电弧离子镀（Ti,Ce）N涂层组织与性能研究

采用电弧离子镀技术在高速钢和轴承钢基片上制备（Ti,Ce）N多元涂层,在不同的偏压作用下研究了稀土元素Ce对Ti-N系涂层的结合强度、显微硬度、磨损性能的影响.实验结果表明,添加稀土Ce有助于涂层物相形成TiN（111）和TiN（222）择优取向,（Ti,Ce）N涂层的结合力和耐磨性能较单一TiN涂层有明显改善.     

Al含量对多弧离子镀Ti1-xAlxN涂层微观结构及性能的影响

通过不同Al含量的真空感应熔炼Ti1-x-Alx合金靶,采用多弧离子镀技术制备了Ti1-xAlxN涂层.用SEM,EDS等手段研究Al元素对涂层微观形貌和涂层成分的影响.结果表明,TiAlN涂层连续、光滑、孔隙率低、组织致密.随着Al含量的增加,涂层沉积效率降低、涂层硬度增加、涂层膜/基结合力先降低后升高.靶材成分还在一定程度上影响涂层的熔滴密度以及成分偏离程度.     

电弧离子镀AlN薄膜的光致发光性能的研究

在电弧离子镀弧靶前加挡板以去除大颗粒污染,分别在Si(100)基底上制备非掺杂的纯AlN薄膜,在石英玻璃基底上制备Cu掺杂的AlN薄膜.用X射线衍射(XRD)分析表明,纯AlN膜为弱(100)多晶织构,而掺Cu的AlN薄膜为非晶结构;X射线光电子能谱(XPS)研究表明,Cu掺杂AlN薄膜中,Cu为+1价,原子百分含量为11%;光致发光谱显示纯AlN薄膜发紫光(～400nm),Cu掺杂的AlN薄膜发蓝光(～450nm).     

TiN、Ti(C,N)和(Ti,Al)N涂层的结构和性能研究

借助EPMA、XRD、SEM、纳米压痕和划痕仪研究了采用磁控溅射在硬质合金基体上沉积的TiN、Ti(C, N)和(Ti, Al)N涂层的组织结构和力学性能。研究表明, TiN涂层的晶粒形貌为典型的喇叭口结构, 呈(220)生长织构; Ti(C, N)与(Ti, Al)N涂层为平直的柱状晶结构, 但表现出不同的取向。Ti(C, N)涂层表现出最高的硬度, TiN涂层则表现出与基体更好的结合力, (Ti, Al)N涂层由于其好的高温稳定性表现出最好的切削性能。     

电弧离子镀Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜热冲击性能研究

为进一步提升航空发动机压气机钛合金部件的服役性能,采用电弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备抗砂粒冲蚀Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜。经不同温度热冲击试验后,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、洛氏硬度计及砂粒冲蚀试验仪分析检测了多层膜的表截面形貌、硬度、结合强度和抗砂粒冲蚀性能等。结果表明:随热冲击温度的升高,多层膜的氧化程度逐级增加,当热冲击温度升至900℃后,多层膜已明显氧化和出现分层剥落;同样地,多层膜的显微硬度和结合强也随着热冲击温度的升高而降低,硬度由热冲击前的3658 HV降低至经900℃冲击后的1930 HV,结合强度则由热冲击前的HF1级降低至经900℃热冲击后的HF4级;在700℃以内,随着热冲击温度的升高多层膜的冲蚀速率上升缓慢,表明膜层的防护作用显著;而经900℃热冲击后,多层膜样品30和90°攻角下的冲蚀速率由冲击前的0.28、0.65μm·g^(-1)分别增大至4.05、5.00μm·g^(-1),表明膜层已失去防护作用。因此,Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜在700℃以内具有冲蚀防护效果,而900℃热冲击后已无抗冲蚀防护性能。     

Ti(C,N)-Mo2C-WC-Ni-Go纳米改性金属陶瓷材料的热冲击性能研究

采用XRD、SEM进行了纳米改性Ti(C,N)-Mo2C-WC-Ni-Co金属陶瓷材料的相结构分析和微观结构分析.结果表明,金属陶瓷仍为两相结构,其中陶瓷相呈典型的"芯-壳"结构.在800℃热循环条件下,研究了纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料的热冲击裂纹形成与扩展特性,研究表明,相比普通金属陶瓷材料,纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷材料的抗热冲击性能较好;随着热循环次数的增加,试样表面的孔洞的数量和尺寸也明显增加;裂纹扩展过程中出现了裂纹的偏转、弯曲和桥接现象.初步探讨了热冲击裂纹的形成和扩展机理.     

