反應等離子合成納米晶TiCN涂層的研究.pdf

1、本研究采用反應等離子噴涂的方法成功制備出納米晶TiCN涂層，同時對實驗所用碳源和噴涂工藝參數(shù)進行了優(yōu)化。采用X射線衍射(X-ray diffraction, XRD)、掃瞄式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)、X射線光電子能譜(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)和透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope, TE

2、M)等檢測技術對TiCN涂層的物相組成，顯微結構，組織形貌進行了表征；同時對優(yōu)化后工藝涂層的力學性能進行了測試。主要研究內容和結果如下：
　　采用石墨和炭黑為碳源，利用噴霧造粒的方法制備喂料，通過對兩種喂料的差熱實驗分析可知：石墨和炭黑與Ti的初始反應溫度分別為1151.7 oC、1096 oC，石墨與鈦的完全反應溫度較低，為1524.7 oC，以石墨為碳源制備的涂層碳含量較高， C/N比例為7:3；采用三種不同粒徑的石墨制備涂層

3、，隨著石墨粒徑的減小涂層主相由 TiC0.2N0.8變成了 TiC0.7N0.3，涂層的致密度隨石墨粒徑的減小而提高；采用了Weibull分布的方法對涂層的硬度進行了分析：粒徑為5μm的石墨制備的涂層顯微硬度分散性小，平均顯微硬度高，為1399 HV0.2。
　　采用正交實驗的方法對噴涂工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，得到制備TiCN涂層優(yōu)化的噴涂工藝參數(shù)為：電流500 A，N2流量60 L/min，噴涂距離為100 mm。
　　對涂層

4、的微觀結構進行了分析，結果表明：涂層各層之間結合良好，涂層的主相單一，為TiC0.7N0.3，涂層中含有少量的氧化物，并且在(111)(200)兩個晶面呈強烈的擇優(yōu)取向；通過 XPS結果分析進一步確定了涂層的成分為 TiCN，同時證實了涂層中游離石墨相的存在，并且可能存在硬質CN相；由TEM結果分析發(fā)現(xiàn)涂層晶粒尺寸在60~100nm之間，涂層為納米晶涂層，另外涂層中分布著大塊非晶相。
　　對優(yōu)化工藝后涂層的力學性能進行了測試，涂層