脉冲偏压频率对TiSiN/TiAlN纳米多层膜结构和性能的影响规律

目的 研究脉冲偏压频率对TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜结构和性能的影响,优化工艺参数,以提高薄膜的性能.方法 采用脉冲偏压电弧离子镀,在M2高速钢和单晶硅基底上以不同脉冲偏压频率沉积TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪和纳米压痕仪,研究脉冲偏压频率对TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜的表面形貌、元素成分、截面形貌、相结构和纳米硬度的影响.结果 TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜表面的大颗粒直径主要集中在1μm以下,随着脉冲偏压频率的变化,大颗粒的数量为184～234,所占面积为40.686～63.87μm2;主要元素为Ti元素和N元素,所占原子比分别为48％和50％,Si和Al元素的含量较少;多层结构不明显,截面形貌可观察到柱状晶的细化,80 kHz时出现片状化结构;以(111)晶面为择优取向,晶粒尺寸在20 nm左右;纳米硬度为28.3～32.3 GPa,弹性模量为262.5～286.8 GPa.结论 50 kHz时,TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜表面大颗粒的数量最少,为184个;70 kHz时大颗粒所占面积最小,为40.686μm2;晶粒尺寸在50～60 kHz时发生细化,60 kHz时,晶粒尺寸达到最小值19.366 nm,纳米硬度和弹性模量分别达到最大值32.3 GPa和308.6 GPa,脉冲偏压频率的最佳频率范围为50～70 kHz.     

脉冲偏压频率对TiSiN薄膜的微观结构和性能的影响

采用脉冲偏压电弧离子镀技术,通过改变脉冲偏压频率在M2高速钢基体上沉积TiSiN薄膜,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等仪器,研究脉冲偏压频率对TiSiN薄膜的表面和截面形貌、元素成分、相结构的影响,并通过纳米压痕仪测试了TiSiN薄膜的纳米硬度和弹性模量。在统计的视场内(9×10³ μm²),TiSiN薄膜表面的大颗粒直径在0.30~7.26 μm之间,脉冲偏压频率从40 kHz到60 kHz,数量由495个减少到356个,之后随着脉冲偏压频率增加到80 kHz,大颗粒数量又增加到657个;当脉冲偏压频率为60 kHz时,TiSiN薄膜表面大颗粒和微坑缺陷数量最少,Si原子含量达到最小值0.46%;脉冲偏压频率为50 kHz时,TiSiN薄膜以非柱状晶的结构进行生长,厚度达到最小值1.63 μm;脉冲偏压频率为60 kHz时,柱状晶结构细化,薄膜的致密度增加。不同脉冲偏压频率下TiSiN薄膜都在(111)晶面位置出现择优取向,Si以非晶态Si₃N₄的形式存在于TiSiN薄膜中,没有检测到Si的峰值,形成了TiN晶体和Si₃N₄非晶态的复合结构。脉冲偏压频率60 kHz下TiSiN薄膜的表面大颗粒最少,纳米硬度达到最大值34.56 GPa,比M2高速钢基体的硬度提高了约3倍。当脉冲偏压频率为50 kHz时,TiSiN薄膜的腐蚀电位达到最大值－0.352 V(vs SCE),比基体提高了723 mV,自腐蚀电流密度达到0.73 μA/cm²;当脉冲偏压频率为70 kHz时,TiSiN薄膜的腐蚀电位达到－0.526 V(vs SCE),自腐蚀电流密度达到最小值 0.66 μA/cm²。     

多重网格法在地球物理正反演应用研究中的进展

现阶段地球物理三维勘探面临越来越复杂的问题,其要求更精细的三维网格剖分,现有的一些方法随着网格节点的增加其收敛速度相应减慢。对于应用中更复杂实际模型、更细密网格剖分以及更快收敛速度要求,难于有进一步提高。要有所突破,需借助计算数学最新进展,引入新的高效算法。多重网格法是近二十年迅速发展的一种求解微分方程近乎最优的新算法。本文首先简单介绍了多重网格法基本原理和运算格式,着重介绍了当前国内外多重网格法在地球物理正反演中的应用成果和发展现状。此外,对多重网格法在地球物理正反演中的应用前景及发展趋势进行了展望。     

煤矿安全科学管理存在的问题及对策

分析了我国煤矿安全科学管理存在的问题，结合我国实际提出了加强煤矿安全科学管理的对策建议。     

对工程机械液压油过滤技术的研究

如今我们的企业所使用的工程机械多数都采用了机、电、液一体化的技术,而液压系统的技术状况的好坏是整个工程机械技术状况好坏的关键。液压系统的作用是通过压强的改变增大作用力。一个完整的液压系统是由五个部分构成,即执行元件、动力元件、辅助元件、控制元件和液压油。系统设计合理性、系统污染处理与防护、系统元件性能优劣决定了一个液压系统的好坏。而系统污染处理与防护尤为重要。近年来我国国内的液压技术已经有了很大的提高,不再是使用国外的液压技术完成工程机械的加工。本文将针对工程机械液压油污染问题的来源和危害．对液压油过滤技术展开探讨。     

焊接变形测量方法研究进展

伴随焊接过程产生的焊接变形会对其尺寸精度、外部形状、装配精度、结构特性和使用性能造成显著影响,因而在焊中和焊后对变形进行测量对于了解材料的变形机理,改善焊接工艺,减少焊后应力和变形,提高焊件的承载能力有着重要的理论意义和工程价值。本文回顾了当前主要焊接变形测量手段,分析了各种测量方法的特点、适用性和局限性,重点讨论了近两年来本领域出现的新型光学方法,指出了焊接复杂变形测量中的关键问题和未来发展方向。     

靶基间距对电弧离子镀中大颗粒形貌和分布的影响

利用电弧离子镀方法在基体上制备了TiN薄膜,研究了靶基间距对大颗粒形貌和分布规律的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了TiN薄膜的表面形貌,利用Image J科学图像软件对Ti大颗粒的数目和尺寸进行了分析。结果表明:随着靶基间距的增加,薄膜表面的大颗粒数目迅速降低,在靠近弧源最近的15 cm位置处大颗粒数目最多,出现了典型的长条状形貌,同时大颗粒所占的面积比也最大。为了兼顾薄膜的沉积速率和消除大颗粒缺陷的不利影响,最佳的靶基距离为20~30 cm。     

调制周期对TiN/TiAlN多层薄膜微观结构和摩擦性能的影响

采用电弧离子镀方法制备了TiN/TiAlN多层薄膜,研究了调制周期对薄膜多层结构和摩擦磨损性能的影响。结果表明:在相同的沉积时间内,随调制周期的增加,多层薄膜的层数减少,每一层的厚度增加,层与层之间的区分更加清晰。摩擦磨损测试结果表明:由于多层薄膜的调制结构,引起薄膜对磨层的变化,当多层薄膜的调制周期为54 nm时,多层薄膜的摩擦系数最小;当调制周期为112 nm时,多层薄膜的摩擦系数最高;当调制周期为164 nm时,多层薄膜的磨痕宽度最小。在摩擦磨损过程中,GCr15钢球的磨损面一直处于快速磨损阶段,对磨痕能谱线扫描结果发现磨屑的主要成分是Fe和FeOx。