Главная Коллекция "Otherreferats" Производство и технологии Структурные особенности формирования покрытий на основе титана

Структурные особенности формирования покрытий на основе титана

Рассмотрение преимуществ метода химического осаждения покрытий. Выполнение микроструктурных исследований методов электронной растровой микроскопии с использованием энергодисперсионного рентгеновского анализатора. Установление типа карбидных соединений.

Рубрика Производство и технологии
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 17.12.2019
Размер файла 1,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

химический осаждение растровый рентгеновский

СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ТИТАНА

Юшко А.А., Шильников Е.Б., Крылова С.Е.

Преимуществом метода химического осаждения покрытий (CVD) является то, что он практически не имеет ограничений по химическому составу элементов, образующих покрытие. Качество покрытия при этом зависит от комбинации материалов и технологических параметров процесса. Если процесс протекает при заполнении рабочей камеры реакционным газом (азотом, кислородом, углеводородным), то происходит нанесение нитридных, оксидных и карбидных покрытий посредством химической реакции между атомами осаждаемых металлов и молекулами реакционного газа. Состав покрытия зависит от парциального давления реакционного газа и скорости осаждения покрытия.

Одной из разновидностей метода CVD, позволяющей снизить температуру нанесения покрытия практически до уровня PVD-метода химического осаждения покрытий с плазменным сопровождением, называемый P-CVD. Этот метод представляет собой комбинацию двух основных методов нанесения покрытия, так как процесс нанесения покрытий методом CVD происходит в среде плазмы, как при методе PVD.

Нитрид титана (TiN) может наноситься как с использованием PVD, так и CVD-методов. Температура нанесения CVD обычно составляет от 850 до 1100°C. Основная химическая реакция для получения слоя TiN CVD - методом идет между тетрахлоридом титана (TiCl4), азотом (N) и водородом (H) по следующему механизму:

2TiC1 4 + N 2 + 4H 2 > 2TiN + 8HC1

Микроструктурные исследования выполняли методом электронной растровой микроскопии с использованием энергодисперсионного рентгеновского анализатора JEOL - 6000 NeoScope (EX - 54400T1L11).

Электронно-микроскопические исследования позволили установить наличие отдельных химических элементов в составе покрытия (C, N, O, Na, Cl, S, Ti, Mn, Fe, Al, Cr). Однако тип соединений и кристаллографические характеристики структуры при этом не установлены. Для чего, на следующем этапе исследования применяли фазовый рентгенографический анализ, позволяющий установить качественный и количественный состав отдельных фаз в изучаемой системе покрытия (карбид и оксиды железа, оксид и нитрид титана, -). Для выявления качественного фазового состава полученного покрытия использовали рент-геновский минидифрактометр МД-10.

а б

в г

а, б - фото микроструктуры; в, г - спектры, взятые с отдельных фаз

Рисунок 1 - Микрорентгеноспектральный анализ поверхностного слоя покрытия

Таблица 1 - Химический состав спектра 001, в % по массе

C

N

O

Na

Cl

S

Ti

Mn

Fe

20,99

19,29

2,84

1.43

2.41

0,40

50.61

0,40

1,61

Таблица 2 - Химический состав спектра 003, в % по массе

C

N

O

Al

Ti

Cr

Cl

Fe

Na

22.47

17.19

2,30

0.81

53.72

0.63

0.40

0.68

1.07

Результаты рентгеноструктурных исследований представлены на рисунках 2, 3 и в таблицах 3, 4.

Рисунок 2 - Рентгенограмма покрытия TiN на стали 30ХГСА в интервале углов 2и° от 0 до 70 град.

Рисунок 3 - Рентгенограмма покрытия TiN на стали 30ХГСА в интервале углов 2и° от 70 до 120 град.

Таблица 3 - Кристаллографические характеристики идентифицирован-ных в интервале углов 2и° от 0 до 70 град.

Пик

d

HKL

Фаза

1

5,05

006

2

3,52

101

3

1,867

113

4

1,370

110

TiN

Таблица 4 - Кристаллографические характеристики идентифицированных в интервале углов 2и° от 70 до 120 град.

Пик

d

HKL

Фаза

1

1,33

103

-

2

1,164

224

3

1,056

235

4

0,909

310

TiN

5

0,89

213

Качественный фазовый рентгеноструктурный анализ позволил установить тип карбидных соединений полученного покрытия. Так, в матрице сплава на железной основе равномерно распределен специальный карбид типа Fe3C, позволившие получить твердость поверхности в пределах 22 - 24 ГПа.

С учетом вышеуказанных особенностей метода, проведенные структурные исследования свидетельствуют, что полученное комплексно-легированное покрытие имеет мелкозернистую структуру с равномерно распределенными мелкими нитридами титана и карбидами типа Fe3C, и характеризуется следующими свойствами: плотность 5.40 г/с, температура плавления 2950?С, твердость 22 ГПа, модуль Юнга 590 кH/м, коэффициент термического расширения 9.4·1 К-1, что позволяет применять для всех видов режущих инструментов при резании конструкционных сталей и сплавов нормальной обрабатываемости.

Список литературы

1. Григорьев С.Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента: учебник для студентов вузов. - М.: Машиностроение, 2011. - 368 с. - ISBN 978-5-94275-591-1.

2. Бондарь А.В., Смоленцев Е.В. Криогенно-эрозионное упрочнение металлических изделий // Упрочняющие технология и покрытия. 2006. №4. С. 17-22.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены