用于轻金属切削的新工具涂层

新的碳基涂层已被发展用于切削轻金属(如铝)。这类涂层能直接用于工具上或者作为另一种硬质涂层的顶层。切削试验显示：这类涂层对于容易粘附在工具上的材料(如铝合金)具有良好的切削性能，因为显著地减少了所谓的切屑瘤(BUE)的出现。结果延长了工具的寿命并使工件材料在切削后表面光滑。特别是在干切削和深孔加工方面，涂层性能非常好。关于涂层性能的观察及原始切削结果将逐一介绍。本文也将介绍由一家主导欧洲的航空航天工业的制造商最近完成的工业领域的试验结果。切削力、切屑瘤的形成和表面粗糙度等数据将用来解释整个干切削过程。     

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.     

Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜对钛合金疲劳性能的影响

采用真空阴极电弧沉积技术在TC11钛合金基体上沉积约10μm厚的Ti/Ti N/Zr/Zr N多层膜,通过对比镀膜前后试样的屈服强度、抗拉强度、疲劳强度、疲劳寿命,以及断口形貌,研究沉积Ti/Ti N/Zr/Zr N多层膜对基体疲劳性能的影响,探讨疲劳断裂机理。结果表明:多层膜对TC11钛合金基体材料的屈服强度和抗拉强度影响不大,但由于膜层硬而脆而降低了基体材料的收缩率和延伸率;多层膜提高基体材料的疲劳极限;低应力下,裂纹源在多层膜表面萌生,并向内部扩展,在多层结构的膜层界面处受到阻碍,发生偏转,从而提高基体疲劳寿命;高应力下,膜层容易破裂,裂纹源增多,降低基体疲劳寿命;应力水平在520 MPa到650 MPa范围内,疲劳寿命增量从+40.82%降到-36.88%。     

碳氮膜的沉积工艺及其结构研究

以氨气为反应气体,用真空阴极电弧沉积法制备了CNx膜,研究了工艺参数对膜层的沉积速率、化学成分的影响及膜层结合状态.结果表明:沉积速率随着氨气分压的提高而下降,当氨气分压达到6.7 Pa时将没有膜的沉积;CNx膜主要由碳和氮组成,降低真空系统的抽速、将反应气体导至靶面附近、提高氨气分压可以提高膜层中氮含量;氮是以化合态存在于膜层中.     

射频磁控溅射制备(In,Co)共掺ZnO薄膜的电学和磁学性质

(In, Co)共掺的ZnO薄膜（ICZO薄膜）在100 ℃下通过射频（RF）溅射沉积至玻璃基板上。沉积过程采用In、Co、Zn三靶共溅射。通过调节靶功率,获得了不同In含量的ICZO薄膜。研究了不同In含量下薄膜电学性质和磁学性质的变化。分别使用扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）、原子力显微镜（AFM）、电子探针扫描（EPMA）、X射线衍射仪(XRD)、霍尔测试（Hall measurement）和振动样品磁强计（VSM）对薄膜的成分、形貌、结构、电学特性和磁学特性进行了表征和分析。详细分析了薄膜中载流子浓度对磁学性质的影响。实验结果表明,随着薄膜中In含量的提高,薄膜中载流子浓度显著提高,薄膜的导电性得到优化。所有的薄膜均表现出室温下的铁磁特性。与此同时,束缚磁极化子（BMP）模型与交换耦合效应两种不同的机制作用于ICZO半导体材料,致使薄膜的饱和磁化强度随载流子浓度发生改变,并呈现在三个不同的区域。      

微喷砂预处理对硬质合金上沉积类金刚石薄膜结构和性能的影响

使用45μm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。研究表明:优化的微喷砂预处理工艺能显著提高膜/基结合力,降低膜层的摩擦因数。文中通过对优化微喷砂预处理前后表面接触角成分和硬度的测试,以及制备出膜层的物相和微观结构的分析,进一步探讨了优化微喷砂预处理对类金刚石薄膜性能的影响。     

