多弧离子镀（Ti,W）xN合涂层组织与性能

采用Ti/W复合靶用多弧离子镀技术沉积了（Ti,W)xN合金涂层,并对该涂层的组织与性能进行了研究。结果表明,涂层组织致密,孔隙率极低,主要结构为（Ti,W)2n,并具有较高的显微硬度和抗氧化性。在沉积过程中存在着多元合金涂层与复合靶的成分离析现象,这与靶材的结构有关。     

真空电弧沉积多元膜复合靶成分离析效应的研究

用Ti/Mo ,Ti/W和Ti/Me(Me为Fe Cr Al合金 )复合靶采用真空电弧技术沉积了多元膜 ,并对成分离析效应及组织和性能进行了研究。结果表明 ,工作弧电流和阴极镶嵌体的弧斑平均电流对成分离析效应影响程度较大 ,Ti/Me复合靶存在一个无成分离析效应的平衡点。多元膜结构主要为组元原子固溶于Ti2 N中的结构形式 ,并具有较高的显微硬度     

Ti-Mo-N三元多层膜的结构与性能

采用 Ti/ Mo复合靶 ,用多弧离子镀技术沉积了 Ti-Mo-N多元多层膜 ,并对其组织结构与性能进行了研究。结果表明 :在本试验条件下多元膜的结构形式为 (Ti,Mo) 2 N,最佳多层膜的结构形式为基体 / Ti/ Ti N/ (Tiy Mo1-y) N/ (Ti,Mo) 2 N,并具有较高的显微硬度、耐磨性和极低的孔隙率 ,在 80 0℃具有很好的抗氧化性能。在沉积过程中存在着多元合金膜层与复合靶的成分离析现象 ,这与靶材的结构有关。     

射频反应溅射(Al,Ti)N涂层的微结构与力学性能

采用Al-Ti镶嵌复合靶在不同氮分压下制备了一系列(Al,Ti)N涂层,并采用EDS,AFM,XRD,TEM和微力学探针表征了涂层的沉积速率、化学成分、微结构和力学性能,研究了氮分压对涂层的影响.结果表明,氮分压对(Al,Ti)N涂层影响显著:合适的氮分压可以得到化学计量比的(Al,Ti)N涂层,涂层为单相组织,并呈现(111)择优取向,最高硬度和弹性模量分别达到36.9GPa和476GPa.过低的氮分压不但会造成涂层贫氮,而且涂层中的Al含量偏低,硬度不高.氮分压过高,由于存在"靶中毒"现象,尽管涂层的成分无明显变化,但会大大降低其沉积速率,并使涂层形成纳米晶或非晶态结构,涂层的硬度也较低.     

Ti60合金和表面Ni-Co-Cr-Al-Y-Si涂层氧化动力学的研究

研究了Ti60合金及表面阴极多弧离子镀沉积涂层(Ni-Co-Cr-Al-Y-Si)的600~750℃的高温氧化行为。采用X射线衍射、扫描电子显微镜等方法,对Ti60合金及涂层表面形貌、结构和成分进行分析研究。结果表明涂层对Ti60合金在600,650和750℃均有较好的抗氧化性能。循环氧化动力学曲线基本上符合抛物线规律。涂层显著提高了Ti60合金抗氧化性能。     

反应溅射(Al,Ti)(O,N)涂层的微结构与力学性能

采用Al-Ti镶嵌复合靶在Ar、N2和O2混合气体中反应溅射制备了一系列(Al,Ti)(O,N)涂层.并采用EDS、XRD、TEM和微力学探针研究了薄膜的化学成分、微结构和力学性能.结果表明,随氧分压的提高,涂层中氧含量逐步增加,氮含量相应减少,(Al Ti):(O N)的化学计量比仍约为1:1,涂层保持与(Al,Ti)N涂层相同的NaCl结构.低氧含量时薄膜在(111)方向上择优生长,随着氧含量的提高,涂层生长的择优取向发生改变,高氧含量薄膜样品呈现强烈(200)织构的柱状晶.与此同时,(Al,Ti)(O,N)涂层的硬度和弹性模量也仍保持在与(Al,Ti)N涂层相当的35GPa和370～420GPa的高值.由于涂层中形成了相当含量的氧化物,这类涂层的抗氧化能力有望得到提高.     

