一种兼具高硬度和自润滑性能的AlCrVTiSiN高熵合金涂层及其制备工艺制造技术

技术编号:41301342 阅读:24 留言:0更新日期:2024-05-13 14:48
本发明专利技术公开了一种兼具高硬度和自润滑性能的AlCrVTiSiN高熵合金涂层及其制备工艺,属于涂层技术领域。采用电弧离子镀膜技术在基体上沉积高熵合金涂层。制备AlCrVTiSiN高熵合金涂层时:本底真空度为3.0×10<supgt;‑3</supgt;Pa,沉积压强为2.8‑3.0Pa,脉冲偏压‑100~‑110V,频率45‑50KHz,脉宽6‑8μs;沉积温度为430‑470℃,AlCrSi靶电流95‑100A,AlTiSi靶电流80‑85A,V靶电流75‑95A,通入Ar和N<subgt;2</subgt;;本发明专利技术通过工艺设计及优化V元素含量,制备出兼具高硬度、自润滑能力的高熵合金涂层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涂层,具体涉及一种兼具高硬度和自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层及其制备工艺。


技术介绍

1、硬质涂层发展对刀具切削水平起决定作用,传统氮化物涂层通过添加不同元素来改善其性能,但较少主元限制了日益严苛的加工要求。高熵合金的问世突破了这一瓶颈,高熵涂层逐渐引发人们关注。高熵氮化物作为重要组成部分,因其由多主元制备而成,极大地丰富了合金种类,使涂层具有高强度、低磨损等优异性能,在刀具切削等方面具有广泛应用前景,通过控制v靶电流获得高性能刀具涂层材料,完善了高熵合金理论体系。

2、随着航空航天、国防军工、机械制造等行业迅速发展,对钨钼合金等耐高温材料的需求量迅速增加,更对其加工质量和效率提出严苛要求。钨钼合金等难加工材料导热系数较低,自身强度高,属于典型难加工材料,加工时切削力较大,导致刀具磨损严重,服役时间降低。目前加工钨钼合金这类难加工材料以硬质合金刀具为主,但在高速干切削环境下,硬质合金刀具磨损严重,刀具寿命短,这无疑对刀具基体和防护涂层提出了更严苛要求。为响应绿色加工理念,在刀具涂层中添加固体润滑剂,保证加工质量的同时本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种兼具高硬度和自润滑性能的AlCrVTiSiN高熵合金涂层,其特征在于:该高熵合金涂层沉积于金属(硬质合金基片、不锈钢片)或硅片基体上,所述AlCrVTiSiN高熵合金涂层中,V为17.5-23.05wt.%,Al为17.0-21.0wt.%,Cr为7.2-9.0wt.%,Ti为5.0-6.5wt.%,Si为3.5-4.5wt.%,N为42-46wt.%。

2.根据权利要求1所述的兼具高硬度和自润滑性能的AlCrVTiSiN高熵合金涂层,其特征在于:所述AlCrVTiSiN高熵合金涂层中,V元素含量优选为18.4-20.26wt.%;更优选为19.80-20.20wt....

【技术特征摘要】

1.一种兼具高硬度和自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层,其特征在于:该高熵合金涂层沉积于金属(硬质合金基片、不锈钢片)或硅片基体上,所述alcrvtisin高熵合金涂层中,v为17.5-23.05wt.%,al为17.0-21.0wt.%,cr为7.2-9.0wt.%,ti为5.0-6.5wt.%,si为3.5-4.5wt.%,n为42-46wt.%。

2.根据权利要求1所述的兼具高硬度和自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层,其特征在于:所述alcrvtisin高熵合金涂层中,v元素含量优选为18.4-20.26wt.%;更优选为19.80-20.20wt.%。

3.根据权利要求1所述的兼具高硬度和自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层,其特征在于:所述alcrvtisin高熵合金涂层为面心立方(fcc)晶相和密排六方(hcp)晶相双相结构,面心立方晶相包括aln、crn、tin和vn相,密排六方晶相包括aln相,面心立方晶相中的fcc-tin、fcc-aln和fcc-vn均沿(200)晶面择优生长。

4.根据权利要求1所述的兼具高硬度和自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层,其特征在于:所述alcrvtisin高熵合金涂层的硬度高于27gpa,涂层的临界载荷最高可达84.2n,涂层的磨损率低至2.54×10-3μm3/n·μm。

5.根据权利要求1所述的兼具高硬度和自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层的制备工艺,其特征在于:该工艺是采用电弧离子镀膜技术在基体上沉积alcrvtisin高熵合金涂层,其中靶材选取金属alcrsi靶、altisi靶和v靶;沉积alcrvtisin高熵合金涂层时:本底真空度为3.0×10-3pa以上,沉积温度430-470℃,沉积压强2.8-3.0pa,开启alcrsi靶、altisi靶以及v靶,alcrsi靶电流95-100a,altisi靶电流80-85a,v靶电流为75-95a,脉...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘艳梅陈悦王铁钢张冬青张蕊许梦娇阎兵曹凤婷
申请(专利权)人:天津职业技术师范大学中国职业培训指导教师进修中心
类型:发明
国别省市:

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