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多涂层CP3型硬质合金抗弯强度及其分散性的研究
来源:  作者:本站

1 引言

由于很多氮化物(TiN、Si3N4、HfN、VN)、碳化物(TiC、SiC、HfC、TaC、VC、WC)、硼化物(B4C、TiB2、ZrB2、C-BN)以及氧化物(Al2O3、ZrO2)都具有很高的硬度和耐磨性,因此被广泛应用于涂层刀具的制造。据报道,在工业发达国家80%以上的硬质合金刀具都经过表面涂覆处理。用CVD法在刀具表面涂覆TiC、TiCN、TiN等涂层已得到普遍应用。为了进一步改善刀具涂层的性能,20世纪90年代以来,国内外相继开发了双涂层、三涂层以及多涂层(有的甚至达到几十层、上百层)的刀片复合涂层工艺。为了分析并改善涂层的性能,笔者通过研究一种四涂层(TiC-TiN-TiC-Al2O3)的涂层组织结构,对该涂层与基体的结合力以及硬质合金材料涂覆前、后的抗弯强度及其分散性进行了讨论。

2 试验与检测

试验材料采用自产CP3型硬质合金,试样尺寸为30×5×5mm3;在CTI-C280M型CVD涂覆炉中进行涂覆处理,涂覆的顺序依次为TiC→TiN→TiC→Al2O3
在菲利浦X'Pert型X衍射仪上对涂层后的硬质合金进行物相分析,试验参数为:Cu靶,石墨单色器,电压40KV,电流40mA,扫描速度0.04°/s;在日本X-650型电子探针仪上观察涂层后硬质合金的断口形貌;在WS-88型涂层结合力测定仪上测定涂层的结合力;在日本T10A型电子拉伸试验机上测定涂层后硬质合金的抗弯强度,十字头速度为1mm/min。

3 结果与分析

  1. 断口形貌
  2. 涂层组织结构
  3. 涂层结合力
  4. 抗弯强度
  5. 在X-650型电子探针仪上观察到涂层后硬质合金的断口形貌如图1所示(图中右侧为涂层)。由图1可见,涂层与基体之间冶金结合紧密,涂层中未见微缺陷且无明显的柱状晶。

    1
    图1 涂层后硬质合金的断口形貌

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    图2 CVD涂层的X衍射谱

    图2为涂层的X衍射谱。通过查对JCPDS衍射卡片,可知涂层中有TiC、TiN和Al2
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