负偏压对TiAlN涂层微观组织和性能的影响

采用多弧离子镀技术在钢基体上沉积了TiAlN涂层,研究了负偏压对TiAlN涂层的表面形貌、物相变化和力学性能的影响。结果表明,随着负偏压的增大,涂层表面溶滴颗粒的大小和数量均减小,晶格常数随Al含量的减少而增加,从-50V的0.413nm到-200V的0.422nm。同时负偏压的增大,增强了离子束对涂层和基体的轰击效应,提高了涂层抵抗塑性变形的能力,使得涂层的硬度和界面结合力得到改善。     

基板偏压对溅镀AlCrNbSiTiV高熵合金氮化物薄膜性能的影响

用真空电弧熔炼法制备了AlCrNbSiTiV高熵合金,并将其作为靶材,利用直流反应式磁控溅镀法在T1200A金属陶瓷刀具或硅晶片上沉积了高熵合金氮化物薄膜。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪考察了基板偏压对薄膜形貌、元素含量、物相成分和性能的影响。所得氮化物薄膜均匀、致密,所有元素的原子分数与靶材相当。由于再溅射,沉积速率随着基板偏压增大而减小。薄膜的弹性恢复和显微硬度在基板偏压为0~-100 V时随着偏压增大而提高,进一步增大偏压反而减小。相比未溅镀薄膜的刀具,用溅镀了AlCrNbSiTiV氮化物薄膜的刀具干切削S45C中碳钢圆柱工件,工件表面的粗糙度和刀具的侧面磨损显著降低。-100 V偏压溅镀的刀具的切削性能最佳。     

负偏压对磁控溅射镀镍薄膜组织结构的影响

采用磁控溅射技术在钼圆片基体表面制备了镍薄膜,并用扫描电镜、平整度仪和X射线衍射分析仪对其进行了表征。研究了不同负偏压对薄膜附着力、微观结构、平整性、晶粒取向以及大小的影响。结果表明,随负偏压增大,薄膜与基体结合力明显增强;适当的负偏压能改善薄膜表面致密性和平整性,在450 V时达到最优。但当负偏压进一步升高到600 V时,镍膜的表面起伏反而变大,平整性有所下降。负偏压对镍膜晶面生长的择优取向影响并不明显,而晶粒尺寸随负偏压增加呈增大的趋势。     

TiCN涂层的制备及其微观结构和性能

采用直流磁控溅射法在AZ31镁合金上制备了TiCN涂层。采用X射线荧光光谱仪、扫描电镜和X射线衍射仪表征了涂层的化学成分、表面形貌和物相,并采用电化学阻抗谱、浸泡试验、显微硬度测试和磨损试验考察了基体偏压(?40、?60和?80 V)对涂层性能的影响。结果表明,涂层由TiCN和TiN组成。随着负偏压增大,涂层中Ti、C元素含量增加,N元素含量减小,而显微硬度提高,物相组成和择优取向发生变化。?60 V偏压下所制涂层的表面粗糙度最小,耐蚀性最好。3种偏压下所制涂层的摩擦因数均小于0.3,磨损率在10?6 mm3/(N·m)数量级。     

电压对复合氧化法制备含钙磷的多孔氧化钛涂层结构的影响

为了分析电压对复合氧化法(即预阳极氧化和微弧氧化复合处理)制备多孔二氧化钛涂层的结构和性能的影响，利用X射线衍射、扫描电镜、显微硬度计、涂层划痕仪等对涂层的结构、形貌、元素组成、硬度及结合强度进行了观察测试。结果表明：电压对多孔二氧化钛涂层的结构和性能有很大影响，电压较低时，涂层由纯锐钛矿型二氧化钛组成；电压较高时，涂层由锐钛矿和金红石混合型二氧化钛组成；随着电压的增加，涂层表面最大微孔孔径增大，凹凸起伏变得明显，显微硬度增加，涂层的钙磷原子比也发生了变化。当电压为250，300，350和400V时，涂层中的钙磷摩尔比分别为1．27，1．86，1．52和1．82。在300 V电压下可得到结构和性能较为理想多孔二氧化钛梯度涂层。     

