SiC中间层对金刚石涂层硬质合金刀具膜基界面结合性能的影响

摘要

基于第一性原理分别计算了WC-Co/Graphite/Diamond、WC-Co/Si CC-Si/Diamond和WC-Co/Si CSi-C/Diamond界面模型的粘附功、断裂韧性,分析了电子结构和态密度。结果表明:Graphite/Diamond界面粘附功极小,金刚石在石墨基面上成核不良;WC-Co/Graphite界面处Co与C(Graphite)原子具有同种电荷而相斥,添加Si C中间层改变了界面处原子的电荷分配与成键方式,WC-Co/Si C界面Co与C(或Si)原子具有异种电荷而相吸,且Co-Si(Si C)键强于Co-C(Si C)键;Si C/Diamond界面C(Si C)-C(Diamond)键强于Si(Si C)-C(Diamond)键。因此,三种界面模型中各界面的粘附功Si CSi-C/Diamond>Si CC-Si/Diamond>WC-Co/Si CSi-C>WC-Co/Si CC-Si>WC-Co/Graphite>Graphite/Diamond。总之,添加Si C中间层提高了金刚石涂层硬质合金刀具膜基界面结合性能。