Si含量对多元等离子体浸没离子注入与沉积技术制备TiAlSiN涂层微结构和机械性能的影响(英文)

采用多元等离子体浸没离子注入与沉积制备TiAlSiN纳米复合涂层,利用EDX,XRD,SEM,XPS,纳米探针和划痕试验对涂层成分组成、微结构和机械性能进行测试分析。XRD测试表明,TiAlSiN涂层具有较强的TiN(200)择优取向。XPS测试表明,TiAlSiN涂层中也含有AlN、Si3N4、Al2O3和Ti2O3。与制备的TiN涂层相比,当涂层中的Si含量为0.9%时,TiAlSiN涂层表现出较高的硬度,达32GPa,但涂层的断裂韧性和结合强度较低;当涂层中的Si含量增加至6.0%时,TiAlSiN涂层具有超高的硬度57GPa,并表现出较好的断裂韧性和结合强度。     

Ti-Al-Si-N涂层界面微结构研究

采用多元等离子体浸没离子注入与沉积装置制备Ti-Al-Si-N涂层,借助X射线衍射仪、X射线光电子能谱、透射电子显微镜、纳米探针和原子力显微镜等系统研究涂层界面微结构与力学性能。研究结果表明:Ti-Al-Si-N涂层具有Si3N4界面相包裹TiAlN纳米晶复合结构,Si元素掺杂诱发涂层发生明显晶粒细化效应。随涂层Si含量增加,TiAlN晶粒尺寸显著降低,界面Si3N4层厚度增加。当Si3N4界面层厚度小于1nm并与TiAlN晶粒共格外延生长时,Ti-Al-Si-N涂层表现超高硬度约40GPa,当Si3N4界面相厚度增至2nm并呈非晶态存在时,涂层硬度降至约29GPa。     

“三融合”模式在表面工程技术课程教学中的应用

表面工程技术是现代工业发展的主要支柱之一。为激发学生学习兴趣,改善课程教学现状,促进大学生创新创业教育,探索并总结出"三融合"教学模式,即不同院系融合,教学与科研融合,课内与课外融合。实践表明,教学模式的改变,有利于培养学生的创新创业意识,提升自主学习能力和实践动手能力。     

石英玻璃管内表面的复合光整试验研究

目的 探究超声磁粒复合研磨与超声振动复合抛光两个试验阶段对石英玻璃管内表面加工的可能性,寻求最优的工艺参数组合。方法 在石英玻璃管内添加柱形径向充磁辅助磁极,并添加超声振动,组成复合光整装置。在辅助磁极表面包裹一层研磨粒子,构成超声磁粒研磨装置,在辅助磁极外表面包裹一层聚氨酯,构成超声振动抛光装置。结果 对上述的超声磁粒复合研磨阶段进行响应面优化,在主轴转速、振动频率、粒径三个变量中,保持其中一个变量不变,另外两个变量组合,使表面粗糙度值达到最低。选用最优的工艺参数组合作为第一阶段主要参数,经40 min研磨,表面粗糙度值从原始的4.40 μm下降到0.19 μm。在第一阶段基础上进行第二阶段抛光,经5 min抛光,表面粗糙度值从0.19 μm进一步下降到0.07 μm。结论 通过响应面优化得到最优超声磁粒复合研磨组合为：主轴转速1000 r/min、粒径250 μm、振动频率20 kHz。经超声磁粒复合研磨与超声振动复合抛光两个阶段加工后,玻璃管内表面存在的凹坑、突起及划痕均得到有效去除,表面更加均匀、平整。     

多阴极金属等离子体源的特性及应用研究

设计了一种新型的多阴极金属等离子体源,对离子流分布均匀性、导管偏压和约束磁场电流进行了测试和优化.采用该装置制备了TiAlSiN多元复合薄膜,利用EDX、XRD、XPS和纳米探针对薄膜的组成、微结构和力学性能进行测试分析.结果表明,该装置可成功地制备复合薄膜,合成的薄膜具有n-TiAlN/a-Si3N4复合结构,具有高...     

