本文關鍵詞：Mo基過渡層硬質合金金剛石涂層的制備研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：金剛石涂層硬質合金不僅具有金剛石的高硬度和強耐磨損等優(yōu)點,而且兼具了硬質合金的高韌性、高抗沖擊性能等優(yōu)良特性,是最具發(fā)展前途的刀具材料之一。但是硬質合金基體中Co金屬粘結相易引起碳的溶解,抑制金剛石的形核和生長,嚴重影響了金剛石涂層與基體的結合強度,制約了其在加工制造業(yè)的廣泛應用。采用雙輝等離子滲金屬技術制備的過渡層既可以與硬質合金基體形成具有高結合強度的冶金結合,又可以阻礙硬質合金基體中粘結相Co向外擴散,有效地增強金剛石涂層的結合強度。但在高溫滲金屬過程中,極易造成基體脫碳,在次表層形成較為疏松的脆性金屬間化合物η相,造成刀具抗彎強度的降低和脆性的增大,從而影響其使用性能。在硬質合金基體表面制備Mo基過渡層的過程中,通入一定量的含碳氣體,可以避免η相的形成,同時也可以使過渡層中形成高硬度的碳化物相,提高刀具的切削性能和抗沖擊性能。本文采用雙輝等離子體滲金屬技術,以金屬Mo為源極靶材,在Ar保護氣氛中通入一定量的CH4作為碳源,在基體表面制備Mo基過渡層。通過研究CH4濃度、基體溫度、源極與陰極間電位差對過渡層的表面形貌、物相組成及結合性能的影響規(guī)律,優(yōu)化過渡層的制備工藝。然后,采用自行研制的TYUT型高功率MPCVD裝置,在優(yōu)化后的Mo基過渡層表面進行金剛石涂層的沉積實驗。所得到的主要研究結論如下:(1)隨CH4濃度的增加,過渡層中η相含量逐漸減少直至消失,Mo2C和MoC含量逐漸增加,但結合強度降低。(2)基體溫度較低時,過渡層由納米顆粒組成的胞狀結構組成,結合強度較差;隨著基體溫度升高,胞狀結構結合并直至消失,過渡層的連續(xù)性、致密性、平整度及結合強度均有所提高;而基體溫度過高時,結合強度轉而變差。(3)隨電位差的增大,過渡層的表面形貌變化不大,但Mo和Mo2C相相對增多;電位差過低或過高時,均會出現(xiàn)η相,且過渡層的結合強度較差。(4)在優(yōu)化后的過渡層上沉積了連續(xù)致密的微米金剛石涂層;C元素的擴散導致過渡層中Mo被碳化,且使部分Mo2C轉化為MoC,同時過渡層完全阻擋了Co粘結相的向外擴散,有利于增強涂層的結合強度。
【關鍵詞】：雙層輝光等離子滲金屬 η相 結合強度 硬質合金 過渡層 MPCVD 金剛石涂層
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 金剛石涂層刀具9
• 1.2 金剛石涂層的制備技術9-12
• 1.3 影響金剛石涂層附著力的主要因素及解決方案12-15
• 1.3.1 影響金剛石涂層附著力的主要因素12-13
• 1.3.2 改善金剛石涂層結合強度的方法13-15
• 1.4 過渡層材料選擇原則及制備方法15-16
• 1.4.1 選擇過渡層材料的原則15
• 1.4.2 過渡層的制備方法15-16
• 1.5 雙輝等離子表面合金化技術16-17
• 1.6 本課題的提出及主要研究內容17-19
• 1.6.1 本課題的提出17-18
• 1.6.2 本文的主要研究內容18-19
• 第二章 實驗設備及表征方法19-23
• 2.1 實驗材料與實驗裝置19-20
• 2.2 過渡層及金剛石涂層的表征方法20-23
• 2.2.1 X射線衍射（XRD）20
• 2.2.2 激光拉曼（Roman）散射光譜20-21
• 2.2.3 掃描電子顯微鏡（SEM）21
• 2.2.4 壓痕測試法21-23
• 第三章 CH_4濃度對Mo基過渡層的影響23-31
• 3.1 CH_4濃度對過渡層表面形貌及組成的影響23-26
• 3.2 CH_4濃度對過渡層截面結構及結合性能的影響26-28
• 3.3 本章小結28-31
• 第四章 基體溫度對Mo基過渡層的影響31-37
• 4.1 基體溫度對過渡層表面形貌及組成的影響31-33
• 4.2 基體溫度對過渡層截面結構及結合性能的影響33-36
• 4.3 本章小結36-37
• 第五章 源極與陰極間電位差對Mo基過渡層的影響37-43
• 5.1 電位差對過渡層表面形貌及組成的影響37-39
• 5.2 電位差對過渡層截面結構及結合性能的影響39-42
• 5.3 本章小結42-43
• 第六章 金剛石涂層的制備43-49
• 6.1 金剛石涂層的表面形貌及物相組成43-45
• 6.2 金剛石涂層的截面形貌及結合性能45-46
• 6.3 本章小結46-49
• 第七章 結論與展望49-51
• 7.1 結論49
• 7.2 展望49-51
• 參考文獻51-59
• 致謝59-61
• 碩士研究生期間發(fā)表的研究論文及科研成果61

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本文編號：292501