等离子物理气相沉积高熵合金涂层及组织性能

采用等离子物理气相沉积的方法在316L不锈钢表面制备了AlCoCrFeNi高熵合金涂层,研究了喷涂距离和电流对高熵合金涂层物相组成、表面形貌、截面形貌、硬度、结合强度和耐磨性的影响。结果表明,不同喷涂距离和电流下,高熵合金涂层都主要由BCC、B2和FCC相组成;随着电流或者喷涂距离增加,涂层中BCC平均晶粒尺寸先增后减。当喷涂距离为460 mm时,随着电流从1600 A增加至2000 A,涂层平均摩擦系数逐渐增大,表面和截面硬度先减后增,涂层结合力和结合强度先增大后减小,涂层的磨损率先增加后减小;当电流为1800 A时,随着喷涂距离从420 mm增加至500 mm,涂层平均摩擦系数逐渐减小,表面硬度先减后增,截面硬度先增后减,涂层结合力和结合强度逐渐增大,涂层的磨损率逐渐减小。高熵合金涂层的磨损率与涂层表面硬度和内聚强度都有一定相关性。     

沉积偏压对脉冲激光沉积CN_x薄膜结构和性能的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)法在不同直流负偏压下烧蚀石墨靶材,在单晶Si片上沉积CNx薄膜。利用X射线光电子能谱(XPS)、Raman光谱和扫描电子显微镜对薄膜的化学成分、价键状态、表面形貌进行了表征,并借助于涂层附着力自动划痕仪和纳米压痕仪分别测试了膜–基结合力及薄膜硬度。结果表明:偏压辅助PLD技术显著提高了薄膜的氮含量,膜–基结合力和沉积速率分别随着负偏压值单调增加和减少。结合XPS和Raman分析得出:当偏压Vb=–40 V时,价键摩尔含量x(sp3)和x(sp3)C—N达到最大值及D峰与G峰强度比ID/IG达到最小值(2.2)。薄膜中sp3杂化键比例的提升有助于CNx薄膜构建类金刚石结构和网状结构且薄膜硬度与x(sp3)和x(sp3)C—N值的变化呈现出了正比例关系。     

H13模具钢表面水热合成沸石涂层结构及其耐蚀性能

采用一次水热合成法在H13模具钢表面制备沸石涂层。采用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪表征沸石涂层的结构和成分,采用极化曲线和交流阻抗谱分析涂层的耐蚀性能。结果表明,制备的沸石涂层为MFI结构,涂层连续致密。3. 5wt%盐水中的电化学测试结果表明,沸石涂层覆盖的H13模具钢腐蚀电流密度比未处理样品低2个数量级,浸泡276 h时的阻抗测中低频阻抗比未处理样品高出4个数量级。在3. 5wt%的盐水浸泡696 h后的宏观形貌表明沸石涂层样品无明显腐蚀现象,说明沸石涂层能显著提高H13模具钢的耐蚀性能。     

镀膜时间对TiAlN薄膜的微观组织和性能的影响

本文研究了镀膜时间对TiAlN涂层的微观组织和性能的影响。研究结果表明:随着镀膜时间的延长,薄膜表面晶粒尺寸越来越细小,表面更致密度均匀;涂层硬度、膜基结合力、抗氧化性是呈先上升后下降的趋势。镀膜时间为40min时,涂层硬度达到最大值,膜基结合力、抗氧化性最好。     

磁控溅射偏压对Cr薄膜密度以及表面形貌的影响

利用磁控溅射技术,在不同偏压条件下在Si(001)基底上沉积了金属Cr薄膜样品。用同步辐射装置对样品进行了X-射线反射率测试,采用X-射线反射率分析法研究了不同偏压下Cr薄膜密度的变化。发现当偏压小于300 V时,偏压对所沉积的薄膜起到紧致的效果,偏压为300 V时薄膜密度最大;当偏压大于300 V时,薄膜密度减小。另外,为了探究偏压对薄膜表面形貌的影响,用扫描电子显微镜对各样品进行了表面分析,发现在偏压较小时薄膜表面较为平整;随着偏压增大,表面呈现界面分明的岛状分布。     