PIIID技术制备Ti/DLC纳米多层薄膜

采用等离子体浸没离子注入与沉积（PIII＆D）技术在2Cr13钢表面制备了Ti／DLC纳米多层薄膜，分析了膜层的微观结构和机械特性。实验结果表明：纳米多层膜具有完整、清晰的调制层结构，薄膜的显微硬度均得到明显的提高，硬度较低的膜层具有较好的膜基结合强度和优良的摩擦性能，从综合性能看：纳米多层薄膜保持了类金刚石（DLC）薄膜低摩擦系数的特性，具有良好的承载能力以及膜-基结合特性。     

中心螺线圈式大面积均匀金属等离子体形成方法

传统的磁过滤阴极真空弧系统的金属等离子体输出面积较小且出口处的密度呈高斯分布,阻碍了等离子体浸没离子注入与沉积(PⅢ&D)技术的工业化应用,使得大面积均匀金属等离子体的产生成为了业内研究的热点.本文提出了一种基于多阴极脉冲真空弧源对称配置的中心螺线圈式大面积均匀金属等离子体形成方法,可输出直径约为600mm的金属等离子体.沉积探针结果表明:载流螺线圈对沉积均匀性有较大的影响.单源X方向的沉积均匀性优于Y方向的沉积均匀性;四弧源的离子流密度约为单源的5.5倍,沉积均匀性最高可达83.8%.     

弯管点云面型识别与磁粒研磨试验

目的 解决空间异形弯管折弯处内壁研磨困难,普遍采用的弯管磁粒研磨工艺存在手动采点误差大、机械手坐标精度低及研磨间隙差异大等问题。方法 首先对弯管内壁的研磨原理进行分析,对管内流体和磁极排布进行仿真模拟,分析不同研磨间隙下的磁感应强度变化及管件压力和流速的变化,利用三维光学扫描仪扫描点云数据,对扫描的数据进行三维重建,截取折弯处,提取特征点,通过主成分分析法构建点云坐标系,最后将提取到的特征点进行坐标转换,利用处理后的点云数据进行磁粒研磨弯管内壁,与手动采点试验后的研磨效果进行对比,证明其可行性。结果 采用点云识别获取弯管中线轨迹更平滑,在相同条件下,经过手动采点研磨弯管使其表面粗糙度降至0.18μm,点云面型特征识别弯管将表面粗糙度降至0.10μm,同时其表面形貌效果最佳,表面凹坑、划痕完全被去除,研磨痕迹较浅。结论 点云面型的识别方法能够快速获取弯管研磨轨迹,并且经过点云数据处理,提高了中线采取的准确性,同时保证了研磨过程的稳定性,克服了因研磨间隙变化产生的研磨效果不均匀问题。     

热障涂层先进结构设计研究进展

随着航空航天技术的不断发展,不断提高的涡轮前进口温度及恶劣的使用环境对镍基高温合金的使用性能提出了更高的要求。热障涂层是一种应用于涡轮发动机热端部件的表面技术,通过沉积在镍基高温合金表面,降低合金表面的温度。概述了采用传统单层层状氧化钇部分稳定氧化锆热障涂层的优势,包括较低的制备成本、便捷的制备方式及较低的层间热膨胀失配应力。同时,归纳了单层层状热障涂层在高温环境下存在的问题,包括氧化锆相变与烧结造成的涂层失效,以及热膨胀系数和断裂韧性较差的新型陶瓷材料无法直接制备在黏结层表面。在此基础上重点综述了近年来热障涂层先进结构设计的研究进展,包括双层层状结构、柱状结构、垂直裂纹结构及复合结构热障涂层,其中复合结构包括激光表面改性结构、梯度涂层结构及粉末镶嵌结构热障涂层。针对各种先进结构热障涂层,分别从微观结构、热震寿命、涂层内部应力、耐腐蚀性能、抗氧化性能等方面进行了归纳,并总结了各先进结构热障涂层现阶段发展的不足之处。最后展望了热障涂层先进结构设计的发展方向。     

准晶磨料对不锈钢亚表层强化形为的有限元仿真北大核心CSCD

新型准晶磨料与传统金刚石和Al2O3磨料进行对比研究,利用单颗粒模型,针对现实复杂工况情况,选取圆形、三角形、梯形和刀形四种典型磨粒形状,分别对不锈钢表面进行切削有限元仿真。结果表明:针对不同形状的磨粒,圆形磨粒对不锈钢纵向亚表层的影响最深。不锈钢表面经九次反复切削累积,圆形的等效应力是刀形的2.6倍,圆形的等效应变是三角形的5倍。磨粒反复切削工件表面后,针对不同磨料,准晶磨料对不锈钢亚表层的等效应力纵向影响深度大于金刚石和氧化铝。经准晶、金刚石和Al2O3磨料处理的表层最大的平均等效应变分别为77%、75%、45%。准晶磨料无论是圆形磨粒或尖角刀形磨粒,对不锈钢表面的作用机制都更倾向于塑变疲劳磨损。