C、Si摻雜對WBC（Si）硬質(zhì)涂層的性能影響及機(jī)理研究
發(fā)布時間：2022-02-12 21:18
AlB2-type WB2是一種極具潛力的硬質(zhì)自潤滑涂層。其硬度高達(dá)3540GPa,磨損率低至10-7mm3/mN,有望用于航天航空等領(lǐng)域急需的高速高效切削鈦、鋁及其合金等難加工材料的刀具涂層,但其存在韌性低、壓應(yīng)力大等問題。通過C、Si摻雜構(gòu)筑多元涂層可進(jìn)一步改善WB2的綜合性能。本文利用直流（反應(yīng)）磁控濺射技術(shù),在YG8硬質(zhì)合金和Si片上分別制備了WBC和WBCSi涂層,系統(tǒng)地研究了C、Si摻雜對AlB2-type WB2基WBC（Si）涂層的組織結(jié)構(gòu)、殘余應(yīng)力、力學(xué)、摩擦學(xué)性能的影響規(guī)律及作用機(jī)制。利用WB2靶材和C2H2,通過反應(yīng)磁控濺射法制備了WBC涂層。保持總壓強(qiáng)0.7Pa不變,隨著PC2H2（00.035Pa）的增加,涂層的相組成依次為WB2/a-WC（a表示非晶）,a...
【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
多層結(jié)構(gòu)的韌化機(jī)制[12]
生塑性變形的主要機(jī)制是位錯的產(chǎn)生和運(yùn)動。當(dāng)材料受力新的位錯，伴隨著已經(jīng)形成的位錯不斷滑移，直至遇到量原子錯配形成了一個阻礙位錯連續(xù)運(yùn)動的斥力場，而動，就需要增加使材料發(fā)生位錯運(yùn)動的應(yīng)力閾值。理論應(yīng)力與位錯網(wǎng)格中釘扎點的距離成反比，晶粒尺寸越小則合 Hall-Petch[14,15]關(guān)系式(1-1)。其中，H0為材料本征硬度料而言，k 是一個常數(shù)。6-18]表明，當(dāng)晶粒尺寸低于 10nm 時，材料發(fā)生形變的主會急劇下降，即呈現(xiàn) reverse Hall-Petch 效應(yīng)，如圖 1-2[的尺寸限制，Veprek 和 Reiprich[20,21]提出了熱力學(xué)驅(qū)動合涂層：nc-TiN/a-Si3N4。nc-TiN/a-Si3N4納米復(fù)合涂層的屬氮化物被一個單分子層的 a-Si3N4所分隔，Si3N4抑制嵌于a-Si3N4的復(fù)合結(jié)構(gòu)，由于nc-TiN內(nèi)無法產(chǎn)生位錯增值TiN 的阻礙難以擴(kuò)展，使得材料實現(xiàn)了超高強(qiáng)度(80~105G
層中的 TiN 晶粒是以納米直徑的柱狀晶形式存厚度約3個分子層(~0.7nm)的晶體態(tài)，并不是以 Si3N4界面相與相鄰的 TiN 晶體形成了共格結(jié)i3N4其實是一種“贗晶”，并在近期所發(fā)表的論文格結(jié)構(gòu)的模型[27]。同時早在 2005 年 Veprek[2界面層是“amorphous”改成了“X-ray amorphous”改成了“nc-TiN/Si3N4”。但在制備技術(shù)方面，十eprek 超過金剛石硬度的結(jié)果，Veprek 將結(jié)果歸度和氮分壓不夠高，二是因為涂層中存在的微廣泛爭議，但這一設(shè)計理念具有顯著的進(jìn)步意
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鎢硅二元體系化合物穩(wěn)定性、力學(xué)性能和電子結(jié)構(gòu)的理論計算研究[J]. 金娜,庾強(qiáng),楊延清,羅賢. 功能材料. 2018(04)
[2]柔性硬質(zhì)納米復(fù)合涂層[J]. 金德里奇·繆塞爾. 中國表面工程. 2016(03)
[3]硬質(zhì)陶瓷涂層增韌及其評估研究進(jìn)展[J]. 裴晨蕊,孫德恩,Sam Zhang,黃佳木. 中國表面工程. 2016(02)
[4]評Veprek的nc-TiN/a-Si3N4模型和其“超過金剛石硬度”的實驗基礎(chǔ)[J]. 李戈揚(yáng). 無機(jī)材料學(xué)報. 2015(01)
[5]磁控濺射制備的W,WSi2,Si單層膜和W/Si,WSi2/Si多層膜應(yīng)力[J]. 黃秋實,李浩川,朱京濤,王曉強(qiáng),蔣勵,王占山,唐永建. 強(qiáng)激光與粒子束. 2011(06)
[6]硬質(zhì)及超硬涂層的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 張瑛,楊俊峰,方前鋒. 科技資訊. 2009(33)
