强流脉冲电子束能量密度对TiAlN涂层微观组织和硬度的影响

稀有金属, 2016, 40(5): 453-459. doi: 10.13373/j.cnki.cjrm.2016.05.008

强流脉冲电子束能量密度对TiAlN涂层微观组织和硬度的影响

芦馨 ^1, , 金光 ^2, , 高景龙 ^3, , 吕逍 ^4, , 娄长胜 ^5, , 王强 ^6,

1.沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳,110159

2.沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳,110159

3.沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳,110159

4.沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳,110159

5.沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳,110159

6.东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室,辽宁沈阳,110819

基金项目: 国家科技重大专项项目(2012ZX04003-061)资助

关键词：电子束 , 能量密度 , TiAlN涂层 , 粗糙度 , 显微硬度

Microstructure and Microhardness of TiAlN Coatings with Different Energy Densities of High Current Pulsed Electron Beam

Keywords： electron beam , energy density , TiAlN coating , roughness , microhardness

采用不同能量密度的电子束对硬质合金刀具TiAlN涂层进行轰击处理,研究了电子束能量密度对TiAlN涂层表面改性后的微观组织和硬度的影响.利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)分别对TiAlN涂层进行表面形貌观察、元素分析和物相分析,并对涂层表面进行粗糙度和显微硬度测试.结果表明,随着能量密度的增加,涂层表面更趋于致密.在相同的能量密度1.75 J·cm-2下,采用相对较低的阴极加速电压7kV和较高电流强度130 A轰击时,涂层表面粗糙度最低达0.15μm.经电子束轰击后的TiAlN相衍射峰相对强度有所提高;涂层相衍射峰不同程度地向高角度偏移,并且同样能量密度条件下加速电压越高,偏移角度越大;同时涂层相衍射峰有一定宽化趋势.表明电子束轰击后TiAlN涂层产生较大的压应力和热应力,使晶粒细化,并且在一定的热应力驱动下有利于原子扩散,形成较宽的过渡层,从而提高涂层和基体间结合力.显微硬度随着能量密度的增加呈上升趋势,而相同的能量密度条件,加速电压的提高有助于涂层表面硬化.

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