涂层组分对磁控溅射制备Ti600合金表面Ti-Al-N涂层组织微观结构的影响

以电弧复合磁控溅射沉积工艺在Ti600合金基体上沉积得到Ti-Al-N涂层,通过控制公转速度的方式来获得不同涂层组分,实验研究涂层组分对涂层组织微观结构的影响。研究结果表明:随着公转速度的增加,涂层内Ti/Al比表现出减小的变化。在涂层表面上形成了许多尺寸较大的颗粒与一些凹坑结构,较小Ti/Al比试样形成了少量的表面大颗粒,并得到致密组织结构。退火态和沉积态涂层形成了相近的表面形貌。涂层厚度发生了先升高后降低,2#试样达到了最大的沉积速率。随着深度的增加,Al,O元素的含量表现出先增加后降低的变化规律,在涂层6μm之后Ti和N元素含量得到明显的增加。当涂层内Ti/Al比例减小后,形成的Ti_2AlN特征峰发生了先增大后降低的变化现象。为了提高Ti_2AlN涂层的纯度与结晶度,应选择2#试样的制备工艺。     

合金化组元(Al,Cr,Si,Ti)含量对激光沉积(FeNiCo)-(AlCrSiTi)非等原子比多组元合金涂层组织与力学性能的影响

采用激光沉积制备不同含量合金化组元(Al,Cr,Si,Ti)的(FeNiCo)-(AlCrSiTi)多组元合金涂层,研究合金化组元含量对涂层组织与力学性能的影响.结果表明:随着合金化组元(Al,Cr,Si,Ti)含量的增加,涂层中面心立方(FCC)相含量逐渐降低,由FCC相+体心立方(BCC)相的双相结构转变为以BCC相为主的结构,且BCC相内纳米析出相颗粒密度显著增加,颗粒平均尺寸由97 nm降低至36 nm;同时,随着合金化组元含量的增加,涂层中等轴晶组织区域面积增大,等轴晶显著细化,平均晶粒尺寸最小仅为10.8μm;涂层截面平均显微硬度由271HV0.1上升至718HV0.1,但涂层抗弯强度由2208 MPa降低至1374 MPa,所能承受的最大弯曲应变也由7.3％降低至0.47％.     

能量密度对内燃机用Ti600表面激光熔覆Ni-Co涂层组织及耐蚀性的影响

为了提高内燃机用Ti600表面的耐蚀性能,对Ti600合金实施激光熔覆处理制得Ni-Co涂层,测试分析了能量密度对Ni-Co涂层组织及耐蚀性的影响。结果表明:在涂层内形成了(Ni,Co) Ti_(2.5)组织以及α-Ti组织结构。当激光能量密度降低后,涂层保持基本稳定的物相结构,而涂层中的各组织相都形成了更大的半峰宽。更大的激光能量密度可降低涂层晶粒尺寸。当激光能量密度降低后,形成了更大的涂层混合熵。Ni-Co涂层内部有孔洞,但涂层与基体结合良好。Ni-Co涂层形成了比Ti600合金更宽范围的钝化区域,具备更优的耐点蚀性能,设定更大激光能量密度可以提升涂层耐蚀性。在NaCl与H_2SO_4共同组成的混合溶液中,涂层依然形成了明显的钝化区,表现出良好的钝化性能。     

CoCrFeNiTix高熵合金涂层的显微组织和耐磨性能

用激光熔覆工艺在40Cr钢表面制备CoCrFeNiTi_x (x=0、0.2、0.5、0.8)高熵合金涂层并计算其热力学参数,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度仪、摩擦磨损试验机等手段检测合金的物相组成、组织、元素分布、硬度及耐磨性,研究了Ti元素含量对其显微组织和耐磨性能的影响。结果表明：随着Ti元素含量的提高,合金物相在面心立方(FCC)结构的基础上形成了体心立方(BCC)结构,熔覆层中部的组织由晶界明显、晶粒分布均匀的等轴晶组成,最后形成了柱状树枝晶;随着Ti元素含量的提高,合金横截面的硬度逐渐提高,最高为412.32 HV_0.2,比基体的硬度提高了1.8倍;涂层的磨损量和摩擦系数均随之降低,Ti含量为0.8时涂层其耐磨性能最优,磨损量最小为6.8 mg,摩擦系数为0.35。涂层的磨损机制,以磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损为主。     

物理气相沉积TiN复合涂层研究进展

物理气相沉积 (PVD) Ti N涂层已获广泛应用。为克服单一 Ti N涂层的缺陷及进一步改善 Ti N涂层的性能 ,近年来致力于复合涂层的研究。本文综述了 Ti N+ Ti、Ti N+化学镀 Ni-P、Ti N+氮化等复合涂层的工艺、组织和性能之间的关系 ,并探讨了过渡层的作用。     