[7]硬質(zhì)合金刀具涂層技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J]. 陳顥,羊建高,王寶健,劉海浪. 硬質(zhì)合金. 2009(01)
博士論文
[1]MoB2和WB3的高溫高壓合成及其結(jié)構(gòu)和硬度性質(zhì)研究[D]. 陶強(qiáng).吉林大學(xué) 2015
[2]兩相納米結(jié)構(gòu)薄膜中的模板效應(yīng)與超硬效應(yīng)[D]. 孔明.上海交通大學(xué) 2009
本文編號：3622397
【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
多層結(jié)構(gòu)的韌化機(jī)制[12]
生塑性變形的主要機(jī)制是位錯的產(chǎn)生和運(yùn)動。當(dāng)材料受力新的位錯，伴隨著已經(jīng)形成的位錯不斷滑移，直至遇到量原子錯配形成了一個阻礙位錯連續(xù)運(yùn)動的斥力場，而動，就需要增加使材料發(fā)生位錯運(yùn)動的應(yīng)力閾值。理論應(yīng)力與位錯網(wǎng)格中釘扎點的距離成反比，晶粒尺寸越小則合 Hall-Petch[14,15]關(guān)系式(1-1)。其中，H0為材料本征硬度料而言，k 是一個常數(shù)。6-18]表明，當(dāng)晶粒尺寸低于 10nm 時，材料發(fā)生形變的主會急劇下降，即呈現(xiàn) reverse Hall-Petch 效應(yīng)，如圖 1-2[的尺寸限制，Veprek 和 Reiprich[20,21]提出了熱力學(xué)驅(qū)動合涂層：nc-TiN/a-Si3N4。nc-TiN/a-Si3N4納米復(fù)合涂層的屬氮化物被一個單分子層的 a-Si3N4所分隔，Si3N4抑制嵌于a-Si3N4的復(fù)合結(jié)構(gòu)，由于nc-TiN內(nèi)無法產(chǎn)生位錯增值TiN 的阻礙難以擴(kuò)展，使得材料實現(xiàn)了超高強(qiáng)度(80~105G
層中的 TiN 晶粒是以納米直徑的柱狀晶形式存厚度約3個分子層(~0.7nm)的晶體態(tài)，并不是以 Si3N4界面相與相鄰的 TiN 晶體形成了共格結(jié)i3N4其實是一種“贗晶”，并在近期所發(fā)表的論文格結(jié)構(gòu)的模型[27]。同時早在 2005 年 Veprek[2界面層是“amorphous”改成了“X-ray amorphous”改成了“nc-TiN/Si3N4”。但在制備技術(shù)方面，十eprek 超過金剛石硬度的結(jié)果，Veprek 將結(jié)果歸度和氮分壓不夠高，二是因為涂層中存在的微廣泛爭議，但這一設(shè)計理念具有顯著的進(jìn)步意
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鎢硅二元體系化合物穩(wěn)定性、力學(xué)性能和電子結(jié)構(gòu)的理論計算研究[J]. 金娜,庾強(qiáng),楊延清,羅賢. 功能材料. 2018(04)
[2]柔性硬質(zhì)納米復(fù)合涂層[J]. 金德里奇·繆塞爾. 中國表面工程. 2016(03)
[3]硬質(zhì)陶瓷涂層增韌及其評估研究進(jìn)展[J]. 裴晨蕊,孫德恩,Sam Zhang,黃佳木. 中國表面工程. 2016(02)
[4]評Veprek的nc-TiN/a-Si3N4模型和其“超過金剛石硬度”的實驗基礎(chǔ)[J]. 李戈揚(yáng). 無機(jī)材料學(xué)報. 2015(01)
[5]磁控濺射制備的W,WSi2,Si單層膜和W/Si,WSi2/Si多層膜應(yīng)力[J]. 黃秋實,李浩川,朱京濤,王曉強(qiáng),蔣勵,王占山,唐永建. 強(qiáng)激光與粒子束. 2011(06)
[6]硬質(zhì)及超硬涂層的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 張瑛,楊俊峰,方前鋒. 科技資訊. 2009(33)
[7]硬質(zhì)合金刀具涂層技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J]. 陳顥,羊建高,王寶健,劉海浪. 硬質(zhì)合金. 2009(01)
博士論文
[1]MoB2和WB3的高溫高壓合成及其結(jié)構(gòu)和硬度性質(zhì)研究[D]. 陶強(qiáng).吉林大學(xué) 2015
[2]兩相納米結(jié)構(gòu)薄膜中的模板效應(yīng)與超硬效應(yīng)[D]. 孔明.上海交通大學(xué) 2009
本文編號：3622397
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