深冷處理改善TiN-金屬基體復(fù)合體系機(jī)械性能的研究.pdf

1、TiN、DLC等硬質(zhì)薄膜因具有高硬度、低摩擦系數(shù)、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。雖然超硬薄膜的研究已經(jīng)趨于成熟，許多產(chǎn)品也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。但是各類薄膜制備及改性的工藝都存在其不足，難以獲得具有高硬度、強(qiáng)韌性和良好附著力等較好綜合性能的硬質(zhì)薄膜材料。
　　深冷處理技術(shù)是一種超低溫處理技術(shù)，其在鋼材、硬質(zhì)合金、有色金屬等金屬材料及陶瓷、尼龍、塑料等非金屬材料都有研究。研究表明深冷通過改變材料的微觀組織及應(yīng)力狀態(tài)使得材料的耐

2、磨性或強(qiáng)度都得到了不同程度的提高。然而，盡管深冷處理技術(shù)已是一門漸趨成熟而且應(yīng)用領(lǐng)域又十分廣泛的技術(shù)，但至今為止國(guó)內(nèi)還鮮見有人將其應(yīng)用于薄膜材料上。深冷處理對(duì)薄膜或薄膜/基體復(fù)合體系特別是其界面應(yīng)力狀態(tài)等將會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響，或者說對(duì)體材料的那些些影響機(jī)制是否同樣適用？是一個(gè)值得探討的問題。
　　本文采用直流疊加脈沖偏壓電弧離子鍍技術(shù)在YW2硬質(zhì)合金、304不銹鋼以及W9高速鋼不同基體上鍍TiN薄膜后進(jìn)行簡(jiǎn)單工藝的深冷處理，初步發(fā)現(xiàn)

3、深冷處理對(duì)TiN在YW2硬質(zhì)合金、304不銹鋼、w9高速鋼三種金屬基體上硬度、斷裂韌性、膜基結(jié)合力以及摩擦系數(shù)有不同程度的影響。并對(duì)深冷處理改善TiN/基體復(fù)合體系機(jī)械性能的影響機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　研究表明:(1)深冷處理后YW2基體和TiN/YW2體系的斷裂韌性和界面結(jié)合強(qiáng)度得到改善。通過對(duì)微觀組織的觀察分析，發(fā)現(xiàn)深冷處理后彌散分布的顆粒狀γ相顯著減少或消失、孔隙率降低，組織變得更加致密(2)深冷處理后，TiN薄膜在不銹鋼基體

4、上的結(jié)合強(qiáng)度得到顯著提高，同時(shí)硬度增加。這是由于深冷處理后，TiN薄膜結(jié)構(gòu)趨于致密，薄膜壓應(yīng)力增大。另外，深冷處理后薄膜(111)面的取向明顯增強(qiáng)(3)高速鋼深冷處理后硬度及耐磨性明顯增加。這是由于殘余奧氏體進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為馬氏體，并且在高速鋼組織中會(huì)析出微粒狀碳化物，使高速鋼基體中產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化，同時(shí)表面應(yīng)力改變使得摩擦性能提高。TiN薄膜在高速鋼上的膜基結(jié)合力進(jìn)一步得到提高，這是由于深冷處理后薄膜與基體的塑性變形協(xié)調(diào)能力進(jìn)一步提高，碳化物