强流脉冲电子束能量密度对TiAlN涂层微观组织和硬度的影响

摘要

采用不同能量密度的电子束对硬质合金刀具Ti Al N涂层进行轰击处理,研究了电子束能量密度对Ti Al N涂层表面改性后的微观组织和硬度的影响。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)分别对Ti Al N涂层进行表面形貌观察、元素分析和物相分析,并对涂层表面进行粗糙度和显微硬度测试。结果表明,随着能量密度的增加,涂层表面更趋于致密。在相同的能量密度1.75 J·cm^(-2)下,采用相对较低的阴极加速电压7 k V和较高电流强度130 A轰击时,涂层表面粗糙度最低达0.15μm。经电子束轰击后的Ti Al N相衍射峰相对强度有所提高;涂层相衍射峰不同程度地向高角度偏移,并且同样能量密度条件下加速电压越高,偏移角度越大;同时涂层相衍射峰有一定宽化趋势。表明电子束轰击后Ti Al N涂层产生较大的压应力和热应力,使晶粒细化,并且在一定的热应力驱动下有利于原子扩散,形成较宽的过渡层,从而提高涂层和基体间结合力。显微硬度随着能量密度的增加呈上升趋势,而相同的能量密度条件,加速电压的提高有助于涂层表面硬化。