明顯早應(yīng)用的刀具PVD涂層材料是TiN，是將靶材（金屬固體材料）轉(zhuǎn)換成電離狀態(tài)，在電場(chǎng)作用下金屬離子在工件表面與活化了的氮形成2～4μm厚的薄膜涂層，具有較高的硬度和耐磨性，抗氧化溫度在550～600℃；而進(jìn)入本世紀(jì)后，使用具有一定原子比的鈦鋁合金靶作為靶材，通過(guò)磁控濺射法制得的TiAlN涂層正逐漸代替TiN涂層成為主流涂層，其最高工作溫度可達(dá)1150℃，更好得滿足這種高速高溫切削的需要。其實(shí)質(zhì)是在切削刀具的表面沉積一層具有致密結(jié)構(gòu)、高硬度、熱穩(wěn)定性、耐磨性和抗氧化性良好的硬質(zhì)薄膜。TiN熔點(diǎn)比大多數(shù)過(guò)渡金屬氮化物的熔點(diǎn)高，而密度卻比大多數(shù)金屬氮化物低。北京潤(rùn)滑氮化鈦加工中心
目前，國(guó)內(nèi)外制備氮化鈦涂層一般采用鍍膜工藝，傳統(tǒng)制備tin涂層方法為物物理相沉積(pvd)和化學(xué)氣相沉積(cvd)工藝。這些方法制備氮化鈦涂層純度高、致密性好。但其沉積效率低，涂層厚度過(guò)薄(適合幾個(gè)μm)，嚴(yán)重限制了氮化鈦涂層在磨、蝕服役條件下的應(yīng)用。為滿足不斷提高的氮化鈦工業(yè)需求，高沉積效率的等離子噴涂工藝被用于氮化鈦涂層的制備。采用大氣反應(yīng)等離子噴涂制備的tin涂層，厚度超過(guò)了500μm，但涂層疏松多孔，且含有雜質(zhì)ti3o，一定程度上降低了tin涂層硬度。隨著等離子噴涂技術(shù)不斷發(fā)展，采用低壓反應(yīng)等離子噴涂技術(shù)(f4-vb)制備了氮化鈦涂層，涂層呈致密層狀結(jié)構(gòu)，厚度能夠達(dá)到70μm左右，但是其涂層物相組成為tin0.3、ti2n和tin相，涂層中存在未被氮化的鈦顆粒，涂層氮化率適合為25％左右，影響tin涂層的硬度及耐磨性。因此，如何提高低壓等離子噴涂制備氮化鈦涂層中的涂層氮化率是亟需解決的問題。臺(tái)州氮化鈦生產(chǎn)企業(yè)氮化鈦是用于優(yōu)良度的金屬陶瓷工具、噴汽推進(jìn)器、以及火箭等結(jié)構(gòu)材料，較低的摩擦系數(shù)可作為高溫潤(rùn)滑劑。
本文研究了不同程度合金化高速鋼非涂層和物物理相沉積TiN涂層試樣的抗干滑動(dòng)磨損性能、磨損機(jī)理以及不同高速鋼車刀片切削40Cr、GCr15和1Crl8Ni9Ti不銹鋼時(shí)涂層和非涂層刀具的切削性能。試驗(yàn)表明,TiN涂層高速鋼耐磨性較非涂層鋼提高近一個(gè)數(shù)量級(jí)。低合金高速鋼D950和VascoDyne的耐磨性不亞于通用高速鋼M2。涂層試樣磨損機(jī)理主要為粘附-接觸疲勞剝落磨損。涂層刀具切削性能較非涂層刀具大為提高。涂層低合金高速鋼刀具性能不亞于涂層通用高速鋼M2。試驗(yàn)結(jié)果表明,TiN涂層的應(yīng)用為高速鋼特別是低合金高速鋼的開發(fā)應(yīng)用提供了廣闊的前景,涂層刀具在中硬及難加工材料的切削加工方面有著應(yīng)用的潛力。
TiN薄膜用于高溫大氣穩(wěn)定太陽(yáng)能吸收層的研究開始于1984年，較好近(Ti，A1)N涂層也被建議應(yīng)用于太陽(yáng)能選擇吸收層和太陽(yáng)能控制窗口，這主要是因?yàn)?Ti，AI)N涂層耐高溫的特點(diǎn)。關(guān)于TiN和TiA1N涂層在太陽(yáng)能領(lǐng)域的應(yīng)用。目前仍處在嘗試和探索之中。用TiN薄膜涂覆在IF—MS2上?？梢蕴岣叨f化硫潤(rùn)滑劑的耐磨性。用TIN薄膜涂覆在IF—MS2上，因?yàn)樗哂械母哂捕?、高熔點(diǎn)、高磨損抵抗力，優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，因此可以在提高飛機(jī)和航天器的發(fā)動(dòng)機(jī)等零件的潤(rùn)滑性能的同時(shí)，又可以保證航天零件的耐高溫和耐摩擦性能。氮化鈦是一種新型的多功能陶瓷材料。在TiC-Mo-Ni系列的金屬陶瓷中加入一定氮化鈦，使硬質(zhì)相晶粒較為細(xì)化。
TiN薄膜無(wú)毒、質(zhì)輕、強(qiáng)度高且具有優(yōu)良的生物相容性，因此它是非常理想的醫(yī)用金屬材料，可用作植入人體的植入物和手術(shù)器械等閻。此外，氮化鈦薄膜還能作為其他優(yōu)良生物相溶性薄膜的增強(qiáng)薄膜。國(guó)外的Nelea等人通過(guò)鍍制TiN薄膜中間層大幅度提高了醫(yī)用常用材料羥磷灰石薄膜(HA)的機(jī)械性能和附著力。用TiN薄膜涂覆在IF—MS2上?？梢蕴岣叨f化硫潤(rùn)滑劑的耐磨性。用TIN薄膜涂覆在IF—MS2上，因?yàn)樗哂械母哂捕?、高熔點(diǎn)、高磨損抵抗力，優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，因此可以在提高飛機(jī)和航天器的發(fā)動(dòng)機(jī)等零件的潤(rùn)滑性能的同時(shí)，又可以保證航天零件的耐高溫和耐摩擦性能。齒輪滾刀經(jīng)氮化鈦涂敷后壽命能延長(zhǎng)3~4倍，因而可在切削齒輪時(shí)可提高切削速度，從而減少了加工時(shí)間和成本。重慶加硬氮化鈦檢測(cè)
在上世紀(jì)70年代，氮化鈦涂層成功應(yīng)用于刀具等切割加工工具上，促進(jìn)了刀具加工行業(yè)的發(fā)展。北京潤(rùn)滑氮化鈦加工中心
42.TiN的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度TiN屬于面心立方結(jié)構(gòu)，晶格中參與成鍵的價(jià)電子有過(guò)渡族金屬Ti的3d24s2和N的2p3。通過(guò)采用綴加平面波方法和靠前性原理計(jì)算可以得出TiN的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度，進(jìn)而計(jì)算出材料中電子的填充態(tài)和未填充態(tài)，再根據(jù)躍遷的選擇定則，計(jì)算出躍遷矩陣元和吸收系數(shù)，從而得到介電函數(shù)的虛部;再根據(jù)Kramers-Kronig變換關(guān)系就可得出介電函數(shù)的實(shí)部，據(jù)Maxwell關(guān)系式就可以確定材料的折射率和消光系數(shù)。所以分材料的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度對(duì)材料光學(xué)性質(zhì)的影響就顯得非常重要。北京潤(rùn)滑氮化鈦加工中心
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