多弧离子镀Ti-Al-Zr-Cr-N系双层膜的结构与力学性能

采用多弧离子镀技术和Ti-Al-Zr合金靶及Cr单质靶,在WC-8%Co硬质合金基体上制备了(Ti,Al,Zr)N/(Ti,Al,Zr,Cr)N和Cr N/(Ti,Al,Zr,Cr)N 2种四元双层氮化物膜。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析2种双层膜的微观组织、成分和结构;利用划痕仪和显微硬度计对比2种双层膜的力学性能。结果表明,获得的2种双层膜均具有B1-NaCl型的TiN面心立方结构;双层膜的组织均是典型的柱状晶结构;沉积偏压为–50~–200 V时,双层膜的力学性能均优于(Ti,Al,Zr,Cr)N单层膜,并与Ti-Al-Zr-Cr-N系梯度膜的力学性能相当,同时(Ti,Al,Zr)N/(Ti,Al,Zr,Cr)N双层膜可获得更高的硬度(HV_(0.01)最高值为41 GPa),而CrN/(Ti,Al,Zr,Cr)N双层膜可获得更强的膜层与基体间结合力(所有值均大于200 N)。     

多弧离子镀(Ti,Al,Zr,Cr)N多元膜的高温氧化行为

采用多弧离子镀技术,用Ti-Al-Zr合金靶和Cr靶,在W18Cr4V高速钢基体上沉积了(Ti,Al,Zr,Cr)N多元膜,并进行了600℃,700℃,800℃和900℃短时(4 h)高温氧化实验及700℃和800℃长期(100h)高温循环氧化实验.用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)观察和分析样品表面氧化膜.结果表明,这种多元膜在短时(4 h)高温氧化条件下,800℃时仍具有良好的抗高温氧化性,XRD显示氧化膜主要为TiO2;在长期(100 h)高温氧化条件下,该多元膜的抗高温氧化温度大约为700℃左右.     

高速钢表面多弧离子镀(Ti,Al)N薄膜及性能研究

采用多弧离子镀技术在W18Cr4V表面制备出（Ti，Al）N硬质薄膜，研究了Al含量对（Ti，Al）N薄膜的形貌、硬度、膜基结合力、耐磨性、摩擦系数的影响。并利用扫描电镜、X射线衍射仪对薄膜进行了分析。结果表明Al含量在25％左右的（Ti，Al）N薄膜硬度达到2780HV0．05，耐磨性好，摩擦系数仅为0．168，且与钢基体结合良好．具有最佳的综合性能。     

Ti(C,N)的碳氮比及粒度对脱β层梯度硬质合金的影响

研究了Ti(C,N)的粒度和组成对脱β层梯度硬质合金性能和组织结构的影响。结果表明,Ti(C,N)粒度范围位于1.5μm～3.0μm之间和碳氮质量比控制为1∶1最有利于梯度硬质合金脱β层的形成。     

高速钢表面多弧离子镀(Ti,Al)N薄膜及性能研究

采用多弧离子镀技术在W18Cr4V表面制备出(Ti,Al)N硬质薄膜,研究了Al含量对(Ti,Al)N薄膜的形貌、硬度、膜基结合力、耐磨性、摩擦系数的影响。并利用扫描电镜、X射线衍射仪对薄膜进行了分析。结果表明Al含量在25%左右的(Ti,Al)N薄膜硬度达到2780HV0.05,耐磨性好,摩擦系数仅为0.168,且与钢基体结合良好,具有最佳的综合性能。     

多弧离子镀(Ti,Cr)N薄膜在旋铆头中的应用

采用多弧离子镀膜法在旋铆头上沉积(Ti,Cr)N多元薄膜,并对旋铆头的失效形式、镀膜层组织形貌、组织结构、显微硬度、耐磨性能等进行分析和讨论。试验结果表明,已镀旋铆头的使用寿命比未镀旋铆头提高2倍多。     

