物理气相沉积技术在冰刀上的应用.pdf

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1、第３９卷第４期Ｖｏｌ畅３９Ｎｏ畅４２０１４年４月ＨＥＡＴＴＲＥＡＴＭＥＮＴＯＦＭＥＴＡＬＳＡｐｒｉｌ２０１４物理气相沉积技术在冰刀上的应用米靖（北京体育大学竞技体育学院，北京１０００８４）摘要：根据冰刀的服役条件和失效方式提出了冰刀的强化和延寿可能途径，认为在其表面用物理气相沉积ＴｉＣＮ具有良好的效果。关键词：物理气相沉积；冰刀；ＴｉＣＮ涂层中图分类号：TB39文献标志码：A文章编号：0254-6051（2014）04-0132-03ApplicationofPVDtechnologyiniceskatebladeＭｉＪｉｎｇ（ＳｐｏｒｔＣｏａｃｈｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，Ｂｅｉｊｉｎ

2、ｇＳｐｏｒｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇａｎｄｌｉｆｅｐｒｏｌｏｎｇｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｉｃｅｓｋａｔｅｂｌａｄｅｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．ＴｈｅｓｕｒｆａｃｅＴｉＣＮｐｈｙｓｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈａｔｉｓａｆｅａｓｉｂｌｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Keywords：ｐｈｙｓｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＰＶＤ）；ｉｃｅｓｋａｔｅｂｌａｄｅ；ＴｉＣ

3、Ｎｃｏａｔｉｎｇ一些运动器械的服役过程是承压过程、磨损过了运动员个人技巧以外，最重要的就是冰刀的服役性程或二者兼具，其工作部位出现变形或磨损而不能能，如对蹬冰力的传递能力、抗塑性变形能力、抗脆性满足正常使用要求时，就会成为运动员发挥竞技水断裂能力和长时间耐磨性能等。在冰刀的机械构造中平的瓶颈甚至给运动员造成伤害。可见，提高运动刀片的物理特性和力学性能是决定冰刀质量水平的主器械的服役性能从而延长其修整周期和使用寿命非要因素之一，这涉及到刀片的整体强度、刀刃的硬度和常重要。以冰刀为例，在蹬冰时冰刀刀片承受较大触冰面的表面粗糙度等。目前，我国高技术冰刀研究的压应力和切应力，滑行过程中刀刃

4、与冰面高速摩较为欠缺，运动员使用的优质冰刀绝大部分依靠进口。擦，长时间承受较大摩擦力的作用；这就要求冰刀具研制新型高技术冰刀，对于实现冰刀的设计和生产自有一定刚度和强韧性，同时具有相当的耐磨性能和主化、促进相关冰上项目的竞技水平具有重要的现实较小的表面粗糙度。意义和战略意义。物理气相沉积（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＰＶＤ）1．1冰刀的服役特征是制备硬质涂镀层的常用技术，具有沉积温度低、镀膜宏观上，新磨刀刃的两个侧面与端面（刃间面）分速度高、膜层致密、膜层表面粗糙度低、膜的附着力好别成直角，但微观上刃间面是具有一定曲率半径的弧［１］等特点。ＰＶＤ技术可在较低温度

5、下在金属材料表面面；滑冰（即“切冰”）过程中，冰刀主要承受运动员制得金属／陶瓷涂层，从而在保持前期热处理效果的情蹬冰力F和与摩擦力f（如图１所示）。况下提高金属材料表面的耐磨性能。本文综合分析了冰刀服役中的主要失效形式和亟待提高的物理性能，最终选择ＰＶＤ技术作为冰刀的表面强化手段，并验证了可行性。１冰刀的服役特征和强化需求滑冰是以冰刀为工具，结合运动员个人力量和技术的比赛项目。这项运动中，竞技水平的影响因素除图１冰刀受力示意图Ｆｉｇ．１Ｆｏｒｃｅｓｃｈｅｍｅｏｆｉｃｅｓｋａｔｅｂｌａｄｅ收稿日期：２０１３-１０-２７基金项目：国家科技支撑计划（２００９ＢＡＫ５７Ｂ０１）1．2冰刀的

6、失效形式和传统改造思路作者简介：米靖（１９７０—），男，教授，博士，主要研究方向为体育教育训练学，Ｅ-ｍａｉｌ：ｔａｉｓｈａｎｍｉｊｉｎｇ＠１６３．ｃｏｍ冰刀刀片材质一般选用高速钢、弹簧钢、不锈钢doi：10．13251／j．issn．0254-6051．2014．04．034等优质钢种，其刚度一般能够满足使用要求，冰刀的第４期米靖：物理气相沉积技术在冰刀上的应用１３３失效一般表现为刀刃的失效。有研究人员将冰刀刀同时提高其刃口处的耐磨性能；也有国外研究人员针［１２］刃的失效归纳为如图２所示的钝刃、卷刃、豁刃（崩对涂层冰刀申请专利，并提到可以用ＰＶＤ或ＣＶＤ［２］刃）、偏刃和脊刃等几

7、种方式。其中钝刃、偏刃和等技术作为涂层的制造方法。但是这两种方法也仅仅脊刃的成因是由于冰刀刃口表面耐磨性能较差，刀是出现在文献中，而没有后续的实际研究。刃不能承受与冰面之间较长时间的高速摩擦而逐渐虽然科研人员从多个角度对冰刀进行改造和强磨损导致的失效；另外，偏刃和脊刃的形成还有可能化，但是冰刀的性能仍然不能完全满足竞赛或训练是刀片材料微观组织的不均匀性引起的，而组织均需求。特别是国产冰刀，无论在磨刀周期还是整体匀性主要取决于热处理过程；卷刃是因为刀片基体使用寿命都难以