可以控制涂層的成分和結(jié)構(gòu)，另外該技術(shù)還綜合了離子鍍結(jié)合力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以制備出結(jié)構(gòu)適合、性能卓越的新型梯度涂層，以滿足刀具涂層復(fù)雜的服役條件。封閉場非平衡磁控濺射離子鍍技術(shù)可作為最終處理工藝用于高速鋼刀具的涂層。 本文采用封閉場非平衡磁控濺射離子鍍技術(shù)在國產(chǎn)W6Mo5Cr4V2高速鋼基體上制備了CrTiAlN、MoS2-Ti、CrTiAlN+MoS2-Ti涂層。

2、通過引入中間過渡層的方法來提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。綜合利用了金相顯微鏡、電子探針(EPMA)、X-射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、差熱分析(DTA)等技術(shù)手段對復(fù)合涂層的表面形貌、成分分布、微觀結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了表征和研究。 結(jié)果表明，CrTiAlN涂層是由納米晶組成的，晶粒尺寸約為l0～30nm。CrTiAlN涂層的顯微硬度約為2450HV0.025。CrTiAlN涂層的組成相都是面心立方結(jié)構(gòu)的(Cr，Ti，

3、Al)N固溶體相，固溶體的(111)晶面具有很強(qiáng)的擇優(yōu)生長的趨勢。鈦、鋁、鉻在濺射中與氮作用，形成的TiN、AIN與CrN具有相同的晶格結(jié)構(gòu)、相近的晶格常數(shù)，可以形成共格界面，提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。金屬鉻打底和鈦、鋁的成份遞變對涂層頂層提供了足夠的結(jié)合強(qiáng)度和硬度支撐，氮元素與基體不接觸，避免涂層的脆化現(xiàn)象。鈦原子和鋁原子使固溶體晶格發(fā)生畸變，產(chǎn)生置換固溶強(qiáng)化，使涂層具有較高的硬度。鉻和鋁能在涂層表層形成Al2O3、Cr2O3保護(hù)膜，

4、能防止涂層的進(jìn)一步氧化，提高涂層的熱穩(wěn)定性。 MoS2-Ti涂層是由納米晶和非晶組成的。涂層的硬度為980HV0.025。X-射線衍射發(fā)現(xiàn)易滑移面(002)晶面占主導(dǎo)地位，使涂層具有較低的摩擦系數(shù)。MoS2-Ti涂層的氧化溫度約為503.8℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純MoS2的315℃。鈦的加入可以降低MoS2-Ti復(fù)合涂層中氧雜質(zhì)的含量，減少涂層中的空洞和孔隙，提高涂層的致密性，鈦還可以起到固溶強(qiáng)化的作用，提高涂層的強(qiáng)度、硬度。鈦被氧化后，

5、生成氧化物保護(hù)膜，可以延緩?fù)繉又蠱o的氧化速度，提高涂層的熱穩(wěn)定性。 CrTiAlN+MoS2-Ti涂層是納米晶和非晶組成。CrTiAlN＋MoS2-Ti涂層的硬度為1150HV0.025。CrTiAlN十MoS2-Ti涂層的氧化溫度約為507.3℃。高硬度的CrTiAlN層構(gòu)成了具有保護(hù)作用的骨架，能夠延緩由塑性變形造成的MoS2-Ti涂層過早撕裂和剝落，提高復(fù)合涂層的強(qiáng)度和硬度；MoS2-Ti涂層可以起到自潤滑作用，降低涂層