氮气气压对多弧离子镀TiSiN涂层显微结构与腐蚀行为的影响

为了研究氮气气压对Ti Si N涂层显微结构与腐蚀行为的影响,采用自制多弧离子镀设备,在抛光的单晶(100)硅片与不锈钢基底上沉积Ti Si N涂层,沉积气压0.5~2.5 Pa,利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)与电化学阻抗谱(EIS)表征涂层显微结构与电化学性能。结果表明:沉积的Ti Si N涂层为纳米晶-非晶复合结构,其中纳米Ti N晶体被非晶的Si3N4包围。当氮气气压从0.5 Pa升高到2.5 Pa之后,Ti Si N涂层晶粒尺寸由19.5 nm减小到8.0 nm。电化学阻抗随着氮气气压升高先增大后逐渐下降,沉积气压为1.0 Pa时,涂层抗腐蚀性能最强。     

TiB2和Ti-B-N涂层的性能对比研究

用磁控溅射法在1Cr18Ni9Ti不锈钢上沉积了TiB2和Ti-B-N涂层.用场发射电子扫描显微镜(FESEM)和小掠射角X射线衍射(GAXRD)研究了涂层的结构与形貌,并对涂层的显微硬度进行了检测分析.研究表明:通入N2后,Ti-B-N涂层变得更为光滑平整,涂层结构由纳米柱状晶转为非晶结构,显微硬度降低.在室温无润滑条件下,检测了涂层的耐磨性能,结果表明Ti-B-N涂层的摩擦系数低于TiB2涂层,但涂层的耐磨性并没有得到提高.     

MAX相Ti3SiC2高导电涂层的研究进展

钛硅碳(Ti3 SiC2,TSC)是一种兼具金属材料和陶瓷材料优异性能的新型三元化合物MAX相.Ti3 SiC2作为高导电功能涂层具有很大的应用潜力,近年来受到越来越多的关注.Ti3 SiC2涂层的制备技术在不断改革优化,主要有五种常见制备工艺,分别是化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)、固相反应合成法(Solid-state reaction)、气溶胶沉积法(ADM)和热喷涂法(Thermal spraying).Ti3 SiC2涂层的性能在很大程度上与其纯度相关,通常制得的Ti3 SiC2涂层均含有一定程度的杂质,这是制约其广泛应用的一个重要因素.Ti3 SiC2涂层中经常出现的杂质主要是TiC、Ti5 Si3、SiC、TiSi2等,不同的制备方法产生的杂质种类也不一样.为了提高Ti3 SiC2涂层的纯度,需要对其制备工艺进行探索和优化.目前,反应化学气相沉积(RCVD)实现了通过消耗碳化硅(SiC)子层在石墨基底上生长纯Ti3 SiC2涂层.近年来利用ADM也实现了在室温下合成纯Ti3SiC2涂层,这一技术降低了常规Ti3SiC2涂层的合成温度.此外,PVD法不仅为低温制备Ti3SiC2涂层提供了可能性,还实现了Ti-Si-C复合涂层的工业化生产.本文综述了Ti3 SiC2涂层的研究现状,分析了Ti3 SiC2涂层独特的晶体结构及优异性能,介绍了近年来几种常见的Ti3 SiC2涂层制备技术,并指出了目前合成纯Ti3 SiC2涂层所面临的巨大挑战.     

晶体形态对金属涂层阻尼特性的影响

研究了金属涂层阻尼性能的微观机理。采用磁控溅射技术在不锈钢表面制备了Al、Ti、TiAl合金涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪研究了金属涂层的物相、微观结构和元素组成;利用动态热机械分析仪(DMA)分析了涂层的阻尼性能。结果表明:单靶磁控溅射制备Al涂层为典型的片状晶体结构,而Ti涂层为柱状微晶结构;双靶共溅射制备的TiAl合金涂层为Al晶体为核心包裹微晶Ti的合金微团结构。在金属涂层和基体结构阻尼性能测试实验中,频率为31～35 Hz区间Al、Ti、TiAl合金和不锈钢基体四种试样均出现阻尼品质因子倒数(Q~(-1))峰;然而在频率为57 Hz时, Al、Ti及TiAl合金涂层的试件出现明显Q~(-1)峰,其峰值约为0.016,未镀膜的不锈钢基体试样未出现峰值;在57 Hz频率下的应变幅与Q~(-1)关系曲线中,微团状晶态TiAl合金涂层阻尼性能最强,柱状晶态Ti涂层阻尼性次之、相对而言片状晶态Al涂层最弱。由此可见,晶体结构对金属涂层的阻尼性能的影响存在直接相关性,乱序晶体结构弛豫和晶界纳米缝隙的内摩擦是金属涂层产生阻尼的主要原因。     

