梯度硬質合金基體的制備 要獲得性能良好的涂層梯度硬質合金產品，涂層基體的制備是一個非常關鍵的問題。涂層必須與合適的基體結合才能達到預期的性能。具有梯度結構的表面富鈷合金基體則使涂層切削刃強度更高，提高了涂層抗裂紋擴展能力，提高了基體與涂層的結合強度以及刀具的抗彎強度。硬質合金刀片劃痕強度實驗表明：基體成分相同情況下，梯度結構涂層刀片的基體與涂層結合強度比無梯度結構涂層刀片的基體與涂層結合強度大。硬質合金刀片的切削實驗也表明：基體和涂層成分相同的情況下，有梯度結構涂層硬質合金刀片的切削性能比無梯度結構涂層硬質合金刀片的切削性能優良。梯度硬質合金基體可通過分段燒結工藝制備。第一階段預燒結，將試樣在氮氣保護下升溫(升溫速度為5℃/ｍｉｎ)，升溫到400℃時保溫1ｈ脫蠟；溫度到1380℃時，保溫1ｈ使合金致密化后，冷卻至室溫。第二階段梯度燒結，在真空狀態下，將預燒結后試樣由室溫升至燒結溫度并保溫2ｈ后隨爐冷卻至室溫。 含氮硬質合金梯度燒結是在真空氣氛中進行的，合金內部的氮活度大于表面氮活度，內部的氮原子向表面進行擴散。而Ｎ原子與Ｔｉ原子之間存在很強的熱力學耦合，所以，在液相燒結溫度下，合金內部氮原子通過液相粘結劑向表面擴散的同時，表面的Ｔｉ原子也通過液相粘結劑向內部擴散，擴散將會導致合金表面的ＴｉＣ、ＴｉＮ、(Ｔｉ，Ｗ)(Ｃ，Ｎ)等立方相碳化物、氮化物以及碳氮化物發生分解。向合金內部擴散的金屬原子與內部的碳，氮等原子發生反應生成一些硬質相碳化物、氮化物以及碳氮化物。由于金屬原子向合金內部擴散導致在合金的表層形成體積空位，從而，液相粘結劑流向合金的表層，在合金的表層形成具有梯度結構的表層韌性區域，這樣制備出梯度硬質合金基體。 梯度硬質合金基體的涂層 為改善硬質合金的切削加工性能，工業發達國家80%以上的硬質合金刀具都經過表面涂覆處理。幾十年來，國內外相繼開發了雙涂層、三涂層以及多涂層的復合刀片，有的涂層數甚至達到幾十層、上百層的水平。硬質合金涂層技術通?？煞譃榛瘜W氣相沉積(ＣＶＤ)技術和物理氣相沉積(ＰＶＤ)技術兩大類。 1 涂層材料的選擇 刀具磨損機理研究表明，在高速切削時，刃尖溫度最高可達900℃，此時刀具的磨損不僅是機械磨損，還有粘結磨損、擴散磨損及氧化磨損。因此，可將切削過程視為一個微區的物理化學變化過程。涂層材料的選擇對于涂層能否在刀具上發揮其應有的作用有很大的影響。 碳化鈦是一種高硬度耐磨化合物，有著良好的抗摩擦磨損性能；氮化鈦的硬度稍低，但卻有較高的化學穩定性，并可大大減少刀具與被加工工件之間的摩擦系數。從涂層工藝性考慮，兩者均為較理想的涂層材料，但無論談化鈦還是氮化鈦，單一的涂層均很難滿足高速切削對刀具涂層的綜合要求。 碳氮化鈦(ＴｉＣＮ)是在單一的ＴｉＣ晶格中，氮原子(Ｎ)占據原來碳原子(Ｃ)在點陣中的位置而形成復合化合物，ＴｉＣｘＮｙ中碳氮原子的比例有兩種比較理想的模式，即ＴｉＣ0.5Ｎ0.5和ＴｉＣ0.3Ｎ0.7。由于ＴｉＣＮ具有ＴｉＣ和ＴｉＮ的綜合性能，其硬度高于ＴｉＣ和ＴｉＮ，因此是一種較理想的刀具涂層材料。 在抗氧化磨損和抗擴散散磨損性能上，沒有任何材料能與氧化鋁(Ａｌ2Ｏ3)相比。但由于氧化鋁與基體合金的物理、化學性能相差太大，單一的氧化鋁涂層無法制備出理想的涂層刀具。多涂層及相關技術的出現，使涂層既可提高與基體的結合強度，同時又能具
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