Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8 | Следующая страница реферата

1 час) [2]. Из рисунка видно, что повышение твердости покрытия соответствует увеличению коэффициента трения, что свидетельствует о большем вкладе в коэффициент трения его механической составляющей.

На примере износостойких покрытий на основе карбонитрида титана, легированного цирконием, алюминием и кремнием, можно показать, как влияет изменение состава углеродосодержащей газовой смеси, применяемой в процессе их нанесения , на структурные параметры покрытий ( период а кристаллической решетки; ширину ?III рентгеновских линий; текстуру J111/J200; остаточные макронапряжения ?о ) и на микротвердость Нм , а следовательно, и на ружущую способность инструмента.

На основе результатов структурных исследований установлено, что изменение состава углеродсодержащей газовой смеси (повышение в ней содержания А ацетилена С2Н2) приводит к увеличению периуда а, ширины ?III и существенно сказывается на текстуре покрытия. Увеличение ширины ?III свидетельствует о повышении уровня микродеформации кристаллической решетки, что характеризуется изменением микронапряжений ?о и микротвердости Нм покрытий (Табл.4) [7].

Таблица 4

Структурные параметры и микротвердость Нм покрытия TiCN.

А, % | 0 | 15 | 25 | 35 | 50 | 60 | 70 | 80 | |а, нм
|0.4276 |0.4280 |0.4286 |0.4296 |0.4303 |0.4311 |0.4319 |0.4328 | |?III, градус | 0.5 | 0.5 | 0.64 | 0.78 | 1.55 | 1.70 | 1.85 | 2.0 |
|J111/J200 | 100 | 43 | 35 | 16 | 0.9 | 0.8 | 0.8 | 0.7 |
|?о, ГПа | -3.0 | -3.25 | -3.51 | -3.9 | -1.5 | -0.9 | -1.05 | -1.2 |
|Нм, ГПа | 31 | 38 | 44.5 | 48 | 45 | 28 | 28.5 | 31 | |

В работе [7] исследуется влияние состава покрытия и газовой смеси на режущие свойства пластин. Это влияние оценивалось по интенсивности износа I, определяемой соотношением:

h

I = ——

(2)

L

В (2) величина h – износ по задней поверхности после 10 мин. работы резца, мм; L – путь резания, соответствующий данному износу.
Результаты исследований приведены на рис.15.

На практике часто используются двухслойные структуры, состоящие из промежуточного слоя карбидов, нитридов, карбонитридов металлов IV-VI групп, AlN и SiO2 (для керамических инструментов) и поверхностного слоя
Al2O3, обеспечивающего достаточную защиту от коррозии. Толщина подслоя в них изменяется в пределах от 0.1 до 10 мкм, а наружного слоя – от 1 до 10 мкм. Такие двухслойные покрытия, как правило, наносятся на нитридокремневые керамические покрытия; кроме того, они обеспечивают превосходную износостойкость и ударную вязкость твердых сплавов. В частности, представляет интерес двухслойное износостойкое покрытие на керамическом инструменте (основа – Si3N4). Оно состоит из внутреннего слоя толщиной 0.5-
20 мкм, представляющего собой смесь Al2O3 с AlN, и внешнего слоя Al2O3 толщиной 1-10 мкм. Такое покрытие может также наносится на Al2O3 , карбиды и нитриды кремния [11].

Al2O3 в качестве внешнего слоя снижает усилия резания и благодаря устойчивости при высоких температурах обеспечивает наилучшую стойкость инструмента при обработке стали и чугуна с большими скоростями.
Из-за низкой теплопроводности Al2O3 его применяют в качестве промежуточного слоя. Слой Al2O3 толщиной 0.2-0.3 мкм наносят также для образования диффузионного барьера перед осаждением TiN и TiC, что благоприятно влияет на стойкость инструмента [3].

В многослойных покрытиях используют TiC (нижний слой) (так как данное соединение обеспечивает высокую адгезию с материалом инструмента),
TiN (верхний слой) ( обладающее меньшей адгезией и менее хрупкое, чем TiC) и переходное состояние Ti(C,N) – в качестве промежуточного слоя. Покрытия на основе титана повышают стойкость твердосплавных режущих пластин в 4-6 раз, на 50-100% увеличивают скорость резания [3].

При резании со значительными скоростями и ударными нагрузками эффективно многослойное покрытие WC/TiC + TiC + Ti(C,N).

При высоких скоростях резания с большей тепловой нагрузкой эффективно покрытие TiC + TiB2.

Как правило, толщина покрытий на твердосплавном инструменте составляет 4- 10 мкм (иногда до 15 мкм), а дальних слоев (в зависимости от их количества) – от 1 до 3-4 мкм. Большая толщина в связи с хрупкостью соединения может снизить суммарную вязкость материала.

Существенно повысить стабильность кристаллохимических свойств материала можно путем применения покрытий на основе системы (Ti,Cr)N, которая обладает высокой сопротивляемостью к окислению и сохраняет свои характеристики при более высоких температурах, чем покрытия из TiC т TiN.
Такая стабилизация свойств обусловлена большей прочностью связи атомов в кристаллической решетке, которая формируется в процессе замещения атомов азота атомами хрома, имеющими меньший размер.

Особый интерес вызывает композиционное покрытие двойного нитрида (Ti,Al)N. Это покрытие обладает такой же кубической структурой, как и TiN, но имеет меньший период решетки, что отражается на его твердости (в
0.6 раза больше, чем у TiN). Покрытие (Ti,Al)N стабильно при температуре
710-830 оС, в то время, как покрытие TiN начинает окислятся при 550 оС.
Объясняется это тем, что на поверхности (Ti,Al)N формируется защитный аморфный слой Al2O3 предотвращающий дальнейшее окисление. Следовательно долговечность инструмента с покрытием из (Ti,Al)N значительно превосходит долговечность инструмента с нитридотитановым слоем. Например, стойкость сверла из быстрорежущей стали с покрытием из (Ti,Al)N при сверлении отверстия в чугуне и сплаве Al-Si соответственно в 12.3 раза выше, чем у сверла с нитридотитановым слоем. Данное покрытие наносят, как правило, методом ФОП на любые инструментальные материалы [11].

7. Вывод.

Нанесение износостойких покрытий на режущий инструмент является комплексной задачей. Отвечая ряду требований, покрытие в конечном счете должно характеризоваться высокой износостойкостью. Следовательно, оно должно обладать высокими термической стойкостью, механическими свойствами и прочностью сцепления с инструментальной основой. Выбор покрытия осуществляется в зависимости от типа обрабатываемого материала и области его применения. Любое покрытие должно обладать максимальной инертностью к обрабатываемому материалу, поэтому необходимо учитывать тип химической связи материала покрытия.

Считается, что чем заметнее проявляется металлический тип связи покрытия, тем сильнее оно схватывается с обрабатываемым материалом. Вот почему карбиды переходных металлов проявляют высокую адгезионную активность по отношению к различным металлам и сплавам, чем нитриды.

Необходимо отметить то, что применение многослойных и композиционных покрытий значительно увеличивает возможность оптимизации их свойств по сравнению с инструментальной основой и обрабатываемым материалом.

Список литературы.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: реферат на тему життя, бесплатные рефераты скачать, сочинения 4.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8 | Следующая страница реферата