氧化时间对钛合金微弧氧化膜性能的影响

研究了在含钙、磷的电解液中氧化时间对Ti6Al4V钛合金微弧氧化生物活性膜的厚度、粗糙度、表面形貌、相成分及氧化膜与基体结合力的影响。结果表明,氧化t低于12min时,随着氧化时间增加,微弧氧化膜的厚度增加、表面粗糙度增大、微观孔洞变大、膜层中钙磷含量及钙磷比增大、氧化膜与基体的结合力增强。氧化t为12min时膜层与基体的结合力较好,约30N。氧化t超过12 min以后,膜层表面出现裂痕,与基体的结合力减小。     

氨基硅烷功能化氧化石墨烯改性环氧涂层性能研究

首先制备了氨基硅烷改性氧化石墨烯，然后用氨基硅烷改性氧化石墨烯对环氧涂料进行改性制备氨基硅烷功能化氧化石墨烯改性环氧涂层。对涂层的表观性能，力学能力，耐水，耐酸碱及耐盐水等进行研究的结果表明：添加氨基硅烷改性氧化石墨烯能够有效的提高涂层的柔韧性及铅笔硬度等力学性能以及耐水，耐酸碱及耐盐水等。当环氧涂层中氨基硅烷改性氧化石墨烯添加量为0.5%时，涂层的铅笔硬度为3 H;涂层168 h耐水，48 h耐酸碱及耐168 h盐水浸泡后，涂层的表面均无起皮，无脱落，无起泡现象发生，涂层掉粉明显减少。     

基体偏压对直流非平衡磁控溅射氮化硅薄膜生长特性的影响

采用高纯硅靶和氮气,以直流非平衡磁控溅射技术在单晶硅表面制备氮化硅薄膜。借助台阶仪、原子力显微镜、红外光谱和X射线光电子能谱考察了基体偏压(-50~-200 V)对氮化硅薄膜沉积速率、表面形貌及元素化学态的影响。结果表明:所得氮化硅薄膜表面光滑,连续致密,均匀。随着样品负偏压的提高,薄膜的生长速率逐渐降低,但当偏压超过-150 V时,薄膜的沉积速率又升高。当基体偏压从-50 V提高到-200 V时,薄膜中Si 2p的峰位向高能端移动了0.41 eV。基片偏压为-150 V时,薄膜生长较为缓慢,但致密,Si─N键含量高。     

铝合金阳极氧化膜性能的研究

研究了2 024铝合金在硫酸溶液中经不同氧化电压阳极氧化处理后的表面形貌、组织结构、硬度和耐蚀性。结果表明:铝合金经不同氧化电压阳极氧化处理后,其表面上存在纳米级的孔洞;随着氧化电压的增大,孔径逐渐增大,膜厚增加;阳极氧化膜的硬度在氧化电压为20V时最大;氧化电压对阳极氧化膜耐蚀性的影响很大,在氧化电压为5V时,阳极氧化膜的耐蚀性最强,自腐蚀电位为-1.1V。     

电沉积TiO2/Ni纳米复合涂层的微结构与性能

采用电沉积法制备出TiO2／Ni纳米复合涂层,考察了搅拌强度对TiO2质量分数的影响,分析了复合涂层的抗高温氧化性能和摩擦学性能。结果表明：当达到中等搅拌强度（3级）时,纳米复合涂层中TiO2的质量分数最大;当TiO2质量分数在9％-13．5％变化时,随着其质量分数的增加,摩擦因数增大,耐磨性增强;随着TiO2质量分数的增加,复合涂层的抗高温氧化性能增强,氧化温度达到了530℃。     