电弧喷涂FeCrAlW涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对电弧喷涂FeCrAlW涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织和相结构进行了分析,测试了涂层的显微硬度。结果表明:涂层组织致密度提高,气孔明显降低。随着激扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低,致密化层的最高硬度略低于喷涂层的硬度,为HV800~1 000。其主要原因是涂层受热不足相变不很充分,形成了高温回火所致。     

氮气流量、基体温度对反应溅射(Ti,Al)N成膜影响

采用反应直流磁控溅射的方法，通过控制基体温度和N2／Ar流量比，在WC-6％Co基体表面上成功地制备了(Ti，Al)N薄膜。用AFM、XRD、显微硬度测试仪对薄膜的显微形貌、成分、显微硬度进行了测试。结果表明，在N2／Ar流量比较低时薄膜存在明显的(Ti，Al)N的(111)织构，随着N2／Ar流量比的增大，这种(111)织构逐渐变弱，薄膜显微形貌发生较明显的变化，显微硬度也随之变化；N2／Ar流量比超过某一门槛值时不能生成(Ti，Al)N；在一定范围内(250～400℃)，温度对薄膜质量的影响不是很明显。     

超细Ti(C,N)基金属陶瓷的微波烧结工艺研究

采用微波烧结技术制备了超细Ti(C,N)基金属陶瓷材料, 考察了烧结温度和保温时间对超细Ti(C,N)基金属陶瓷材料力学性能的影响, 并利用扫描电镜(SEM)观察了断口形貌和显微组织。结果表明: 金属陶瓷组织存在黑芯-灰壳和白芯-灰壳两种结构, 烧结温度过高, 保温时间过长, 晶粒均明显长大, 导致材料力学性能下降。1 500 ℃下保温30 min, 可获得晶粒细小、组织均匀、性能优异的超细Ti(C,N)基金属陶瓷。     

Ti（C,N）基金属陶瓷磨损特性的研究

研究了Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的磨损特性，结果表明，与具有相同硬度的ＷＣＣｏ硬质合金ＹＧ２０和钢结合金ＧＴ３５相比，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷具有更低的摩擦系数和更高的耐磨性。金属陶瓷的稳定磨损阶段很长，其耐磨性随粘结相Ｎｉ含量的增加而降低。讨论了金属陶瓷的磨损机理。     

Ce元素添加量对Sn-Zn-Cu无铅合金焊料的焊接组织和性能的影响

研究了在适用于铜铝异种金属软钎焊的Sn-1.0Zn-0.7Cu无铅合金焊料中添加微量稀土元素Ce ,对合金焊料的钎焊组织和性能的影响。结果表明,当 w（Ce）＝0.10,时,可明显改善合金焊料对Al母材的润湿与铺展,提高焊点的可靠性。     

磁过滤电弧离子镀制备DLC薄膜的表面形貌和成键状态

利用磁过滤电弧离子镀技术在单晶Si基体表面沉积了类金刚石薄膜,研究了工作气压和偏压占空比对DLC薄膜表面形貌、沉积速率和成键情况的影响.通过扫描电子显微镜观察薄膜的表面形貌,利用Image pro-plus图像处理软件统计薄膜表面大颗粒的面积和数量,通过拉曼光谱仪测量类金刚石薄膜的成键状态,结果表明,随着工作气压从0.1 Pa升至0.5 Pa,薄膜表面大颗粒的总面积逐渐增加,沉积速率下降,sp3键含量增加;偏压占空比从15,提高至75,,表面大颗粒的总面积和数量均不断升高,沉积速率下降,薄膜中sp3键含量先降后升;占空比为30,时,薄膜中sp3键含量最低.     

