采用雙輝等離子表面冶金技術(shù)在機(jī)械拋光后的金剛石厚膜表面制備鉭涂層,研究了涂層的表面及截面形貌、微區(qū)成分、物相組成及結(jié)合性能。結(jié)果表明:制備得到的鉭涂層連續(xù)、均勻,由鉭金屬層與界面處的化合物層組成,厚度約1.7μm,組織為柱狀晶;金剛石厚膜與鉭涂層的界面處存在厚度約為1.1μm的鉭與碳元素呈梯度分布的擴(kuò)散區(qū),且生成了TaC和Ta₂C兩種化合物;鉭原子填充了金剛石厚膜拋光產(chǎn)生的磨痕,其表面粗糙度由128nm降低為57nm;鉭涂層的塑性以及與金剛石厚膜的結(jié)合性能良好。 

【文章來源】：機(jī)械工程材料. 2020年03期 北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

制備鉭涂層后金剛石厚膜的截面SEM形貌和EDS線掃描結(jié)果

從圖4可以看出：制備鉭涂層前的金剛石厚膜在2θ為43.9°，75.3°，91.5°處，分別出現(xiàn)了金剛石（111),(220),(311）晶面的衍射峰，（111）晶面的衍射峰強(qiáng)度遠(yuǎn)大于（220),(311）晶面的，說明金剛石（111）取向占優(yōu)；制備鉭涂層后，表面XRD譜中除了出現(xiàn)金剛石的衍射峰外，還出現(xiàn)了鉭、TaC、Ta2C的衍射峰。結(jié)合圖3分析可知，在鉭涂層制備過程中，金剛石中的碳原子和鉭原子在擴(kuò)散區(qū)域發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了TaC和Ta2C；鉭涂層由鉭金屬層與界面處的化合物（TaC和Ta2C）層組成。2.3 結(jié)合性能

由圖5可知：當(dāng)加載載荷較低時(shí)，由于鉭涂層表面粗糙度很小，聲發(fā)射曲線比較平緩，切向摩擦力先略有降低隨后保持穩(wěn)定，說明涂層首先發(fā)生了塑性變形；當(dāng)加載載荷接近16.8N時(shí)，聲發(fā)射信號曲線與切向摩擦力曲線均出現(xiàn)突變（見圖中i所指），此時(shí)鉭涂層開始破裂，說明其臨界載荷約為16.8N；加載載荷繼續(xù)增加，劃痕測試儀壓頭接觸到金剛石厚膜表面，鉭涂層在切應(yīng)力的作用下剝落，導(dǎo)致聲發(fā)射信號曲線出現(xiàn)連續(xù)不規(guī)則的高峰信號，切向摩擦力保持較高數(shù)值且不斷變化。由圖6可知：在較大載荷作用下，鉭涂層會(huì)發(fā)生大面積剝落，剝落邊緣整齊，無明顯塑性變形區(qū)；涂層剝落后裸露出的金剛石厚膜表面上，孔洞和晶界清晰可見，部分孔洞中殘留有鉭，且孔洞的尺寸明顯大于涂層制備前金剛石厚膜表面原有微孔的尺寸；晶界處亦可觀察到鉭，說明鉭原子主要沿晶界向金剛石厚膜內(nèi)擴(kuò)散。


本文編號：2919281