MoS-,2--Ti及CrTiAlN+MoS-,2--Ti復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構，另外該技術還綜合了離子鍍結合力強的優(yōu)點，可以制備出結構適合、性能卓越的新型梯度涂層，以滿足刀具涂層復雜的服役條件。封閉場非平衡磁控濺射離子鍍技術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合強度。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)等技術手段對復合涂層的表面形貌、成分分布、微觀結構和熱穩(wěn)定性進行了表征和研究。 結果表明，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構的(Cr，Ti，

3、Al)N固溶體相，固溶體的(111)晶面具有很強的擇優(yōu)生長的趨勢。鈦、鋁、鉻在濺射中與氮作用，形成的TiN、AIN與CrN具有相同的晶格結構、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合強度。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合強度和硬度支撐，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保護膜，

4、能防止涂層的進一步氧化，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℃，遠遠高于純MoS2的315℃。鈦的加入可以降低MoS2-Ti復合涂層中氧雜質(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化的作用，提高涂層的強度、硬度。鈦被氧化后，

5、生成氧化物保護膜，可以延緩涂層中Mo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層構成了具有保護作用的骨架，能夠延緩由塑性變形造成的MoS2-Ti涂層過早撕裂和剝落，提高復合涂層的強度和硬度；MoS2-Ti涂層可以起到自潤滑作用，降低涂層