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Laser Cladded TiCN Coatings on the Surface of Titanium

Y.L. Yang , D. Zhang , H.S. Kou , C.S. Liu , null , null , null , null , null , null , null , null , null , null , null , null , null

金属学报(英文版)

Laser cladded coatings of TiCN were produced on the surface of titanium. To obtain the optimal techniques, several conditions were tested by varying the laser scanning rate. The choice of shielding gas was also studied. The cladded coatings were then evaluated from the surface mechanics point of view based on their microhardness. The microstructure of some interesting samples was investigated by optical micrographs (OM). The results showed that under the condition of fixed pulse frequency and pulse width, the laser scanning rate and the shielding gas are the main factors influencing the components of coatings. TiCN coatings were decompounded and oxidized during the cladding process in the condition of no shielding gas of N2. X-ray diffraction results indicated that the composite coatings composed of TiCN, TiC, Ti2N, and TiO2 were produced using appropriate techniques. The results indicated that the best condition in terms of the surface microhardness is obtained when the scanning rate is 1.5mm / s, the pulse frequency is 15Hz, the pulse width is 3.0ms, and N2 is chosen as the shielding gas. The microhardness of the composite coatings is about 1331kg · mm - 2, which is about 4 times that of the substrate. The optical micrographs indicated that the cladding zone is made up of TiCN, TiO2, and some interdendritic Ti, but the diffusion zone mainly consists of the dendrites phase, and the cladded depth is about 80?滋m, which is more than 2 times that of the laser nitrided sample. There were no microcracks or air bubbles in the cladded sample, which was cladded using the above optimal techniques.

关键词: laser cladding , null , null

阴极弧离子镀TiCN涂层的SEM-EDS面扫描与线扫描分析

孔德军 , 王进春 , 郭皓元 , 王文昌

稀有金属材料与工程

采用阴极弧离子镀在Cr12MoV冷作模具钢表面制备了TiCN涂层,通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了涂层表面化学元素的面分布和界面化学元素的线分布.讨论了涂层界面结合机理,用划痕法对结合强度进行了表征分析.结果表明,涂层主要是由TiN、TiC和C原子组成,其中TiN和TiC提高了涂层硬度,C原子改善了涂层摩擦润滑性能;涂层中N原子分数超过C原子分数,界面结合处发生了相互扩散,涂层中C原子扩散量最大,基体中Si原子扩散量最大,涂层与基体形成了冶金结合,利用划痕法测定TiCN涂层结合强度为79.6 N.

关键词: TiCN涂层 , SEM-EDS面扫描 , SEM-EDS线扫描 , 结合强度

石墨和炭黑制备的TiCN涂层及其磨损性能

米鹏博 , 何继宁 , 阎殿然 , 张建新 , 秦艳芳

材料热处理学报

采用等离子喷涂的方法,利用石墨和炭黑两种碳源成功制备出纳米晶TiCN涂层.对两种喂料进行差热分析,对涂层的相组成、组织结构、晶粒度及磨损性能进行了分析.结果表明,采用炭黑和石墨分别可以制备出主相为TiC0.2N0.8和TiC0.7N0.3的致密涂层,主相的平均晶粒度为71.68 nm(TiC0.2N0.8)、59.44 nm(TiC0.7N0.3);两种涂层都具有较高的硬度和优异的耐磨性,并且随涂层中C含量的增加而提高,TiC07N0.3的耐磨性能相对更好.

关键词: TiCN涂层 , 石墨 , 炭黑 , 耐磨性

反应氮弧熔覆TiCN/Fe涂层工艺优化及耐磨性

郝建军 , 张利 , 马跃进 , 李建昌 , 赵建国

材料热处理学报

应用反应氮弧熔覆技术,以Ti粉、石墨粉作为Ti源和C源,以N2兼作保护气和反应气体,在Q235钢基体表面制备了耐磨性能优异的TiCN/Fe金属陶瓷复合涂层.采用5因素4水平正交实验法,研究了熔覆电流、钨极直径、氮气流量、熔覆速度和预涂厚度对涂层耐磨性的影响规律,优化了工艺参数.结果表明:熔覆电流、氮气流量和熔覆速度对涂层耐磨性的影响高度显著,预涂厚度对涂层耐磨性的影响一般,而钨极直径基本不影响涂层的耐磨性.优化的最佳工艺为:熔覆电流200 A,钨极直径1.6 mm,氮气流量12 L·min-1,熔覆速度2 mm·s-1,预涂厚度1.5 mm.

