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。     

30CrMnSiNi2A钢紧固件磁控溅射铝膜的腐蚀和氢脆性能

为提高30CrMnSiNi2A螺栓紧固件的耐腐蚀性能,采用磁控溅射技术在30CrMnSiNi2A试样和螺栓表面制备铝薄膜。采用SEM观察铝膜层的微观形貌。选取与镀铝薄膜厚度相同的氰化镀锌试样为对比件,采用电化学工作站和中性盐雾试验测试薄膜的耐腐蚀性能;采用氢脆试验测试基体和镀铝后处理试样的氢脆性能。结果表明:螺栓表面铝薄膜的厚度为7.26~10.47μm,厚度不均匀性为±17.2%;镀铝薄膜的螺栓耐盐雾腐蚀性能比氰化镀锌的耐腐蚀性能好;化学转化后处理和喷丸+化学转化复合后处理的镀铝螺栓的耐盐雾腐蚀性能优异,自腐蚀电流与30CrMnSiNi2A基体相比下降了1~2个数量级;磁控溅射镀铝薄膜和后处理工艺对30CrMnSiNi2A钢基体的氢脆性能没有影响。     

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。     

微喷砂预处理对硬质合金上沉积类金刚石薄膜结合力的影响

针对镀前不能使用高能离子轰击清洗的硬质合金工件,采用正交法设计微喷砂工艺,用320目白刚玉对YG6硬质合金样品进行微喷砂预处理后,利用阳极层流型气体离子源和非平衡磁控溅射复合技术制备梯度过渡类金刚石薄膜.结果表明:类金刚石薄膜厚度为2.7 μm,平均显微硬度高达2 677 HV_(0.025,15),平均摩擦因数低至0.105;未预处理的硬质合金样品的膜/基结合力为30 N,而微喷砂预处理后的样品,其膜/基结合力显著提高,最高可达55.7 N;微喷砂各个因素对膜/基结合力的影响程度不同,其中喷砂压力是主要影响因素,喷砂距离和喷砂时间影响较小;优化后的微喷砂预处理工艺参数是:喷砂压力:0.10 MPa;喷砂距离:75 mm;喷砂时间:120 s.     

CrTiAlCN多元多层梯度膜的制备及其结构

采用中频反应磁控溅射、离子束辅助方法沉积CrTiAlCN多元硬质薄膜,利用扫描电镜、俄歇电子谱、透射电镜及X射线衍射等技术对膜层的过渡层、界面及微观结构进行研究.结果表明:沉积制备的膜层为多层梯度过渡结构,成分深度分布及相结构分析证实,所制备的多元多层梯度膜与所设计的基体/Cr/CrN/CrTiAlN/ CrTiAlCN结构相吻合;在梯度过渡中,不同层之间界面体现为渐变过渡过程;沉积制备的多元多层梯度膜硬度高达26.31 GPa,膜/基结合力大于80 N,摩擦因数低至0.113,力学性能优良.     

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.     

轰击电压对钕铁硼表面蒸发镀铝膜层耐腐蚀性能的影响

为提高钕铁硼磁体的耐腐蚀性能,采用离子辅助蒸发镀技术在其表面沉积Al防护膜层.试验中用扫描电子显微镜(SEM)观察膜层的表面及截面形貌,通过电化学方法及中性盐雾试验检测膜层的腐蚀性能,通过拉伸试验评价膜层与基体的结合强度,以研究轰击电压对膜层结构和性能的影响.结果表明,在轰击电压0~-1500V下沉积Al膜层,随着轰击电压的上升,Al膜层的晶粒先减小后增大,在-1200V下制备的Al膜层的晶粒最细小;随着轰击电压的上升,Al膜层的耐盐雾腐蚀时间增加,自腐蚀电流密度下降低.在-1500V下制备的Al膜层的耐盐雾腐蚀时间可达72h,自腐蚀电流密度可达1.203μA·cm-2,具有最好的耐腐蚀性能.施加轰击电压可以提高膜基的结合强度及耐盐雾腐蚀性能.     

掺杂钨类金刚石膜的显微结构与性能

利用非平衡磁控溅射与离子源复合沉积技术,以高纯甲烷和氮气作反应气体,钨为溅射靶,在40Cr、Si(100)基片和不锈钢基体上分别制备了厚度约为2μm的掺杂钨类金刚石膜,并在类金刚石膜与基体间沉积了过渡层;应用X射线衍射、拉曼光谱、俄歇电子能谱等手段分析了掺杂钨类金刚石膜的显微结构和表面成分;应用球盘摩擦磨损试验机以及纳米硬度计等测试了膜的硬度、摩擦性能及结合强度。结果表明:所制备的膜表面均匀、致密、光滑,具有典型的类金刚石结构特征;掺杂的钨弥散分布在无定型的碳中,一部分形成W2C微晶相;当膜中钨原子分数约为20%时,膜的硬度最高,摩擦因数也相对较小,膜基结合力在70 N以上。     

过渡层对钕铁硼表面蒸发镀铝涂层耐腐蚀性能的影响

目的提高钕铁硼磁体表面Al防护涂层的结合强度及耐腐蚀性能。方法通过磁控溅射在钕铁硼磁体表面沉积Al过渡层,用高偏压进行轰击后,使用离子辅助蒸发镀技术沉积Al防护涂层。用扫描电子显微镜观察涂层表面及截面形貌,电化学工作站及盐雾试验检测涂层腐蚀性能,拉伸试验评价涂层与基体结合强度。结果随着磁控溅射靶电流从10 A提高到25 A,所制备的Al层自腐蚀电压从-0.7367 V递减到-0.9075 V,耐中性盐雾腐蚀性能下降。在用相同工艺制备表面离子辅助蒸发镀Al防护涂层的前提下,磁控溅射靶电流为25 A时制备的100 nm和500 nm过渡层的防护涂层耐盐雾腐蚀时间分别为48 h和36 h,耐腐蚀性能不如无过渡层的纯蒸发镀铝涂层(72 h);磁控溅射靶电流为15 A制备的100 nm和500 nm过渡层的防护涂层耐盐雾腐蚀时间分别为96 h和103 h,其耐腐蚀性能优于无过渡层的纯蒸发镀铝涂层。采用过渡层技术的Al防护涂层结合强度均大于40 MPa,与钕铁硼基体结合良好。结论过渡层技术均可使Al涂层与Nd Fe B基体结合良好,合适的过渡层工艺可提高离子辅助蒸发镀铝涂层的耐腐蚀性能。     

H13钢等离子渗氮-类金刚石膜(DLC)复合处理的性能研究

研究了等离子渗氮-离子镀类金刚石膜复合处理工艺与未氮化离子镀类金刚石膜处理工艺对H13钢表面性能的影响.结果表明,经过等离子渗氮后镀类金刚石涂层复合处理的H13钢表面硬度、膜/基结合强度、耐磨性能等均优于未氮化镀类金刚石涂层的样品.