双辉离子渗金属技术下基体温度对氮化钛涂层性能的影响

"这篇论文是2013年由中南民族大学的研究人员发表的，探讨了基体温度对氮化钛（TiN）涂层微观结构和性能的影响。研究使用了双辉离子渗金属（DGPSA）技术在硬质合金上沉积TiN涂层，并通过X射线衍射（XRD）和显微硬度计进行分析。实验结果显示，TiN涂层的微观结构，包括织构系数、晶粒尺寸、晶格常数、残余应力、硬度和耐磨性都受到基体温度的显著影响。理想的基体温度范围为650至780℃，在此范围内，涂层表现出最小的晶粒尺寸、最高的显微硬度、最大的晶格常数以及最佳的耐磨性能。" 在该研究中，氮化钛（TiN）涂层是通过双辉离子渗金属技术(DGPSA)在硬质合金基体上形成的。这种技术是一种表面改性方法，能够改善工具材料的表面性能，例如耐磨损和抗氧化能力。TiN因其高硬度、良好的化学稳定性和低摩擦系数，常被用作刀具和其他耐磨部件的涂层。 X射线衍射（XRD）是研究涂层晶体结构的主要手段，可以确定涂层的晶体相、晶格参数和结晶度。在本研究中，所有制备的TiN涂层均显示为面心立方结构，这是TiN的典型晶体结构，具有优异的力学性能。 基体温度是影响涂层质量的重要因素。随着基体温度的改变，TiN涂层的微观结构会相应变化，这主要体现在以下几个方面： 1. 织构系数：织构系数反映了涂层中晶体取向的集中程度，基体温度的变化可能影响原子沉积时的排列方式，从而影响这一系数。 2. 晶粒尺寸：较高的基体温度可能导致更大的晶粒尺寸，但研究表明在650至780℃这个区间，晶粒尺寸最小，这通常与涂层的硬度和韧性有关。 3. 晶格常数：晶格常数的变化可能反映出涂层成分的均匀性和晶体的热膨胀特性，基体温度可能影响到这些特性。 4. 残余应力：涂层的残余应力对其机械性能至关重要，过高的应力可能导致涂层开裂或剥落。适当基体温度下的沉积可降低残余应力。 5. 显微硬度和耐磨性能：基体温度的优化可以提高涂层的硬度和耐磨性，这对涂层的使用寿命至关重要。 基体温度的选择对于优化氮化钛涂层的性能至关重要。在650至780℃的范围内，可以获得综合性能最佳的TiN涂层，这对于工业应用中的刀具和耐磨部件的制造有着重要的指导意义。