原子掺杂的TiAlN涂层硬质合金刀具界面结合性能的研究.pdfVIP

《热加工工艺》2022年3月第51卷第6期

•表面改性技术•

原子掺杂的TiAlN涂层硬质合金刀具界面

结合性能的研究

杨俊茹I,汤美红1,李淑磊1,刘树I,王铭兰2

(1.山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛266590;2.烟台市莱阳市大齐镇人民政府，山东烟台265226)

摘要：基于第一性原理方法，建立了TiAlNAVC理想界面及掺杂不同原子兀二Al、C、Ti、Ta、Co)的界面模型，计

算其粘附功和掺杂缺陷形成能。从电荷密度分配及成键角度进一步分析了掺杂Al、Ta原子的电子结构和态密度。结果

表明：掺杂Al、Co原子时粘附功均增加，界面结合性能提高；掺杂Ti、Ta和Ci•原子时粘附功均降低，界面结合性能下

降。其中，掺杂A1原子的界面粘附功最大，界面结合性能最好;掺杂Ta原子的界面粘附功最小，界面结合性能最差。掺

杂A1原子的界面结构最易形成，掺杂Co原子的掺杂结构最难形成。掺杂Al、Ta原子的界面均是由金属键、共价键和

离子键共同作用的结果。与理想界面化合键相比，掺杂A1原子后电荷重新分布，电荷差分密度较大，界面的化合键均增

强；掺杂Ta原子后电荷差分密度小，界面的化合键均减弱。

关键词：第一性原理；TiAlN/WC界面；掺杂；界面结合性能

DOI:10.14158/j・cnki・1001-3814.

中图分类号:TG135文献标识码：A文章编号:1001-3814(2022)06-0093-06

StudonInterfaceBondingPropertiesofAtomicDopedTiAlN

CoatedCarbideTools

YANGJunru1,TANGMeihong1,LIShulei1,LIUShu1,WANGMinglan2

(1.CollegeofMechanicalandElectronicEngineering,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266590,

China;2.PeoplesGovernmentofDakuangTown,Laiyang,Yantai,Yantai265226,China)

Abstract:Basedonthefirstprinciplemethod,anidealTiAlN/WCinterfaceandinterfacemodelsofdifferentatomsx

(%=A1,Cr,Ti,Ta,Co)wereestablished,theadhesionworkanddopingdefectformationenergywerecalculated.Theelectronic

structureanddensityofstatesofthedopedAlandTaatomswerefurtherlyanalyzedfromtheviewpointofchargedensity

distributionandbonding.TheresultsshowthataftedopingofAlandCoatoms,theadhesionworkincreasesandtheinterface

bondingpropertiesimproves.WhenTi,TaandCatomsaredoped,theadhesionworkisloweredandtheinterfacebonding

propertiesdecreases.Amongthem,thedopedAlatomh