不同稀土掺杂固体渗铬对Cr-RE渗层结构及性能的影响

目的 改善GCr15轴承钢的表面性能,以满足其在重载恶劣工况下服役的要求。方法 采用固体包埋法对GCr15轴承钢进行渗铬处理,通过添加不同的稀土氧化物La2O3、Y2O3和CeO2,获得三种Cr-RE渗层。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）、显微维氏硬度计、Rockwell-C硬度计及球-盘式摩擦磨损试验机,对Cr-RE渗层的表面形貌、截面形貌、物相组成、渗层成分、显微硬度、结合强度和摩擦磨损性能分别进行表征。结果 不同稀土元素添加都能在GCr15轴承钢表面形成一层致密、连续的稀土改性渗铬层,其厚度为10 μm,其中Cr-La渗层韧性和结合强度最好,其压痕等级为HF1。Cr-RE渗层主要由Cr7C3、Cr2C和(Cr,Fe)7C3等相组成。Cr-RE渗层能显著提高基体表面硬度,其中Cr-Y渗层表面硬度最大可达1520 HV。三种Cr-RE渗层均有提高耐磨性和减摩作用,其中Cr-La渗层具有最好的摩擦学性能,其平均摩擦系数为0.4714,磨损率为4.4806×10?7 mm3/(N?m),其磨损机理为粘着转移和氧化磨损。结论 稀土掺杂渗铬能有效改善渗铬层的韧性和耐磨性,其中Cr-La渗层综合性能最好。     

高功率脉冲复合直流磁控溅射制备类金刚石薄膜的结构与性能北大核心

采用高功率脉冲复合直流磁控溅射技术,以工作气压、基底偏压和靶电压为影响因素设计正交试验进行类金刚石(DLC)薄膜的制备研究,采用扫描电镜(SEM)、纳米硬度计、拉曼光谱和3D轮廓仪等对DLC膜层进行结构与性能分析。结果表明:制备得到的DLC薄膜厚度约为1μm,硬度在10.00～25.00 GPa之间,最高可达24.29 GPa;对DLC薄膜拉曼峰进行高斯拟合得到位于1 520～1 540 cm^(-1)处的特征峰G峰和1 330～1 370 cm^(-1)处的特征峰D峰。在3个影响因素中,基底偏压对膜层厚度、硬度、致密性及sp3含量的影响最大,而靶电压及工作气压对膜层结构性能影响较小。随着基底偏压的增加,薄膜厚度逐渐减小,硬度逐渐增大;峰强比Id/Ig逐渐减小,sp3含量逐渐增大,且薄膜截面由疏松多孔的柱状结构变为孔隙较少的致密结构。     

钛合金表面Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜制备及性能

采用多靶位真空阴极电弧沉积技术,在TC11钛合金表面制备24周期的Ti-TiN-Zr-ZrN软硬交替多元多层膜。用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、结合力划痕仪、球-盘摩擦磨损试验仪、砂粒冲刷试验仪和3D表面形貌仪,研究多层膜的表面及截面形貌、相结构、厚度、硬度、膜/基结合力、摩擦磨损性能和抗砂粒冲蚀性能。结果表明:所制备TiTiN-Zr-ZrN多层膜厚度约为5.8μm,维氏显微硬度为28.10GPa,膜基结合力为56N;TC11钛合金表面镀多层膜后耐磨性提高了一个数量级,体积磨损率由7.06×10~(-13) m~3·N~(-1)·m~(-1)降低到3.03×10~(-14) m~3·N~(-1)·m~(-1);多层膜软硬层交替的结构,受砂粒冲蚀时裂纹扩展至金属软层时应力的缓冲而出现偏转,对TC11钛合金有良好的抗砂粒冲蚀保护作用。     

TiC/DLC多层膜的制备及组织形态

本文采用非平衡磁控溅射沉积技术,以甲烷气体为碳源,99.99%Ti为靶材制备了TiC/DLC多层膜。利用X射线衍射仪、电子显微镜、俄歇电子能谱仪和拉曼光谱仪等对TiC/DLC多层膜的组织、结构、形态及成分进行了分析。结果表明:Ti与C结合生成TiC晶相,过渡层中TiC相呈柱状晶生长,多层膜中的TiC分层以岛状模式生长,DLC分层以层状模式生长,TiC/DLC膜层中含有金刚石成分。TiC/DLC的多层结构受沉积参数的影响,当分层的沉积时间少于1 min时,很难获得清晰的层状结构薄膜,膜中Ti的含量随Ti靶电流的增加而增加;过渡层的引入,提高了膜与基体的结合力,并且过渡层的厚度增加,TiC/DLC膜层同基体之间的结合力增强。