气相沉积制备硬质薄膜技术与应用述评

本对气相沉积技术的发展与最新趋势给出了述评，重点强调了等离子体辅助化学气相沉积（PCVD）的优势，进展及其在工模具领域的应用。     

脉冲直流PCVD技术在盲孔底部沉积Ti-Si-N薄膜

用脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)技术在盲孔的底部获得Ti-Si-N薄膜。用扫描电子显微镜(SEM)，X射线能量色散谱仪(EDX)，X射线衍射仪(XRD)，球痕法(ball-Crater)，显微硬度计(Hv)和涂层压入仪(Pε)分析不同肓孔深度处薄膜的微观结构和力学性能。结果表明，随着盲孔深度的增加，Ti-Si-N薄膜中Ti与Si元素相对比例降低，薄膜厚度下降，薄膜与基体的结合强度有很大提高，膜基复合显微硬度下降，而薄膜的本征硬度在盲孔深度为20mm处出现最大值。     

TiN基纳米复合超硬薄膜的摩擦磨损特性

分别用磁控溅射、脉冲直流和射频等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)技术得到了TiN、TiSiN、TiBN及Ti-C-N纳米复合超硬薄膜。用球盘式摩擦磨损试验考察了各种薄膜的磨损特性。结果表明此类纳米复合超硬薄膜的抗磨损性能比单纯的TiN薄膜有显著提高,但复合薄膜的室温摩擦因数较高,高温下摩擦因数也仅有轻微降低,可能由于表层生成减摩氧化层所致。特别对于TiSiN薄膜,随薄膜中Si含量的上升,其耐磨损性能有所下降。     

PCVD制备Til-xAlxN硬质薄膜的结构与硬度

用直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法获得了Ti1-xA1xN硬质薄膜,考察了A1含量x及高温退火对薄膜微观结构转变过程及其硬度的影。结果表明，制备的Ti1-xA1xN薄膜由3-10nm晶粒组成.随A1含量x增加，薄膜硬度升高，x超过0．83时，硬度开始急剧下降；结构分析证实x小于0．83，Ti1-xA1xN薄膜是固溶强化；x=0．83，薄膜中出现六方氮化铝相(h-AIN),热稳定性实验表明，Ti1-xA1xN薄膜的纳米结构和硬度在N2环境下可以维持到900℃。     

TiN附着膜的应力-应变关系

利用等离子体辅助化学气相沉积法(PACVD)在60Mn钢基片上沉积2．5μm厚的TiN膜．借助X射线应力分析技术和微拉伸设备，测量该附着膜纵向(加载方向)应力和横向应力及外载应变，进而求其等效应力-等效单轴应变关系，并由此算得它的条件屈服点σ0．1和σ0．2分别为4．2和4．4GPa，加工硬化指数为0．36．用纳米压痕仪测得其硬度为25GPa，弹性模量为420GPa．TiN膜在拉伸过程中发生了塑性变形．     

纳米复合Ti-B-N薄膜的结构和摩擦学性能

研究了射频等离了体辅助化学气相沉积（PCVD）技术获得的Ti-B-N薄膜的组织结构和力学性能。结果发现，B元素的加入使薄膜中出现TiN纳米晶和BN非晶（nc-TiN／a-BN）的复合结构，其硬度显著高于TiN薄膜，最高可达40GPa。用球盘式摩擦磨损实验考察了薄膜的磨损特性。结果表明：与TiN薄膜相比，Ti-B-N薄膜抗磨损性能有显著提高，磨损机制与TiN薄膜不同，摩擦系数较TiN稍高。     

射频等离子体辅助化学气相沉积Ti-B-N薄膜的结构与性能

研究了射频等离子体辅助化学气相沉积获得的Ti-B-N薄膜的微观组织结构和力学性能.结果表明:B的加入使Ti-B-N薄膜中出现TiN纳米晶、BN非晶和TiB2非晶(nc-TiN/a-BN/a-TiB2)的复相结构.Ti-B-N薄膜组织致密,晶粒细小,薄膜硬度显著提高.用球盘式磨损实验考察了薄膜的摩擦学特性.与TiN相比,Ti-B-N薄膜抗磨损性能有显著提高,磨损机制为微观切削与疲劳磨损共同作用,但摩擦系数较TiN稍高.     

贝雷梁造槽法在昌江干渠渡槽施工中的应用

根据同类型槽身施工经验,结合大广坝灌区昌江干渠1～2号渡槽的特点,提出了以贝雷梁作为支撑架构的槽身现浇施工模式.通过贝雷梁加载砂袋模拟槽身挠度变化试验、贝雷梁支架预备拱注水试验和ANSYS系统模拟计算得出结论:贝雷梁支架在强度上能满足施工要求,采用贝雷梁造槽法在贝雷梁支架上预留一定的拱度,可以保证槽身底板不变形,确保施...     

PCVD在狭缝内壁沉积Ti-Si-N薄膜的研究

用脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)设备在狭缝的侧壁上沉积Ti-Si-N薄膜.经微观物相分析发现,在狭缝的侧壁上随着测试深度的增加,薄膜中Ti元素逐渐减少,Si含量增加,薄膜的相组成始终为nc-TiN/Si3N4.利用球痕法测定了各深度处薄膜的厚度,显微硬度仪测试了侧壁上深度不同位置处薄膜显微硬度.实验结果表明,随测试深度增加,薄膜厚度和显微硬度下降.     

数字图像相关法测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹应力强度因子

提出了一种通过数字图像相关方法测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端位置和应力强度因子的试验方法。试验通过数字图像相关方法测定裂纹尖端区域位移场数据,将位移场数据带入极坐标系下位移场方程,计算裂纹尖端位置和应力强度因子。试验结果表明：采用该方法可以准确的测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹应力强度因子、裂纹尖端位置及裂纹扩展长度,解决了以往研究方法因不能准确测定裂纹尖端位置和扩展方向,而无法准确测定岩石应力强度因子的难题。