关键词: 反应氮弧熔覆 , TiCN涂层 , 耐磨性 , 工艺优化

高能微弧合金化沉积氮化物陶瓷覆盖层及其耐蚀性能分析

王冠仲 , 张宇 , 赖永彪 , 郭平义

腐蚀科学与防护技术 doi:10.11903/1002.6495.2015.229

采用高能微弧合金化技术沉积TiCN冶金结合涂层,用于金属双极板的表面防护.沉积过程中的参数,如输出电压、功率、频率、气流量等对沉积层耐蚀性的影响较大.随着功率增加,TiCN涂层在304不锈钢基体上的沉积圈半径由小变大,且对应酸性溶液中腐蚀电流密度随功率的增大而减小;随频率的增加,单点脉冲放电能量是呈减小的趋势,且腐蚀电流密度随频率的增大而增大,这与沉积过程中的输出能量相关.

关键词: 高能微弧合金化 , 双极板 , TiCN涂层 , 腐蚀

YG6硬质合金上APA-Arc制备TiCN梯度膜结构及力学性能研究

李雪萍 , 谭超林 , 蔡盼盼 , 陈灵 , 雷淑梅 , 邓阳 , 黎毓灵 , 周克崧 , 匡同春

硬质合金 doi:10.3969/j.issn.1003-7292.2016.02.001

采用先进等离子辅助电弧(APA-Arc)技术在YG6硬质合金上制备了成分梯度的TiCN硬质膜,借助X射线衍射仪、扫描电镜、3-D形貌仪、压痕试验法、显微硬度计等检测手段对硬质膜和基体的微观组织和力学性能进行了表征分析.结果表明,TiCN硬质膜厚度约3μm,组织均匀致密,膜层中C和N元素的含量从膜基结合部位到膜表面呈梯度变化,心部区富氮,表层富碳;氩离子对基体表面产生了显著的刻蚀作用,硬质膜结合强度HF1级;硬质膜呈较强的(111)晶面择优取向;TiCN硬质膜的显微硬度3 110 HV0.05,比基体硬度(1 624 HV0.05)提高1.9倍;硬质膜表面粗糙度Ra值0.19 μm,比基体的表面粗糙度略有降低.

关键词: 成分梯度 , APA-Arc技术 , 硬质合金 , TiCN硬质膜 , 力学性能

Cr基及其化合物过渡层对TiCN涂层性能的影响

李方正 , 王昆仑 , 赵继凤 , 郑小燕 , 辛艳青 , 杨田林

中国表面工程 doi:10.11933/j.issn.1007-9289.20160923001

为研究过渡层材料及结构对TiCN涂层性能的影响,设计3种Cr基及其化合物过渡层,利用多弧离子镀技术制备TiCN涂层.膜系分别为Cr/TiCN、Cr/CrN/TiCN和Cr/CrN/CrCN/TiCN.利用SEM、XRD、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和球磨仪对涂层的微观结构和性能进行表征.结果表明:随着过渡层由单层Cr依次加入CrN和CrCN,涂层原有的柱状晶生长被抑制并最终消除.与具有Ti过渡层的TiCN相比,涂层不再具有明显择优取向,(111)峰强度大大减弱而(200)峰发生宽化.具有CrN和CrCN过渡层的样品硬度和附着力明显高于以单层Cr为过渡层的样品,Cr/CrN/CrCN/TiCN膜系硬度和附着力最高,分别为(30.11±0.34) GPa和(37.21±0.46) N.摩擦磨损试验结果表明:CrCN过渡层的引入显著提升了涂层耐磨性,其对应样品摩擦因数最低,达到0.111,并在球磨测试中表现稳定,而其它膜系均出现不同程度的磨损形貌.

关键词: 过渡层 , TiCN涂层 , 硬度 , 附着力 , 耐磨性

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