复合微合金化对Al-Mg合金组织与性能的影响

研究了Sc和Ti复合微合金化对Al-Mg合金显微组织与拉伸性能的影响.结果表明:Sc和Ti复合微合金化可以显著提高Al-Mg合金的强度,并可细化铸态合金的晶粒组织.微量Sc和Ti的加入可使合金中形成大量细小弥散的球形Al3(Ti,Sc)粒子,这些Al3(Ti,Sc)粒子对位错和亚晶界具有强烈地钉扎作用,因而能强烈抑制合金的再结晶.Sc和Ti复合微合金化的Al-Mg合金的强化作用主要来源于Al3(Ti,Sc)粒子的析出强化和亚结构强化以及细晶强化.     

硬质相对冷喷涂FeAl金属间化合物涂层性能的影响

FeAl金属间化合物具有优良的物理性能和力学性能,但其室温塑性和断裂韧性低,限制了其工程应用.利用机械合金化制备了Fe(Al)固溶体合金粉末及Al2O3,WC硬质相增强的复合合金粉末,通过冷喷涂沉积涂层并结合后热处理原位反应制备了FeAl金属间化合物涂层及其复合涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度仪等研究了硬质相对球磨粉末组织结构、冷喷涂FeAl金属间化合物涂层组织结构及性能的影响.结果表明.硬质相可显著加速球磨粉末内部层状结构的细化程度,喷涂态涂层具有不同于传统热喷涂涂层的层状组织结构,热处理可实现喷涂态涂层中Fe(Al)固溶体向FeAl金属间化合物的原位转变,致使层状结构消失,获得无粒子界面的FeAl金属间化合物涂层,弥散分布的硬质相可显著提高冷喷涂FeAl金属间化合物涂层的强化稳定性.     

涂层结构对Ti-Al-N涂层氧化行为的影响

采用多弧离子镀技术及TiA合金靶,在SKH51高速钢基体上沉积了Ti1-xAlxN单层构型涂层和TN/Ti1_xAlxN复合多层构型涂层,分析其高温氧化行为.用扫描电镜、X射线衍射、电子探针等手段表征了涂层氧化后的组织结构和元素分布.试验发现,基体Fe元素扩散到涂层表面意味着SKH51涂层试样剧烈氧化阶段的开始.当涂层的构型相同时,涂层的抗氧化性能随着涂层中铝含量增加而单调增加.但对于TiN/Ti0.33Al0.67N复合多层构型涂层,其抗氧化性则比Ti0.33Al0.67N单层构型涂层差,高于铝含量基本相同的Ti0.67A0.33N单层构型涂层.空气中800℃恒温退火,TiN/Ti0.33 Al0.67N涂层出现严重氧化的时间是43h,Ti0.33Al0.67N、Ti0.67Al0.33N涂层分别为53 h和11h.因此,Ti-Al-N涂层的抗氧化性不仅同涂层中铝含量有关,涂层构型也起着重要用.     

多弧离子镀Ti-W-N多元多层膜的研究

采用Ｔｉ／Ｗ复合靶,用多弧离子镀技术沉积了Ｔｉ－Ｗ－Ｎ多元多层膜,并对其组织结构与性能进行了研究,结果表明：在本试验我元膜的结构形式为（Ｔｉ,Ｗ）２Ｎ最佳多层膜的结构形式为基体／Ｔｉ／ＴｉＮ／（ＴＹｉｙＷ１－ｙ）Ｎ／（Ｔｉ,Ｗ）２Ｎ,并具有较高的显微硬度和极低的孔隙率,在８００℃具有很好的抗氧化性能,在沉积过程中存在着多元合金膜层与复合靶的成分离析现象,这与靶材的结构有关。     

氮分压对反应溅射(Ti,Al)N薄膜微结构与力学性能的影响

采用Ti-Al复合靶在不同氮分压下制备了一系列(Ti,Al)N薄膜,用EDS、XRD、TEM和微力学探针表征了薄膜的沉积速率、化学成分、微结构和力学性能.结果表明,氮分压对(Ti,Al)N薄膜影响显著:合适的氮分压可以得到化学计量比的(Ti,Al)N薄膜,薄膜为单相组织,并呈现(111)择优取向,最高硬度和弹性模量分别达到34.4GPa和392GPa;过低的氮分压不但会造成薄膜贫氮,而且薄膜中的Al含量偏低,硬度不高;过高的氮分压下,由于存在"靶中毒"现象,尽管薄膜的成分无明显变化,但会大大降低其沉积速率,并使薄膜形成纳米晶或非晶态结构,薄膜的硬度也较低.