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工业用碳化硼,向碳化硼靶中添加与其原子半径相差较大的金属也能改善其韧性,这是由于金属的加人促使其微观结构致密化,使得韧性进步。离子注人、使用中间层也能增强结协力。将高能离子注人基体和涂层的界面处,高能离子部分的能量传导给邻近的涂层和基体原子,产生能量散发或激发新的化学键,达到增加结协力的目的。改善涂层性能经常用到的中间层为Ti、TiC,中间层既可阻止涂层向基体渗透,又能增加涂层的附着力。C.I.Chiang等的研究表明,将N离子注人碳化硼涂层的表面,可形成c-BN。非晶体涂层离子注人后的硬度从2400HV上升至2800HV,摩擦系数从0.11下降至0.09,线性磨损率从3.7×10-5上升至7.6×10-5;晶体涂层离子注人后的硬度从3100HV下降至2900HV,摩擦系数从0.18下降至0.09,线性磨损率从3.7×10-5下降至2.7×10-5。此外,离子注人还能够有效地进步涂层与Si基体的结协力。FKustas等发现B4C/Mo的抗磨损性超过纯B4C涂层。在B4C/Mo涂层中,由于B和C原子半径很小,而Mo原子的半径却很大,因此,B4C/Mo涂层的微观结构更加致密化,涂层韧性和抗磨损性也因此进步。适当增加反应气体中的C含量通常会降低碳化硼涂层的硬度,降低其摩擦系数,进步涂层寿命;但进一步增加C含量,涂层寿命反而降低。由于摩擦系数的降低能延长涂层寿命,但硬度降低会损害涂层寿命,因此,当摩擦系数降低的影响为主要影响时,涂层寿命延长;反之,当硬度降低的影响为主要影响时,涂层寿命降低。H.S.Ahn等人的研究表明,当CH4含量低于1.2%时,涂层的摩擦系数随CH4含量增加而降低,导致涂层寿命增加;当CH4含量超过1.2%时,涂层的表面粗糙度快速增长,寿命降低。T.Eckardt以为,随着反应气体中C含量的增加,B在涂层中的含量减少,而C在涂层中的含量却增加;C含量的增加可能是涂层摩擦系数降低、抗磨损性能进步的原因。一般以为,经过退火后涂层中应力将减少,但YiZeng等的研究结果表明,铁/碳化硼涂层经退火后内应力反而增加。这是由于碳化硼的热膨胀系数低于铁的热膨胀系数,碳化硼涂层中的热应力为压应力,而淬火应力固然一般是拉应力,但退火后淬火应力下降很大,所以在退火后涂层中压应力反而增加。因此,当碳化硼涂层的热膨胀系数低于基体的热膨胀系数时,一般不能用退火来降低涂层内的热应力。
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