金刚石薄膜制备和评价

采用平直钨丝作热解源,并借助钨丝支架的弹性恢复力,较好地解决了热丝热解化学气相沉积法(HFCVD)合成金刚石过程中热解丝的变形问题.样品独立加热,基片温度、钨丝温度、钨丝与样品基片距离均可独立调节.装置改进后,在Si(100)上合成了面积大约45mm×25mm的比较均匀的金刚石膜.用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱和X射线衍射仪对制备的金刚石膜进行了分析.     

直流等离子射流法制作金刚石薄膜

近些年来人造金刚石薄膜研究巳继高温超导材科之后，成为全世界材料科学的一大热门课题。形成这样一个新高潮的原因就是金刚石薄膜具有一系列令人瞩目的特性，它强烈地吸引着全世界的科学工作者，它具有高的硬度、高的弹性模量、高的导热率(可高选铜的4倍)，高的电阻率，对波长范围很宽的光都吴有良好的透光性能，有着高的抗辐照能力及极高的饱和电子速度，使其在光学，声学振膜、刀具模具的硬涂层及高温半导体的应用上有着广阔的前景。     

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%。     

300M钢基体上高速火焰喷涂WC-17Co和WC-10Co4Cr涂层的疲劳和抗盐雾腐蚀性能

以涂层在飞机起落架的应用作为研究背景,在300M超高强钢基体上对替代电镀硬铬的两种高速火焰喷涂WC-17Co和WC-10Co4Cr涂层的疲劳和抗中性盐雾腐蚀性能进行了研究.结果表明,两种有涂层的300M钢的疲劳寿命均高于无涂层300M钢,如考虑扣除涂层承受载荷,有涂层的300M钢与无涂层300M钢的疲劳寿命相当.喷砂镶嵌在基体表面的刚玉砂粒导致有WC-10Co4Cr涂层的疲劳寿命低于有WC-17Co涂层的300M钢.两种涂层对基体的疲劳性能都没有负面影响;两种涂层都提高了300M钢的抗盐雾腐蚀性能,但有WC-10Co4Cr涂层的300M钢表现出更好的抗盐雾腐蚀性能.综合比较两种涂层的性能,高速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层是更好的电镀铬替代涂层.     

等离子喷涂热障涂层失效机理的研究

对等离子喷涂热障涂层热震失效和高温氧化失效机理进行了研究.结果表明,热障涂层具有良好的抗热震性;ZrO2与基体间热膨胀系数的差异所产生的热应力是热震失效的主要原因;在NiCrY与ZrO2的界面生成氧化物是高温氧化失效的主要原因.     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的高周疲劳损伤

采用超音速火焰喷涂方法在300 M钢基体上制备了WC-10Co4Cr涂层,对其和在300 M钢上的电镀铬层进行了高周疲劳试验,采用SEM及EDS等对经高周疲劳后的涂层开裂和剥落机理进行了研究。结果表明:经过2/3疲劳寿命周次的高周疲劳后,WC-10Co4Cr涂层出现多条平行周向裂纹,裂纹与载荷方向垂直,为正断;试样疲劳断裂后,WC-10Co4Cr涂层断口附近有剥落,随载荷的增加,剥落面积增大;而电镀铬层在试样断裂后表面裂纹也不十分明显,高载荷下断裂后有少许镀层剥落。     

不同磁控溅射工艺对纳米晶TiN薄膜微观结构与力学性能的影响

对比研究了直流磁控溅射（dcMS）、高功率脉冲磁控溅射（HPPMS）和调制脉冲磁控溅射（MPPMS）所沉积纳米晶TiN薄膜的组织结构与力学性能。结果表明,因dcMS溅射粒子离化率与动能均较低,薄膜表现为存在少量空洞的柱状晶结构,薄膜力学性能差、沉积速率为51 nm/min。HPPMS因具有较高的瞬时离化率和较低的占空比,薄膜结构致密而光滑,性能得到了显著改善,但平均沉积速率较低,仅为25 nm/min。通过MPPMS技术可大范围调节峰值靶功率和占空比,从而得到较高的离化率和平均沉积速率,薄膜结构致密光滑、力学性能优异,沉积速率达45 nm/min,接近dcMS。     

调质结构对Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜力学性能影响

采用真空阴极电弧离子镀技术,在TC11钛合金和单晶Si片表面分别沉积不同调制周期、不同R_Ti/TiN:R_Zr/ZrN调制比和不同厚度的Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜。用扫描电镜、X射线衍射仪、划痕仪、显微硬度计和应力测试仪分析测试了多层膜的截面形貌、厚度、结合力、硬度和残余应力;重点研究了调制周期、调制比和膜层厚度等调制结构的改变对多层膜残余应力和相关性能的影响。结果表明：增加调制周期,则残余应力降低,结合力和硬度均增大;降低RTi/TiN:RZr/ZrN调制比,则残余应力增大,结合力下降,硬度增加;增大多层膜厚度,则残余应力略有上升,结合力和硬度都提高,当膜层厚度达到7.54μm后,硬度稳定在30Gpa左右。     

等离子喷涂-物理气相沉积高温防护涂层研究进展

等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）是基于低压等离子喷涂发展起来的一种新型多功能薄膜及涂层制备技术。由于其独特的等离子射流特征,可实现气液固多相涂层沉积,获得非视线沉积。文中首先介绍了国内外PS-PVD技术等离子体数值模拟和在线检测技术的研究现状,其次讨论了PS-PVD羽-柱状结构热障涂层的形成机制及与传统热障涂层在热导率、抗冲蚀等性能方面的差异,阐述了PS-PVD技术制备环境障涂层的研究进展,最后对PS-PVD技术沉积高温防护涂层的优势和存在的问题进行了总结。