氮化物涂层对钛合金抗循环氧化性能的影响

用多弧离子镀技术在Ti6Al4V钛合金表面沉积Ti_0.5Al_0.5N/Ti_0.7Al_0.3N复合涂层和Ti_0.6Al_0.3Si_0.1N涂层,研究其在550℃~750℃下的抗循环氧化性能。结果表明,TiAlSiN涂层以及Ti_0.5Al_0.5N/Ti_0.7Al_0.3N复合涂层在550℃和650℃氧化后表面形成薄而连续的保护性富铝氧化膜,显著提高了Ti6Al4V的抗氧化性能。在750℃下,TiAlSiN涂层涂敷的Ti6Al4V依然保持着优异的抗循环氧化性能,而Ti_0.5Al_0.5N/Ti_0.7Al_0.3N复合涂层却不能为钛合金提供有效的防护。     

(Ti,Al)N梯度涂层高温氧化表面形貌分析

利用MIP-8-800型电弧离子镀设备，在发动机压气机叶片材料1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面沉积了(Ti1-xAlx)N梯度纳米涂层。对其进行了700℃不同何温时间高温氧化性能实验。采用XL-30FEG型扫描电子显微镜对氧化后的涂层表面进行了观察分析。观察结果表明，(Ti1-xAlx)N梯度纳米涂层中，当x≥0．25时，所形成的A12O3氧化层是致密完整连续的，具有良好的抗高温氧化性能。     

(Ti,Al)N单层和TiN/(Ti,Al)N复合涂层的切削性能研究

借助EDX、SEM、强度测试和切削实验研究了采用磁控溅射在硬质合金基体上沉积的(Ti,Al)N单层和TiN/(Ti,Al)N复合涂层的切削性能。研究表明,两种涂层均与基体结合紧密;TiN/(Ti,Al)N复合涂层则表现出更好的切削性能。     

锆合金表面磁控溅射与多弧离子镀Cr涂层的高温抗氧化性能

为了研究磁控溅射(MS)和多弧离子镀(MAIP)技术制备Cr涂层的高温抗氧化性能,分别在锆合金表面制备厚度约5μm的Cr涂层。利用氧化动力学曲线对比研究800℃条件下涂层的高温抗氧化性能,利用SEM、XRD、EDS分析涂层表面形貌和相结构。结果表明:磁控溅射和多弧离子镀Cr涂层均能显著提高锆合金的高温抗氧化性能;磁控溅射Cr涂层表面光滑、致密,但涂层表面存在一定数量的孔洞,占涂层表面积0.40%,氧化7 h后涂层表面出现裂纹,单位面积氧化增重6.434 mg/cm2;与磁控溅射Cr涂层相比,多弧离子镀Cr涂层不再有(211)单一择优取向,Cr涂层厚度均匀,表面平整,膜/基界面分明,孔洞相对较少,占涂层表面积0.21%,氧化7 h后涂层表面依然致密,单位面积氧化增重5.616 mg/cm2,高温抗氧化性能优于磁控溅射Cr涂层。     

多弧离子镀铝对TiAl合金高温抗氧化性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备镀铝层.采用SEM、EDS和XRD分析了膜层的显微组织、化学成分及其相组成,研究了镀铝层对TiAl合金的高温抗氧化性能的影响.结果表明:TiAl合金表面离子镀铝后,形成致密的纯铝层,经850℃×100 h高温氧化后,氧化膜外层为连续致密的A12O3,内层为扩散层TiAl3相,有效地提高了TiAl合金高温抗氧化性能; 经950℃×100h高温氧化后,表面氧化膜由A12O3及少量的TiO2组成,膜层中TiAl2为主要成膜相.对TiAl合金的抗高温氧化性能起到一定的提高作用.     

Oxidation behavior of TiAlZrCr/（Ti, Al, Zr, Cr）N gradient films deposited by multi-arc ion plating

The two Ti-Al-Zr targets and one pure Cr target were used to prepare the TiAlZrCr/(Ti, Al, Zr, Cr)N gradient films on high speed steel (W18Cr4V) substrates by multi-arc ion plating technique. Short-term isothermal (at 600℃, 700℃, 800℃ and 900℃ for 4h) and long-term cyclic (at 700℃ and 800℃ for 100h) high temperature oxidation behavior of the gradient films were studied. Then the oxide scales formed on the film specimens were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersion X-ray spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD). It was showed that, under short-term isothermal condition, the high temperature oxidation resistance of the gradient film was excellent up to 800℃ and an oxide scale comprising TiO₂ was observed. On the other hand, under long-term cyclic high temperature condition, the oxidation resistance of the gradient film was excellent at about 700℃.     

