深振荡磁控溅射制备柔性硬质纳米涂层的研究进展

柔性硬质纳米涂层具有高致密性、高表面完整性、高硬度、高韧性和高裂纹抵抗力特性,是新一代高性能纳米涂层的一个重要发展方向,但其制备难度高,难以利用传统涂层制备技术实现。深振荡磁控溅射(deeposcillation magnetron sputtering, DOMS)技术是一种新型的高功率脉冲磁控溅射技术,现已成为国际涂层研究领域的热点。DOMS技术通过一系列调制的电压微脉冲振荡波形,能够实现完全消除电弧放电和靶材近全离化,获得高密度、低离子能量和高束流密度的等离子体,能制备出具有低缺陷、高表面完整性、高致密性的高性能纳米涂层,并且对纳米涂层的成分、结构和性能实现"剪裁化"的可控制备。本文综述了柔性硬质纳米涂层的特征以及DOMS制备柔性硬质纳米涂层的最新进展。     

泵阀用2Cr13马氏体不锈钢等离子体基低能氮离子注入研究

采用等离子体基低能氮离子注入技术,在450℃,4h改性处理核电站泵阀零部件用2Cr13马氏体不锈钢,获得了深度为10-12 μm的改性层,超高氮过饱和浓度为35％-40％(原子分数),由hcp结构的ε-Fe2-3N相组成.改性层的硬度最大值为15.7 GPa,球-盘式摩擦学实验测定的改性层摩擦系数由原始不锈钢的1.0减...     

叶尖抗冲蚀涂层的研究进展

从叶尖工况及损伤机理、涂层结构、研究现状、制备工艺等4个方面,综述了近年来国内外学者对于叶尖抗冲蚀涂层技术的研究进展.首先,介绍了压气机叶尖的实际工况及砂尘冲蚀损伤机理,如低入射角的微切削理论和高入射角的二次冲蚀理论.其次,着重强调了抗冲蚀涂层的硬韧匹配、材料与结构设计.对纳米多层结构、纳米复合结构和单相固溶体结构的微观结构进行了深入阐述,对其非本征强韧化机制和结构设计准则进行了详细归纳.随后,介绍了抗冲蚀领域的最新研究进展.最后,深入对比了4种国际主流的离子束沉积技术在涂层微结构设计、成分调控等方面的技术特点.发现磁过滤阴极真空弧技术在制备叶尖抗冲蚀涂层方面具有传统涂层制备技术不可替代的优势.本着优化涂层性能和促进实践应用的目的,对磁过滤阴极真空弧技术精细定制化制备的叶尖抗冲蚀涂层的应用前景及工业化生产进行了展望,为该技术在叶尖防护领域的推广提供参考.     

深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格涂层的摩擦学性能

研究了IN718高温合金、WC-6%Co硬质合金和Si(100)基体上深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格涂层的摩擦学性能。研究表明,涂层的生长对基体的类型没有选择性。随着基体硬度的升高,划痕结合力失效临界载荷增大,涂层结合力失效机制由翘曲失效转变为基体/涂层协同变形,未发现涂层的剥落失效。载荷为2N时,磨损机制由磨粒磨损和氧化磨损转变为轻微磨粒磨损。载荷为4 N时,IN 718基体上涂层的磨损机制为严重的氧化磨损,WC-6%Co基体上的涂层的磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损,氧化物的产生、堆积和转移导致摩擦系数的波动。     

深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格薄膜的结构和性能

分别采用深振荡磁控溅射(deep oscillation magnetron sputtering,DOMS)复合脉冲直流磁控溅射(pulsed dc magnetron sputtering,PDCMS)技术和单一的PDCMS技术,沉积厚度为2μm、调制周期为6.3 nm的Cr N/Ti N超晶格薄膜。利用XRD、SEM和TEM表征薄膜的结构。利用纳米压痕仪、划痕仪和空气电阻炉分别测试薄膜的力学性能、结合力和热稳定性。利用球-盘式摩擦磨损试验机测试薄膜的摩擦学性能。利用阳极极化实验测试薄膜在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中腐蚀性能。研究表明,与单一的PDCMS技术相比,DOMS+PDCMS复合技术显著改善了Cr N/Ti N超晶格薄膜结构,薄膜具有更优异的力学性能、持久的耐磨减摩性和抗腐蚀性能。     

深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格薄膜的结构和性能研究

本文分别采用深振荡磁控溅射(Deep Oscillation Magnetron Sputtering, DOMS)复合脉冲直流磁控溅射(Pulsed dc Magnetron Sputtering, PDCMS)技术和单一的PDCMS技术,沉积厚度为2 mm、调制周期为6.3 nm的CrN/TiN超晶格薄膜。利用XRD、SEM和TEM表征薄膜的结构。利用纳米压痕仪、划痕仪和空气电阻炉分别测试薄膜的力学性能、结合力和热稳定性。利用球-盘式摩擦磨损试验机测试薄膜的摩擦学性能。利用阳极极化实验测试薄膜在3.5 wt.% NaCl溶液中腐蚀性能。研究表明,与单一的PDCMS技术相比,DOMS+PDCMS复合技术显著改善了CrN/TiN超晶格薄膜结构,薄膜具有更优异的力学、持久的耐磨减摩和抗腐蚀综合性能。     

超硬TiSiCN纳米复合涂层在多环境下的摩擦学性能

TiSiCN 硬质纳米复合涂层因其优异的力学性能和摩擦学性能而被广泛应用于各类机械零部件表面的防护涂层,但是超硬耐磨 TiSiCN 纳米复合涂层的可控制备技术仍然有待进一步研究。 采用高功率脉冲磁控溅射技术,微脉冲振荡开启时间 ＜i＞τ＜/i＞_on = 50 μs,平均靶功率 4~ 8 kW,在 AISI 316L 不锈钢和 Si(100)单晶硅表面沉积了一系列不同成分的 TiSiCN 纳米复合涂层。 通过 XRD、FESEM、TEM、Raman 表征了涂层的结构和成分,采用纳米压痕仪和显微硬度计表征涂层的硬度和断裂韧性 K_IC 。 通过摩擦磨损试验机表征了涂层在不同介质环境下的摩擦学性能,利用表面轮廓仪和光学显微镜对磨痕形貌进行进一步分析。 分析结果表明 TiSiCN 涂层由非晶包覆晶粒尺寸为 4 ~ 11 nm 的 TiCN 纳米晶构成。 随着靶功率的增加,涂层的硬度从 32. 6 GPa 增至 41. 3 GPa,膜-基结合力等级均为 HF2~ HF1。 8 kW 制备的 TiSiCN 涂层在干摩擦、酸、碱、油溶液环境下的磨损率分别为 5. 9×10 ^-6 mm ³N ^-1m ^-1 、4. 3×10 ^-5 mm ³N ^-1m ^-1 、9. 1×10 ^-5 mm ³N ^-1m ^-1 和 1. 28×10 ^-9 mm ³N ^-1m ^-1 。 研究成果表明采用高功率脉冲磁控溅射技术制备的 TiSiCN 纳米复合涂层在酸、碱、油溶液环境下均具有优异的耐摩擦学性能,在各类腐蚀环境中具有优异的应用前景。