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钛合金切削用Ti_1-_xAl_xN涂层的制备及其切削性能研究^*

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2015.00454

采用磁控溅射法制备了不同Al含量的Ti_1-_xAl_xN涂层. 经XRD, SEM, EDX和纳米压痕仪分析发现, Al含量在0.50~0.58 (原子分数, 下同)之间时, Ti_1-_xAl_xN涂层为(111)择优生长的fcc结构. 当Al含量增加到0.63时, 涂层中有六方纤锌矿结构的AlN生成, 涂层硬度降低. 另外, 随着Al含量的增加, 涂层表面颗粒尺寸变大, 涂层变疏松. 钛合金切削实验表明, 涂层刀具的磨损形式主要为黏结磨损和崩刃. 在低速切削(65 m/min)时, Ti_0.50Al_0.50N涂层刀具的切削性能略好于无涂层刀具, 并且都好于Ti_0.42Al_0.58N和Ti_0.37Al_0.63N涂层刀具. 在高速切削(100 m/min)时, Ti_0.50Al_0.50N涂层刀具有最好的切削性能, 其切削距离比无涂层刀具提高4倍多. 这主要因为Ti_0.50Al_0.50N涂层表面致密、硬度高, 在钛合金切削时形成的切屑瘤致密而整齐.

关键词: Ti1-xAlxN , 磁控溅射 , 硬质涂层 , 钛合金切削 , 磨损机理

强磁场作用时间对氧化法制备的Co掺杂ZnO薄膜微观结构和光学性能的影响

李国建 , 王振 , 王强 , 王慧敏 , 杜娇娇 , 马永会 , 赫冀成

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2014.00376

利用FESEM,XRD和紫外可见分光光度计研究了强磁场作用时间对真空蒸发氧化法制备的Co掺杂ZnO薄膜微观结构和光学性能的影响.结果表明:强磁场抑制了ZnO珊瑚枝状形貌的生长,氧化60 min时,无磁场下生长成球状颗粒,而6T磁场下则生长成片状组织.强磁场作用时间的增加会使薄膜的择优生长从(101)变成(002);影响磁性Co原子在ZnO中的分布;薄膜的禁带宽度降低到2.95～3.13 eV的范围内.另外,无磁场时氧化时间的增加会降低薄膜的透光率,而强磁场下氧化时间的增加会提高透光率.这些研究结果为ZnO薄膜表面形貌、择优生长、磁性原子分布、透光率和禁带宽度等微观结构和光学性能的调控提供了一种新方法.

关键词: ZnO薄膜 , Zn氧化 , 透光率 , 强磁场 , 真空蒸发

钛合金切削用Ti1-xAlxN涂层的制备及其切削性能研究

隋旭东 , 李国建 , 王强 , 秦学思 , 周向葵 , 王凯 , 左立建

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2015.00454

采用磁控溅射法制备了不同A1含量的Ti1-xAlxN涂层.经XRD,SEM,EDX和纳米压痕仪分析发现,Al含量在0.50～0.58(原子分数,下同)之间时,Ti1xAlxN涂层为(111)择优生长的fcc结构.当Al含量增加到0.63时,涂层中有六方纤锌矿结构的AlN生成,涂层硬度降低.另外,随着Al含量的增加,涂层表面颗粒尺寸变大,涂层变疏松.钛合金切削实验表明,涂层刀具的磨损形式主要为黏结磨损和崩刃.在低速切削(65 m/min)时,Ti050Al050N涂层刀具的切削性能略好于无涂层刀具,并且都好于Ti0.42Al0.58N和Ti0.37Al0.63N涂层刀具.在高速切削(100 m/min)时,Ti0.50Al0.50N涂层刀具有最好的切削性能,其切削距离比无涂层刀具提高4倍多.这主要因为Ti0.50Al0.50N涂层表面致密、硬度高,在钛合金切削时形成的切屑瘤致密而整齐.

关键词: Ti1-xAlxN , 磁控溅射 , 硬质涂层 , 钛合金切削 , 磨损机理

强流脉冲电子束表面改性硬质合金刀具的响应面法优化研究

吕逍 , 张尧 , 娄长胜 , 李国建 , 王强

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2015.02.009

强流束脉冲电子束辐照参数对提高硬质合金刀具切削性能至关重要.本文基于响应面法(RSM)分析了硬质合金刀具在强流脉冲电子束表面改性过程中输入电压、电流和脉冲次数对刀具表面粗糙度和硬度的影响,结合回归统计建立了硬质合金刀具表面粗糙度和硬度的经验公式,揭示了影响刀具切削性能的主导因素,找出输入电压、电流和脉冲次数对刀具切削性能的最佳综合作用效果.结果表明,强流脉冲电子束辐照过程中的输入电压、电流和脉冲次数对刀具表面粗糙度和硬度均具有显著影响.通过建立的表面粗糙度和硬度对输入电压、输入电流和脉冲次数的多元响应面函数,得出最佳优化参数,在此条件下,刀具表面粗糙度为0.167 μm,显微硬度值为HV2206.由于强流脉冲电子束辐照降低了刀具表面粗糙度,同时提高了表面硬度,在切削钛合金试验过程中,发现经过电子束辐照,刀具的抗磨损性能显著提高.

关键词: 硬质合金 , 强脉冲电子束 , 响应面 , 切削性能

强磁场下不同晶粒尺寸Fe薄膜生长模式演变及其对磁性能的影响

杜娇娇 , 李国建 , 王强 , 马永会 , 王慧敏 , 李萌萌

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2015.00084

采用强磁场下物理气相沉积的方法,通过提高蒸发源温度获得晶粒尺寸逐渐降低的纳米晶Fe薄膜,研究了强磁场对不同晶粒尺寸Fe薄膜生长和磁性能的影响结果表明,当蒸发源温度为1440℃时,Fe薄膜的晶粒细小,强磁场使薄膜从层状生长变成了柱状生长,有效降低了薄膜缺陷.当蒸发源温度为1400和1350℃时,Fe薄膜的晶粒较粗大,强磁场不能改变其柱状生长方式,但是却提高了柱的宽度.强磁场提高了Fe薄膜的平均晶粒尺寸以及颗粒(由晶粒构成)尺寸、降低了薄膜表面粗糙度.随着晶粒尺寸的降低,强磁场提高Fe薄膜矫顽力、饱和磁化强度和剩磁比的能力增强.

关键词: 强磁场 , Fe薄膜 , 纳米晶 , 柱状生长 , 磁性能