固态薄膜材料学
“固体薄膜材料学”硕士课程报告
1、课题的意义
所谓“超硬”材料,系指显微硬度Hv≥40 GPa的材料。随着现代制造业的进步,难加工材料越来越多,金属切削工艺的发展,特别是高速切削、干切削和微润滑切削工艺的出现,对金属切削刀具提出了越来越严酷的技术要求。涂层刀具的出现,被认为是金属切削刀具技术发展史上的一次革命。将超硬薄膜材料镀于金属切削刀具表面,正适应了现代制造业对金属切削刀具的高技术要求,金属切削刀具基体保持了其较高的强度,镀于表面的涂层又能发挥它“超硬、强韧、耐磨、自润滑”的优势,从而大大提高了金属切削刀具在现代加工过程中的耐用度和适应性。此外,许多在磨擦环境中使用的部件,例如纺机上的钢领圈,内燃机中的活塞环,各种模具等,硬质薄膜材料也能大大提高其使用寿命。因此硬质薄膜材料可以广泛应用于机械制造,汽车工业,纺织工业,地质钻探,模具工业,航空航天等领域。实际的工业应用,硬度只是诸多技术要求中的一个,此外还有高温硬度和韧性,抗氧化性,化学稳定性,硬质材料对工件的磨擦系数和磨损率,涂层的附着强度,导热系数等都有一定的要求。对于不同的使用场合,薄膜的技术要求各有侧重。
TiN是第一个产业化并广泛应用的硬质薄膜材料,随后又开发出TiC和TiCN,其显微硬度也从TiN的20 GPa提高到大约28 GPa。TiC具有较高的抗机械摩擦和抗磨料磨损性能,它的膨胀系数和硬质合金相近,因而与基体结合牢固,适于作硬质合金刀片多涂层的底膜。
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