Введение
Глава 1. Аналитический обзор литературы 22
1.1 Обоснование необходимости упрочнения режущего инструмента 22
1.2 Методы повышения физико-механических свойств поверхности режущего инструмента 28
1.3 Классификация покрытий по структуре
1.3.1 Однофазные покрытия 32
1.3.2 Бинарные однофазные покрытия, легированные третьим элементом33
1.3.3 Покрытия с двухфазной структурой (вязкая фаза/твёрдая фаза) 35
1.3.4 Наноструктурированные покрытия 36
1.3.5 Градиентные покрытия 39
1.3.6 Многослойные покрытия 40
1.3.7 Покрытия, способные к фазовому переходу 43
1.4 Способы осаждения покрытий 44
1.4.1 Химическое осаждение из газовой фазы 44
1.4.2 Физическое осаждение из газовой фазы
1.4.2.1 Термическое испарение 45
1.4.2.2 Дуговое распыление 46
1.4.2.3 Распыление ионной бомбардировкой
1.4.2.3.1 Катодное распыление 48
1.4.2.3.2 Магнетронное распыление 48
1.5 Мишени-катоды для магнетронного распыления 50
1.6 Постановка задачи исследования 52
Глава 2. Методика проведения экспериментов и исследования свойств 54
2.1 Исходные материалы 54
2.1.1 Материалы подложек и их подготовка 54
2.1.2 Мишени для осаждения покрытий 55
2.1.3 Используемые газы
2.2 Осаждение покрытий 56
2.3 Определение химического состава и структуры покрытий 58
2.3.1 Определение химического состава покрытий 58
2.3.2 Рентгенофазовый анализ 59
2.3.3 Растровая электронная микроскопия 59
2.3.4 Просвечивающая электронная микроскопия 60
2.3.5 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 61
2.3.6 Рамановская спектроскопия 61
2.4 Исследование механических и трибологических свойств 62
2.4.1 Определение твёрдости, модуля упругости и упругого восстановления 62
2.4.2 Определение трибологических свойств 62
2.4.3 Измерение когезионной и адгезионной прочности 63
2.4.4 Оптическая профилометрия 64
2.4.5 Проведение циклических ударных испытаний 64
Глава 3. Структура и свойства покрытий 66
3.1 Структура покрытий, осаждённых на твёрдый сплав ВК6М 66
3.2 Структура покрытий, осаждённых на монокристаллический кремний 69
3.3 Структура покрытий, осаждённых на поликор 76
3.4 Свойства покрытий Ti-C-N, Ti-Si-C-N, Ti-Cr-Si-C-N и Ti-Al-Si-C-N
3.4.1 Механические свойства 83
3.4.2 Трибологические свойства 85
3.4.3. Адгезионная прочность 92
Глава 4. Ударно-динамические испытания 97
4.1 Испытания на воздухе 97
4.2 Испытания в растворе 0.9% NaCl 100
4.3 Испытания в дистиллированной воде 103
4.4 Обобщение результатов ударно-динамических испытаний 105
Глава 5. Термическая стабильность 107
5.1 Термическая стабильность покрытия Ti-Cr-Si-C-N 107
5.1.1 Зависимость твёрдости покрытий от температуры отжига 107
5.1.2 Рентгенофазовый анализ 107
5.2 Термическая стабильность покрытия Ti-Al-Si-C-N 109
5.2.1 Зависимость твёрдости покрытий Ti-Al-Si-C-N от температуры отжига 110
5.2.2 Исследование изменения микроструктуры покрытий Ti-Al-Si-C-N методами РЭМ и ПЭМ 112
5.2.3 Рентгенофазовый анализ 115
5.2.4 Исследования структуры с помощью РФЭС 118
5.2.5 Исследование структуры методом спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС)
5.2.5.1 Отжиги в диапазоне 900 - 1050 С 123
5.2.5.2 Отжиг при температуре 1300 С 125
5.2.5.3 Отжиги при температурах 1400 и 1500 С 126
5.2.5.4 Отжиг при температуре 1600 С 127
5.2.6 Обобщение результатов структурных исследований 128
Глава 6. Жаростойкость покрытий 130
6.1 Жаростойкость покрытий Ti-Cr-Si-C-N 130
6.2. Жаростойкость покрытия Ti-Al-Si-C-N 131
Глава 7. Испытание деталей с покрытиями Ti(Al,Cr)SiCN 133
7.1 Фрезерование стали X12МФ 133
7.2 Токарная обработка стали 12Х18Н10Т 133
Общие выводы по работе 135
Список использованных источников
