MEVVA源离子注入陶瓷刀具表面改性研究.pdfVIP

第37卷 增刊I 稀有金属材料与工程 V01．37，Suppl．1 2∞8年 1月 RAREME蕈ALMATERlAl．SAND嚣NG腿ER烈G 矗n豫fy2∞8 MEy姒源离子注入陶瓷刀具表面改性研究 彭志坚1一，苗赫濯2，王成彪1，傅志强1，李文治2 (1中羼地质大学(北京)，北索lO0083) (2清华大学，北京lo0084) 摘 要：罄次采用金属弧(MEVvA)源对氧薯艺铝、氮化磕等陶瓷刃其进行了注入焱属钛、镑和铬离子教僚研究，确定 了注入剂璺与陶瓷刀舆性能之间的关系。改性后陶瓷材料液观纳米硬度、杨氏模凝和抗弯强度分别增加5l％、4l％和 66％；最犬残余应力为O。63GPa。陶瓷刀具在矮佳剂量下进行改性羼，表露光洁乎夔，平均表露褪糙度低鼍：50nm。露 具寿命魄缓性前提高2一12倍，其中A1203陶瓷刀其注入金瘸铬改性效采最佳。 关键词：陶瓷：刀具；MEvvA；袭面改性 中蜜法分娄号：TGl74．444 文献标识璃；A 文章编弩：l∞2一l寒5Xf2008)Sl。锚2．04 本研究采用MEVVA强流金属离子源注入机，系 1 前 言 统磺究了氧化镶和氮纯硅晦瓷刀具在分裂注入不同 陶瓷由予高的硬度和高温强度、抗蠕交、高的抗 剂量钛、锆、铬等离子后的材料组成、微观结构和力 氧化性能和高温化学稳定性好等特点在新型高技术 学性能的变化，注重提高氮化硅和氧化铝陶瓷刀具的 材料中倍受毒睐，僵壹予其伲学键蜀限窥制餐过程中 耐磨损键能纛使建寿命。 的微裂纹和缺陷等原因使表面表现断裂敏感性，表现 2试验 出低韧性、抗拉伸强度、低抗弯强度等缺点，材料可 靠链纛重现毪差，两有些奉|料磨损系数褶瓣较高、瘩 采耀醚EVVA嚣．珏离孑源对鬻瓷刃具送行嵩子注 损彳于为欠佳、抗热震性熊不足等问题也限制了材料的 入表面改性。所用加速电聪为40kV，平均离子流强 使用¨】。 度2．5～3．5n认，基底真空4×l酽Pa。 离子注入揍失一种在露体表瑟层直接辱l入离子 基体材料势褰缝缨晶氧优铝和热骶氮诧硅陶瓷刀 的重要表面改性技术，能将所需元素离子在几十至几 具，样品注入改性前经机加工成国际标准形状SNGN 120408(12．7mm×12。7mm×4．76 百千伏电压下注入到陶瓷材料表面，在零点几微米的 mm)；用作强度测定 表鼷中增加注入元素浓度，通过霉平衡态材料辐照援 的试群加王戒3擞嫩×毒m臻×30璎璜试条，著撵光，其 伤和化学效应等途径使陶瓷组成和微观结构以一种 中最后一道用O．5“m金刚石研磨膏：用作组成、结构 可控方式改变．从而强烈地影响离子注入后的陶瓷表 和纳米力学性能分析的样品表面用金刚石研磨膏抛光 露力学性能，是陶瓷材料增韧、撬高耐密性、增强膜 至样品乎均表面糇糙度霆a固。铊豳，骧便在注入螽进 基粘结能力以及其他特殊表面特性的重要途径之 行纳米力学性能袭征。所有样品在注入前均先经过常 一【l”。 规清洗和超声清洗。 由于陶瓷静力学瞧戆对表委雾常敏感，诈为切削 注入金属元素有3种：骶、Zr帮Q。选择它稍的 刀具主要的失效机制是脆性断裂，它严重制约