含氢掺硅类金刚石薄膜的制备及性能表征

采用磁控溅射和离子源复合沉积技术,在Si片、模具钢和硬质合金上制备了均匀致密的含氢掺硅类金刚石薄膜.先用正交法优化含氢类金刚石薄膜的制备工艺,然后通过控制中频碳化硅靶的功率密度向含氢类金刚石膜层中成功掺人Si元素.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、硬度计、划痕仪和摩擦磨损试验机等手段测试和研究了膜层的形貌、成分、sp3和sp2含量及其性能.结果表明:优化后含氢类金刚石薄膜的制备工艺为:30 mL/min甲烷流量,100 V偏压,0.8A离子源电流;所制备的含氢掺硅类金刚石薄膜是非晶结构,膜厚2.20 μm,膜、基结合力为30 N,膜层硬度达到2039 HV.含氢掺硅类金刚石薄膜的摩擦因数受环境湿度变化很小,可应用于精密传动部件提高其使用精度.     

42CrMo钢等离子氮碳共渗厚化合物层工艺及组织性能

研究了42CrMo钢等离子氮碳共渗过程中CO2体积分数、温度、气压对化合物层厚度的影响,并对最佳工艺参数的组织和性能进行了分析。结果表明,42CrMo钢最佳等离子氮碳共渗工艺参数为:N2∶H2=1∶1,CO2体积分数3%,气压500 Pa,温度560℃,时间2 h,2%RE(稀土元素)。处理后化合物层主要由γ’-Fe4N和FeC两相组成,硬度、抗磨损性显著提高。     

Cr/CrN/CrNC/CrC/Cr-DLC梯度膜层的研究

采用中频磁控溅射结合离子源技术沉积Cr／CrN／CrNC／CrC／Cr-DLC膜层。利用扫描电镜（SEM）、电子能谱（EDS）、Raman光谱和俄歇深层剥层分别对膜层微观形貌、成分组成、键结构及梯度成分深层分布进行分析；采用努氏显微硬度计、摩擦磨损试验机、划痕仪及洛氏硬度计测评膜层机械性能。结果表明：采用中频磁控溅射可沉积出大面积Cr／CrN／CrNC／CrC／Cr-DLC梯度膜层；Cr溅射功率对C键结构影响不大，但表层DLC中Cr的含量和膜层厚度随中频功率增大而增大；随DLC中掺Cr量增多，膜层硬度及摩擦因数略有上升；采用梯度过渡层及掺入金属Cr提高了膜层附着力，但过高的中频功率使沉积离子能量偏高，膜层压应力增加反而降低了膜层附着性能。     

甲烷浓度对金刚石膜表面形貌及其热导率的影响

以甲烷为碳源气体，用直流等离子射流法制备了金刚石膜，研究了不同甲烷浓度对金刚石膜的表面形貌和热导率的影响。结果表明，在甲烷浓度φ（CH4）为1．5％时，可以获得较高热导率的金刚石膜。     

电子束选区熔化增材制造TiAl合金的高温硬度及氧化行为研究

钛铝合金是航空航天领域具有广阔应用前景的轻质高温合金,电子束选区熔化（EBM）增材制造技术是制备复杂结构TiAl合金有效途径,但目前对其高温性能研究较少。本文重点研究了电子束选区熔化增材制造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的显微组织、高温硬度及其高温氧化行为。结果表明,EBM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金呈现出由等轴γ晶粒和双相区组成的独特层状组织;在800 ℃下恒温氧化100 h,表现出较低的氧化速率常数,形成的氧化膜主要由TiO2、Al2O3及TiO2 / Al2O3混合交替层组成,抗氧化性能优于传统方法制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金和其他TiAl合金。此外,900℃以下,该合金具有良好的高温硬度,显微硬度随温度的升高未发生明显的下降趋势。     

钼片上CVD金刚石膜的界面研究

借助金相显微镜，ＳＥＭ、ＥＤＸＡ对钼片上ＣＶＤ金刚石膜的界面形貌和成分进行了研究，对比了加磁场与不加磁场所沉积的金刚石膜的横民面形态特征，结果表明：加磁场与否在ＣＶＤ金刚石膜和钼基体之间均存在数μｍ厚的Ｍｏ２Ｃ中间层，它呈细小柱状昌方式生长，该层以下的钼基体发生了再结晶细化；加磁场沉积的金刚石膜较致密，（显微）空隙数量较小、金刚石颗粒尺寸较小、金刚石膜背面粘附较多的Ｍｏ２Ｃ聚集物。压痕试验法评定的     

WS2-C固体润滑薄膜的制备及其摩擦磨损性能

为改善纯WS2薄膜在潮湿大气中的摩擦磨损性能,采用磁控溅射结合离子源的方法在TC4合金基体上沉积了WS2-C复合薄膜,利用扫描电镜、能谱仪对复合薄膜的微观结构及成分组成进行了分析,并利用显微硬度仪和摩擦磨损试验机对复合薄膜的硬度及摩擦磨损性能进行了评估.结果表明:WS2-C复合薄膜的膜面较为平整,断面呈柱状晶方式生长、结构致密,C的原子比约为41%;WS2-C复合薄膜的显微硬度较纯WS2薄膜有所提高,随着法向载荷的加大,其摩擦系数有所降低,C的加入可以提高WS2薄膜在大气环境中的耐磨寿命.     

SiC/MoSi2高温抗氧化涂层的制备及性能探究

采用磁控溅射法在C/C复合材料表面制备SiC/MoSi2抗氧化涂层,并利用SEM、XRD以及EDS等测试手段对涂层的组织结构、抗氧化性能以及抗氧化机制进行了研究。结果表明,所得涂层结构致密、厚度均匀可控,呈柱状晶。在1500℃静态氧化60min后,涂层试样表现出了较优异的抗氧化性能,氧化质量损失仅为3.2x10-2g/cm-2。导致C/C基体被氧化失重的主要原因是涂层中沿晶界产生的贯穿裂纹为氧气进入基体表面提供了通道。