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硬質(zhì)合金梯度結(jié)構(gòu)涂層
發(fā)布日期:2014-02-19
作者:株洲三鑫

作為一種工具材料,硬質(zhì)合金的生產(chǎn)發(fā)展對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)作業(yè)是非常明顯的,尤其是針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)制造,硬質(zhì)合金以其優(yōu)異的性能作為“工業(yè)的牙齒”,是使用最為廣泛的財(cái)富工具。

     科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的變革發(fā)展。從石器時(shí)代到青銅時(shí)代到鐵器時(shí)代再到現(xiàn)在的材料多元化時(shí)代,社會(huì)生產(chǎn)對(duì)高性能材料工具的要求也更加苛刻,對(duì)于硬質(zhì)合金材料來(lái)說(shuō),更高性能就體現(xiàn)在新技術(shù)的成熟應(yīng)用,硬質(zhì)合金梯度結(jié)構(gòu)涂層是在某些使用方面上表現(xiàn)出更優(yōu)越的品質(zhì)。

     尤其是針對(duì)硬質(zhì)合金刀片,為了提高硬質(zhì)合金切削刀具的使用壽命和切削性能,通常采用化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積方法在硬質(zhì)合金表面涂上薄層的TiN、TiC、Ti(C、N)和AL2O3等高硬度耐磨材料,但是由于不同材料的熱膨脹系數(shù)不同,涂層工具材料在冷卻過(guò)程中可能會(huì)由于熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。

     由于涂層材料的脆性,因此,通常裂紋更加容易在涂層表面產(chǎn)生并向硬質(zhì)合金內(nèi)部擴(kuò)散,為了盡可能地防止由于裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展而導(dǎo)致的材料失效,要獲得高性能的硬質(zhì)合金刀具切削工具材料,一種方法是通常在涂層之前,對(duì)硬質(zhì)合金基體進(jìn)行梯度燒結(jié),經(jīng)梯度燒結(jié)后的涂層基體在其表面區(qū)域形成缺立方碳化物和碳氮化合物的韌性區(qū)域,相應(yīng)的黏結(jié)劑的含量高于涂層基體名義黏結(jié)劑的含量,當(dāng)涂層中形成的裂紋擴(kuò)展到該區(qū)域時(shí),由于其良好的塑性和韌性,可以吸收裂紋擴(kuò)展的能量,因此能夠有效的阻止裂紋向硬質(zhì)合金內(nèi)部的擴(kuò)散,提高硬質(zhì)合金刀片的使用性能。

     應(yīng)當(dāng)指出,在硬質(zhì)合金梯度結(jié)構(gòu)涂層基體中,梯度主要表現(xiàn)在顯微結(jié)構(gòu)變化,梯度層的厚度為微米級(jí),通常是5~35μm之間。硬質(zhì)合金梯度結(jié)構(gòu)涂層工藝技術(shù)正在逐步完善,以后的發(fā)展必然成為硬質(zhì)合金刀片等切削工具提高性能的突破點(diǎn)。

 

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