硬质合金表面改性生成CNTs增强金刚石膜基结合力研究
批准号:
50971062
项目类别:
面上项目
资助金额:
39.0 万元
负责人:
匡同春
依托单位:
学科分类:
金属材料使役行为与表面工程
结题年份:
2012
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
雷淑梅、尹诗衡、陈丽凤、朱红梅、叶永权
中文摘要
将等离子体表面改性技术与纳米材料的奇异特性集成引入金刚石膜/WC-Co硬质合金体系,采用等离子体脱碳(Ar-H2)、渗碳(Ar-H2-CH4)复合处理,在合金表层中依次形成分散的纳米/亚微米孔隙、作为催化剂的纳米Co粒子以底部生长方式在孔隙内生成碳纳米管(CNTs),实现纳米WC、Co、CNTs复合增强基体表层;然后原位调整等离子体渗碳处理关键参数,在改性的合金基体表面上沉积金刚石膜,基于CNTs端部sp3杂化碳和纳米晶WC的微观结构特点,增强金刚石的形核和膜基结合力,使CNTs成为两端分别联接钴和金刚石的纽带,解决该体系中膜基界面结合力尚差的共性难题。重点研究:1)等离子体脱碳、渗碳复合处理过程中,合金表层内分散的纳米/亚微米孔隙、纳米Co粒子的形成以及催化CNTs生长的机理;2)沉积金刚石膜过程中,CNTs和纳米晶WC促进金刚石形核、增强膜基结合力的界面行为。
英文摘要
1、硬质合金表面等离子体改性(等离子体脱碳、等离子体渗碳)后,表面微观粗糙不平,WC晶粒已纳米细化,孔隙呈椭圆或圆形,在部分孔隙中可见到“纤维状”产物,自孔隙内生长出来;金刚石形核密度达107-108cm-2数量级。.2、硬质合金表面等离子体改性后沉积金刚石膜,金刚石膜的沉积速率达30m/h,纯度和膜-基结合性能均较高。.3、研磨态YG6硬质合金基体经电镀镍(20μm厚)预处理后,在乙醇扩散火焰中可沉积出碳纳米纤维、纳米碳管,石墨化程度较高。.4、研磨态YG6硬质合金基体经稀硝酸浸蚀脱钴-电镀镍(20μm厚)复合预处理后,在乙醇扩散火焰中可沉积出碳纳米管,石墨化程度较高。.5、研磨、化学酸蚀脱钴处理的YG8、YG16硬质合金,经火焰法沉积后表面均沉积出一层连续的、致密的复合碳涂层,涂层与硬质合金基体之间呈锯齿状咬合良好。沉积物外观上明显可见两个区域:中心灰白区和外围黑色区,外围黑色区中无序结构的碳数量相对较多。.6、经5min短时间脱钴处理的YG8硬质合金表面采用火焰沉积后,形成了典型的“菜花状”球形金刚石为主相的致密碳涂层,存在一定数量的石墨碳;经15min较长时间脱钴处理的YG8硬质合金表面的沉积产物是由碳纳米管为主相、共生有金刚石和无序结构的碳复合组成的致密碳涂层;碳涂层呈明显的细柱状晶生长,涂层致密并与硬质合金基体结合良好。
双重高离化处理增强硬质合金上纳米WN膜附着性机理的研究
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批准号:51471071
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2014
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负责人:匡同春
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依托单位:
国内基金
海外基金