自从涂层硬质合金技术发展以来，涂层的类型也产生了多样化，较为突出的如单层多元复合涂层、多层涂层、梯度涂层、纳米涂层、超硬涂层以及软涂层等等。

3.梯度涂层

涂层硬质合金由于涂层与基体间以及多涂层之间都存在着一定的摩擦系数和热膨胀系数的差异，若得不到有效的控制，涂层的结合力会有明显的下降。梯度涂层的出现有效地解决了这一难题，其所构建的成分与显微组织在空间呈梯度变化，从而减轻了应力集中的现象，消除了多涂层界面，有效提高了涂层与基体间以及涂层与涂层间的结合强度，大幅度地提高了涂层硬质合金的使用寿命。通过实验分析梯度碳氮化钛Ti（C,N）涂层的断面组织以及成分分布发现，其拥有更好的显微硬度以及韧性。相关研究人员还采用了磁控溅射技术在硬质合金基体上沉积了梯度氮铝化钛（TiAlN）涂层，并利用金属蒸汽真空弧在基体与梯度涂层之间注入钛（Ti）原子，从而形成了具有一定Ti浓度梯度的过渡层。该方法在随后的动态冲击测试中几乎不发生失效，在高速切削或铣削时具有更好的耐磨损性及韧性，使用寿命也大幅度增加。

这里需要和硬质合金的梯度结构做一个比较，梯度涂层是指在涂层结构上的梯度排列，而涂层硬质合金的各项性能以及使用寿命不仅仅取决于涂层材料，而更加密切相关的是硬质合金基体本身的性质。梯度结构的硬质合金基体有效解决了涂层的裂纹向基体扩展的问题。其通过在碳化钨-钴（WC-Co）体系中加入少量的氮化钛（TiN）、（Ti,W）C等立方结构相，再利用脱氮工艺在表层形成无立方相、富钴Co粘结相的梯度结构，钴Co粘结相所具有的较好的韧性可以在一定程度上阻止裂纹的扩展。以下是均质硬质合金基体与梯度硬质合金基体光学显微镜下的照片：

从图中我们就可以更直观地看出普通均质硬质合金基体与梯度结构的硬质合金基体之间结果上的差异，之后我们在将相应的涂层硬质合金刀具断口形貌的扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope， SEM）的照片加以对比：

从涂层硬质合金刀具断口形貌SEM照片上我们不难看出梯度结构硬质合金刀具基体的断口形貌比普通结构硬质合金刀具均质基体更为粗糙且表面凹凸不平。这是由于梯度结构中的富钴Co区所具有较高的韧性，较好地吸收了裂纹扩展的能量，使得塑性变形量的增加。这也进一步证明了梯度结构的硬质合金基体具有更强的抗冲击韧性以及切削边缘韧性。

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石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它在各个领域的应用非常广泛。

催化活性是指物质的催化作用的能力，是催化剂的重要性质之一。物质的催化活性是针对给定的化学反应而言的。由于固体催化剂作用是一种表面现象，催化活性与固体的比表面积的大小、表面上活性中心的性质和单位表面积上活性中心的数量有关。为了描述不同物质的催化活性的差异，也常将每单位表面积的催化剂在单位时间内能转化原料的数量称为比活性；将每个活性中心在1秒钟内转化的分子数称为周转数或转化数。

利用光还原法[(photoreduction)即在光的作用下，有机化合物发生的还原反应]合成了新型有序介孔可见光催化剂三氧化钨@石墨烯(m-WO3@RGO)复合材料。在可见光条件下(λ420nm),以0.5wt%Pt负载的m-WO3@RGO复合物光催化分解水产氧速率可高达21.26μmolh-1。有序介孔三氧化钨和二维结构石墨烯可以协同促进光生电子的转移,进一步提高了m-WO3@RGO复合物的光催化活性。这一研究有效地拓展了石墨烯基材料在能源转化领域中的应用范围。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯的加入使得金属很好地分散在材料基底上，抑制了它们的团聚，使其具有更高的比表面积、更高的反应活性和选择性。

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