金属陶瓷覆层-钢基体界面结合状态的研究

为提高钢基材料的耐磨性和耐腐蚀性,以金属Mo粉、Fe粉和B-Fe合金粉末为原料,采用原位反应真空液相烧结技术,在钢基体表面制备三元硼化物金属陶瓷覆层.测定了覆层-钢基体界面结合强度及界面结合区的显微硬度变化,研究了界面微观结构和界面区元素分布,并对覆层-钢基体界面层形成的机理进行了分析.结果表明,覆层与钢基体之间的断裂破坏发生于界面附近的钢基体和覆层内,而不是覆层与钢基体之间结合界面的剥离;在覆层-钢基体结合界面处,存在由高硬度覆层到低硬度钢基体的狭窄过渡区,合金元素的分布形成具有一定厚度的过渡层.     

磁控溅射共沉积Al-Pb复合薄膜微观结构及电性能

采用磁控溅射共沉积法制备Al-Pb复合薄膜,运用TEM、SEM、EDX和电阻-温度仪对薄膜微观结构和电性能进行研究.结果表明,Al-Pb薄膜具有温度敏感性,电阻温度系数(TCR)可达8.4×10-3℃-1.薄膜微观结构含富Al基体相和富Pb第二相,呈两相组织.随着厚度的增大,第二相粒子及基体相晶粒粒度增大,界面密度降低,界面电子散射效应减弱,电阻率下降,TCR值增大.与Al膜和移去Al基体形成的Pb膜的电性能对比研究显示,Al-Pb薄膜存在并联导电机制,电阻率受两相电阻率和体积分数的影响.     

掺钛类金刚石膜的微观结构研究

采用无灯丝离子源结合非平衡磁控溅射的方法,在模具钢及单晶硅基体上制备了梯度过渡的掺钛类金刚石（Ti-DLC）膜层,利用俄歇电子谱（AES）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）及X射线衍射（XRD）等手段对膜层的过渡层、界面及微观结构进行研究。结果表明：制备的膜层成分深度分布与所设计的基体/Ti/TiN/TiCN/TiC/Ti-DLC相吻合,在梯度过渡中不同膜层之间界面体现为渐变过程,结合非常良好;少量的Ti主要以纳米晶TiC的形式掺入到非晶DLC膜当中;所制备的膜层具有厚2.9μm、硬度高达25.77 GPa、膜/基结合力44 N-74 N。     

热退火对银/铬薄膜界面结构的影响

利用卢瑟福背散射分析和X射线衍射技术，研究了热退火对采用气相沉积方法在AlN基体上制备的Cr／Ag薄膜的界面结构的影响，样品的退火温度范围为200～650℃。实验结果表明：当退火温度达到350℃时，Cr／Ag界面开始互扩散；当退火温度超过550℃，大量铬原子通过银层向试样表面扩散。     

离子源辅助电子束沉积凹印版耐磨层

针时凹印版电镀存在的污染和高能耗，采用射频感应偶合（ICP）离子源辅助电子束沉积硬质铬耐磨层，通过控制离子源参数和加入过渡层来提高薄膜与基体的结合力和显微硬度。利用扫描电镜、原子力显微镜、显微硬度计、划痕仪、表面轮廓仪，摩擦磨损仪对膜层的组织结构和性能进行了研究，探讨了在薄膜沉积过程中，离子源工艺参数对薄膜界面结合机理，组织结构和性能的影响。     

射频功率对氧化铬薄膜的力学性能和耐磨损性能的影响

利用射频反应磁控溅射法在45钢基体上制备了氧化铬薄膜.采用XRD测试了薄膜的晶体结构,用Tribo-Indentor纳米力学测试系统得到了薄膜的硬度及微观形貌,在UMT显微力学测试仪上测试了薄膜的耐磨损性能,在此基础上讨论了铬靶溅射功率对薄膜的力学性能和耐磨损性能的影响.结果表明:在射频功率较低的情况下薄膜为Cr2O3结构.随着射频功率的提高,薄膜表面的大颗粒物质增多,硬度下降.射频功率增大时,磨损体积增加,薄膜的耐磨损性能下降.     

离子辅助制备凹印耐磨层工艺研究

针对凹印版电镀存在的污染和高能耗,采用射频感应偶合(ICP)离子源辅助电子束沉积技术在凹印镍版表面沉积了硬铬薄膜,通过控制离子源参数和加入过渡层来提高薄膜的与基体的结合力和显微硬度.研究了不同工艺条件制备薄膜的组织结构和性能,并与工厂实用的电镀样品做了对比.结果表明,优化工艺条件下的膜层,其硬度较高,表面均匀,与基体结合良好,可以达到甚至超过电镀样品;离子辅助和过渡层起着重要的作用.     

Ti表面磁控溅射Nb膜的研究

Ti表面磁控溅射Nb膜作为Ti与其他金属连接的合金层或过渡层有着重要的研究意义和实用价值.本文研究了基体温度、薄膜厚度、真空退火对Nb膜附着性和组织结构的影响,应用扫描电镜观察了膜层表面和界面,用X射线衍射分析研究了膜层物相组成,用划痕法测试了薄膜的附着性.结果表明薄膜组织为纤维状晶粒;溅射时对基体适当加热有利于成膜的致密性;一定温度范围内的真空退火可以提高附着性,但不显著,温度达到500 ℃后,薄膜发生剥落;Nb膜厚度从500 nm增加到2000 nm,晶粒变大,附着性变差;溅射及退火过程中均无新相生成.     

不锈钢表面沉积DLC膜的结构和性能

应用线性离子束复合磁控溅射技术在不锈钢和硅片基体上制备DLC膜,研究了基体偏压和过渡层的厚度和结构对DLC薄膜结构和性能的影响。结果表明,在过渡层相同偏压为-200 V的条件下,薄膜中的sp3键含量更低,但是薄膜结构致密性的提高使其硬度和膜基结合力反而提高;在偏压为-200V的条件下,随着过渡层厚度及层数的增加DLC薄膜中sp3含量均降低,同时过渡层和多层薄膜的硬度减小;在偏压为-100V条件下,过渡层厚度和层数对DLC薄膜sp3的含量没有明显的影响。当过渡层厚度为1.7μm、结构为Cr/CrC时,在11Cr17不锈钢基体上可制备出厚度为4.92μm、硬度为29.4 GPa、摩擦系数小于0.1、结合力高于70 N综合性能最佳的DLC薄膜。     

40 Cr表面双辉低温等离子渗铬后的结构与耐蚀性能

金属表面双辉低温等离子渗铬可提高金属耐蚀性,且不损坏其组织和性能等.在650℃对40Cr钢表面进行双辉低温等离子渗铬,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、辉光放电剥层成分分析仪、X射线衍射仪及电化学腐蚀性能测试对渗铬试样的形貌、成分、元素分布、相结构和耐蚀性能等进行了研究.结果表明:40Cr表面沉积层厚4～5μm,沉积层与基体间出现少量的脱碳层,基体组织均匀、晶粒细小;渗镀试样内铬元素呈梯度分布;基材渗铬后表面铬含量提高,渗铬试样氮化后表层物相以CrN为主;与基材相比,渗铬试样在1 moL/L NaCl溶液中的抗点蚀能力增强,耐腐蚀性能提高.