电沉积法制备V_2O_5薄膜及其储钠性能研究

采用电沉积法制备了V2O5薄膜并研究了电沉积温度、时间、电压和镀液浓度对V2O5薄膜储钠性能的影响。采用场发射扫描电镜和X-射线衍射表征了V2O5薄膜表面形貌和晶体结构;利用循环伏安、充放电测试V2O5薄膜的储钠性能。结果表明,制备的V2O5薄膜是非晶相V2O5水合物,该薄膜具有片状的叠层纳米结构;电沉积条件对V2O5薄膜沉积速度和储钠性能都有显著影响,随着电沉积温度的升高和镀液浓度的增加,薄膜的沉积速度加快;随着电沉积电压的增加,薄膜沉积速度先增加后降低,在电压为2.5 V时沉积速度最大;随着电沉积时间的增加,薄膜厚度增大;薄膜的储钠性能与薄膜厚度密切相关,薄膜过薄或过厚都不利于其储钠性能的提高。     

电沉积纳米晶镍涂层的微结构与性能

采用电沉积法制备了纳米晶镍涂层，讨论了镀液中硼酸浓度对涂层晶粒尺寸的影响，并分别分析了显微硬度与平均晶粒尺寸、磨损体积及摩擦因数的关系。测试了微晶和纳米晶镍涂层的抗高温氧化性。结果表明：当硼酸在镀液中未达到饱和之前，镍的晶粒尺寸随硼酸浓度的增加而减小；当晶粒尺寸在8～20nm范围时，随着晶粒尺寸的减小，涂层的显微硬度增大，滑动摩擦因数和静摩擦因数均有所减小．耐磨性能提高，抗高温氧化性能增强。     

Al_2O_3包覆ZrO_2粉体制备的热障涂层材料的结构与性能

以化学液相法制备的Al_2O_3包覆ZrO_2/Y_2O_3复合粉体作为喷涂原料,利用等离子喷涂法制备了不同厚度的热障涂层。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对涂层物相和显微结构进行了分析,并对其相结构稳定性、与基体结合强度、抗高温氧化性等性能进行了研究。结果表明:采用Al_2O_3包覆ZrO_2/Y_2O_3复合粉体制备的热障涂层具有t相结构,涂层与基体之间具有较好的结合力,不同厚度涂层试样SEM形貌表面平整、光滑细致、晶界清晰、晶粒大小均匀,但气孔和裂纹随涂层厚度增大明显减少。经1 050℃氧化10 h处理后,涂层的氧化后质量增加速率随氧化时间的延长明显变缓,另外涂层的稳定性、高温抗氧化性能及隔热效果随着涂层厚度的增大而增强。     

氮氩流量比与基底温度对射频溅射TiN薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射技术,以纯钛为靶材,氮气为反应气体,通过改变氮氩流量比与基底温度在304不锈钢及玻璃表面制备了不同的TiN薄膜.利用能谱仪、扫描电镜、台阶仪、四探针仪、划痕仪和纳米压痕仪对制备的所制薄膜的氮钛原子比、表面形貌、沉积速率、方块电阻、膜基结合力和纳米硬度进行表征.结果表明:随着氮氩流量比的增大,TiN的形貌先由四面锥体凸起结构逐渐过渡至柱状晶体堆积结构,然后转变为稀疏的液滴状颗粒结构,直至平整光滑,致密均匀.在氮气和氩气的流量分别为5.0 mL/min和50.0 mL/min的条件下,基底温度25～400°C范围内制备的TiN薄膜的结合力介于135.4 mN与210.2 mN之间.当基底温度为300℃时,薄膜的沉积速率最大,颜色最接近金黄色,氮钛原子比最接近1,结合力和纳米硬度也都最大.     

离子束加速电压对真空电弧沉积Ti(C,N)涂层性能的影响

利用等离子辅助真空电孤沉积技术分别在高速钢片和单晶硅片制备了Ti(C,N）涂层，通过X-射线衍射和扫描电镜研究了不同离子加速电压对单晶硅片上涂层结构和组织形貌的影响，并测定了高速钢片上涂层的显微硬度，同时进行了耐磨性实验。结果表明：涂层主要由TiN和Ti(C,N）组成，随着离子束加速电压的增大，涂层的沉积速度增大，Ti(C,N）的衍射峰不断宽化，晶格尺寸发生变化，但其表面形貌不受影响；当离子束加速电压为1500V时，涂层有较高的耐磨性和显微硬度，当离子束加速电压为2500V时，涂层的耐磨性和显微硬度都有所下降：