激光金属沉积γ-TiAl合金的组织与性能研究[*]

γ-TiAl合金具有高比强度,能在高温下（750℃）表现出较好的力学性能,因而成为航空航天和汽车等行业持续关注的材料。为得到无裂纹激光γ-TiAl合金单道沉积层,采用组合参数法研究沉积层的几何形状、裂纹、显微硬度、微观结构。研究结果表明,随着粉末密度的增大,沉积层高度增加,随着比能量的提高,沉积层高度下降、深度升高;当比能量和粉末密度分别为60-130 J/mm2和1.2-2.8 g/mm2时,沉积层表面光滑、无裂纹、且无未熔颗粒;随着粉末密度的增大,显微硬度从310 HV0.3增加到610 HV0.3,随着比能量的增大,显微硬度从374 HV0.3下降到306 HV0.3;高的比能量和低的粉末密度下的柱状晶和等轴晶组织较为粗大。通过组合参数找到无裂纹激光γ-TiAl合金的单道沉积层,研究结果可为激光金属沉积成型技术制备γ-TiAl合金提供参考。     

La,Ce混合稀土对6201电工铝合金组织性能的影响

采用金相显微镜、涡流导电仪、拉伸试验机及扫描电镜,研究了La,Ce混合稀土对6201电工铝合金铸态组织、导电性能和力学性能的影响规律.结果表明:添加微量混合稀土可对6201铝合金组织起到晶粒细化和净化作用,提高铝合金的导电性能和力学性能.随着混合稀土添加量的逐渐增加,6201铝合金铸态组织晶粒逐渐被细化,电导率、抗拉强度和伸长率逐渐提高.当混合稀土添加量为0.5%时,6201铝合金的电导率为55.7%IACS,抗拉强度和伸长率分别为236 MPa和16.7%,与未添加混合稀土相比,6201铝合金的电导率提高了5.69%,抗拉强度和伸长率分别提高了11.32%和15.17%.     

掺钨类金刚石膜的制备与性能研究

采用无灯丝长条离子源结合非平衡磁控溅射的方法,在不同基体上制备了面积较大、光滑、均匀的掺钨类金刚石(W-DLC)膜层,用SEM、Raman、XPS、XRD、硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验机等手段分析和研究了膜层的形貌、结构及部分性能.结果表明膜/基硬度高,W-DLC/Si为Hv0.025 15=3577;膜/基结合力在45～75N之间;摩擦系数小,抗磨损性能良好.     

掺钨类金刚石膜的制备与性能研究

采用无灯丝长条离子源结合非平衡磁控溅射的方法，在不同基体上制备了面积较大、光滑、均匀的掺钨类金刚石（W-DLC）膜层，用SEM、Raman、XPS、XRD、硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验机等手段分析和研究了膜层的形貌、结构及部分性能．结果表明：膜／基硬度高，W—DLC／Si为Hv0.02515=3577；膜／基结合力在45-75N之间；摩擦系数小，抗磨损性能良好．     

锆英石添加剂对白云石矿物性能和显微结构的影响

通过研究锆英石添加剂对白云石显微结构的影响,发现了ZrO2、SiO2与MgO、CaO的结合方式及特性。结果表明,锆英石对白云石矿物耐压强度有降低作用;热震实验温度为1100℃、锆英石加入量为4%时,白云石矿物抗折强度损失率最小;显微结构研究发现,加入锆英石后,白云石矿物的方镁石晶粒发育较大,并随着CaZrO3的生成伴有体积膨胀,围绕CaZrO3颗粒产生放射状微裂纹,这些微裂纹的存在,增加了耗能机制,阻止裂纹扩展,而使试样的热震稳定性能提高;同时,锆英石的引入使白云石矿物抗水化性能得到改善,当加入4%的锆英石时水化增重率最小。     

偏压对高功率脉冲磁控溅射DLC膜层结构及性能的影响

采用高功率脉冲磁控溅射技术制备DLC膜层,研究了偏压的变化对膜层结构及主要力学性能的影响.利用扫描电镜、原子力显微镜、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪、纳米压入仪、划痕仪和磨擦磨损试验仪分析检测了DLC膜结构与性能.结果表明:偏压的提高,有利于改善DLC膜的表面光洁度及致密性,DLC膜表面均方根粗糙度R_q由不施加偏压时的5.39 nm降低至偏压为-350V的0.97 nm;致密性的提高使沉积速率略有下降,膜层厚度减小.偏压的增加,DLC膜内部sp~3含量先增加后减小趋势,在偏压为-250 V时,DLC膜中sp~3含量最高.偏压的增大,DLC膜的硬度、杨氏模量和摩擦磨损等主要力学性能均呈先增大后减小的趋势,并在偏压为-250 V时达到最高值,与微观结构变化趋势相吻合.