Ti2AINb基合金多弧离子镀铝层的抗高温抗氧化性能研究

利用多弧离子镀技术在Ti2 AlNb基合金表面制备镀铝层。采用SEM、EDS和XRD分析了膜层的显微组织、化学成分及其相组成,研究了镀铝层的850℃高温抗氧化性能。结果表明：Ti2 AlNb基合金的镀铝层是均匀、致密的,经850℃高温氧化100 h后,表面氧化层主要是Al2 O3,次表层是TiAl3、TiNb4,镀铝有效地提高了Ti2 AlNb基合金的高温抗氧化性能。     

V元素对TiAlN涂层高温氧化行为的影响

为了考察V元素对Ti—Al-N涂层高温氧化行为的影响,用多弧离子镀法在W18Cr4V1Co5高速钢试样表面涂镀了Ti—Al-N和Ti—Al-V—N涂层。对两种涂层试样在不同温度和不同时间下进行氧化处理。用SEM观测两种涂层的组织结构,用XRD分析其相组成,用CTA分析其升温氧化和恒温氧化动力学行为。实验结果表明,V的加入使涂层晶粒细化,组织更加致密;两种涂层均在750℃以后才测量到氧化增重;Ti-Al-N涂层的氧化转折点为920℃,超过920℃,涂层迅速氧化,逐渐失效;Ti—Al-V—N涂层在超过1000℃增重仍非常缓慢,并具有抗氧化保护的作用。V元素的加入大大降低了氧化速率,从而有效地提高了涂层的抗氧化性能。     

Microstructure and physical properties of PVD TiN/（Ti, Al）N multilayer coatings

Magnetron sputtered （Ti, Al） N monolayer and TiN/（Ti, Al） N multilayer coatings grown on cemented carbide substrates were studied by using energy dispersive X-ray spectroscopy （EDX）, scanning electron microscopy （SEM）, nanoindentation, Rockwell A indentation test, strength measurements and cutting tests. The results show that the （Ti, Al）N monolayer and TiN/（Ti, Al）N multilayer coatings perform good affinity to substrate, and the TiN/（Ti, Al）N multilayer coating exhibits higher hardness, higher toughness and better cutting performance compared with the （Ti, Al）N monolayer coating. Moreover, the strength measurement indicates that the physical vapour deposition （PVD） coating has no effect on the substrate strength.     

Ti(C,N)膜的离子镀及其抗氧化特性

采用空心阴极离子镀的方法在1Crl8Ni9Ti奥氏体不锈钢表面沉积了Ti(C，N)膜。通过测试膜层基本性能确定了反应气体流量C2H2和N2的最佳比例为0．1，即C2H2为5mL／min，N2为50mL／min。研究了膜层在750℃～950℃时的抗氧化性能。SEM及XRD分析表明，膜层抗氧化性较好，尤其在高温状态对基体有很好的保护作用。     

温度对纯Cr涂层表面形貌和抗腐蚀性能的影响

目的探索温度对纯Cr涂层的抗腐蚀性能和表面形貌的影响。方法采用多弧离子镀技术在锆合金表面制备纯Cr涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)与Image J图像处理软件综合分析了纯Cr涂层的表面形貌,并对表面大颗粒的数目及其尺寸大小进行了统计和分析。采用X射线衍射仪对涂层的相结构进行了分析。利用划痕仪和电化学工作站,分析了温度对纯Cr涂层的膜基结合力和抗腐蚀性能的影响。结果 380℃时,涂层表面大颗粒的数目及其平均尺寸最大,温度升高到420℃时,其数值最小;当温度进一步提升到450、500℃时,大颗粒的数目、平均尺寸逐渐增大。温度的升高,使纯Cr涂层由(110)晶面择优生长转为(200)晶面择优生长,晶粒尺寸随温度变化的规律为先减小后增大。涂层的结合力和抗腐蚀性能随温度的变化规律与大颗粒数目随温度的变化规律相反,呈先提高后降低的趋势。结论 420℃时,涂层表面大颗粒的数目及其平均尺寸最小,结合力和抗腐蚀性能较强,组织结构致密度高,晶粒细小,表面光滑平整。