高能量密度脉冲等离子体制备高硬耐磨TiN涂层

用高能量密度脉冲等离子体于室温下在硬质合金刀具上成功淀积了高硬耐磨TiN涂层．实验结果表明，涂层与基体有强的结合力，纳米划痕实验临界载荷达90mN以上；TiN涂层具有很高的硬度和Young’s模量，分别达27和450GPa以上．涂层刀具切削实验表明，刀具可用于硬度高达HRC58-62的CrVVMn钢切削，且磨损量较低，寿命长．     

TiNYT15涂层车刀耐用度实验研究

介绍了用阶梯切削法来建立ＹＴ１５氮化钛涂层车刀的刀具耐用度计算公式方法，并对涂层刀具和未涂层刀具的切削数据进行了处理和比较，进一步从理论上和实验上论证了涂层刀具的耐用度远高于未涂层刀具。     

类金刚石薄膜的电子结构及光学性质

以直流磁控溅射制备了类金刚石薄膜,采用原子力显微镜(AFM)观察薄膜的表面形貌,采用俄歇电子能谱(AES)分析薄膜的化学键和电子结构。将参数D定义为俄歇电子能谱(AES)中最大正峰和最低负峰之间的距离,用俄歇电子能谱中的D值求得不同沉积气压条件下制备的薄膜的sp2键的百分含量和sp2键与sp3键比率。采用紫外可见光透射光谱(UV-Vis)分析了薄膜的光吸收特性和光学带隙。结果表明:沉积气压低于0.8 Pa时,sp2键的百分含量随沉积气压的增大而减小;薄膜的光学性质受光学带隙的直接影响。     

TiAlN,TiAlSiN涂层的制备及其切削性能

目的研究TiAlN及TiAlSiN涂层的微观结构及力学性能,以及硬质合金涂层刀具切削SUS304不锈钢的切削性能及磨损行为。方法采用阴极电弧离子镀技术在硬质合金试片及铣刀上分别制备纳微米TiAlN及TiAlSiN涂层。通过X射线荧光测量系统测量涂层的厚度,用扫描电镜(SEM)观察涂层表面形貌,用能谱仪(EDAX)分析涂层元素成分,用X射线衍射(XRD)分析涂层晶相结构,用纳米压痕仪表征涂层硬度,用洛氏硬度计定性测量涂层结合力,通过高速铣削试验探究涂层刀具的切削性能及磨损行为。结果 TiAlN及TiAlSiN涂层的厚度分别为3.32μm和3.35μm,表面致密、光滑,高分辨率(20 000×)下观察到涂层表面有液滴、针孔及凹坑存在。Si元素促进了Ti N(200)晶相的生长,晶粒尺寸减小,硬度增加。TiAlN及TiAlSiN涂层的显微硬度分别为29.6 GPa及37.7 GPa,结合力分别满足VDI-3198工业标准的HF3和HF1等级。在130 m/min的高速切削条件下,TiAlSiN涂层刀具寿命约为未涂层刀具的5倍,TiAlN涂层刀具的1.5倍。结论 Si掺杂制备的TiAlSiN涂层具有高的硬度及良好的抗粘附性,更适用于不锈钢材料的高速切削加工。     

脉冲高能量密度等离子体陶瓷刀具表面改性研究进展

对刀具涂层技术的发展现状与趋势进行了综述,提出了提高涂层刀具性能的"五化"措施:沉积工艺复合化、薄膜组成多元化、薄膜结构多层化、薄膜组成和显微结构梯度化、薄膜晶粒纳米化.基于这个思想,提出了用高能量密度脉冲等离子体技术进行陶瓷刀具表面改性,并在最近几年用高能量密度脉冲等离子体同轴枪对硬质合金和氮化硅陶瓷刀具进行了镀膜改性尝试.使用该复合表面改性技术,所制备涂层刀具结构独特,很好地满足了"五化"思想,材料性能得到显著提高.在优化的工艺条件下,所得TiN、TiCN和TiAlN涂层刀具硬度高,纳米硬度分别为26～28 Gpa、50～53 Gpa和38～40 Gpa;膜基结合力强,纳米划痕临界载荷达80～110 Mn.所得TiN、TiCN和(Ti,Al)N涂层硬质合金刀具能够在工业条件下对硬度高达HRC 58～62 的淬硬CrWMn钢进行干切削,实用切削速度可提高2～10倍,且刀具磨损较小;涂层氮化硅陶瓷刀具加工淬硬钢和灰铸铁(HB 2200～2300 Mpa)工件时,比未涂层刀具后面磨损降低6～10倍.预示该技术是一种非常有前途的陶瓷刀具改性技术.     

氮化钛含量对热塑性涂层光热效应及自修复性能的影响

为了实现涂层破损的高效自修复,将纳米氮化钛与热塑性聚氨酯混合,制备了不同氮化钛含量的复合涂层。 利用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)分析了氮化钛的结构和光谱吸收特征;利用差示扫描量热仪(DSC)、热电偶、光学显微镜、扫描电子显微镜( SEM)、交流阻抗谱(EIS)等对复合涂层的热力学性能、光热转换性能、自修复性能及防腐性能进行测试。 结果表明:基于纳米氮化钛的表面等离激元特性,在热塑性聚氨酯中添加质量分数为 2%的氮化钛后,复合涂层具有良好的光热转换性能,在近红外激光照射后其表面温度高于聚氨酯的玻璃化转变温度。 当涂层表面有划口时,通过激光照射可以提高涂层的局部温度,使聚合物分子链运动并流向划痕界面,复合涂层的结构和防腐性能均得到恢复,并且修复后涂层中氮化钛仍分布均匀。 此外,氮化钛纳米颗粒还有助于填补涂层的微观孔隙,使复合涂层的防腐性能提高。     

氮化铀薄膜的制备及性能研究

开展了氮化铀薄膜射频制备及薄膜性能研究,通过优化氮化铀薄膜的制备工艺条件,成功在Si基片上制备了氮化铀薄膜,并利用扫描电镜、原子力显微镜、X射线电子衍射、俄歇电子能谱仪和X射线光电子能谱对氮化铀薄膜进行了表面形貌和结构组分分析。结果表明:利用射频磁控沉积法制备的氮化铀薄膜为比较平整和致密的U2N3和UNxOy的混合相组成,具有一定的抗氧化腐蚀性能。     

微米及纳米金刚石涂层扁钻的制备及其切削性能

目的研究微米金刚石薄膜(Microcrystalline diamond film,MCD film)和纳米金刚石薄膜(Nanocrystalline diamond film,NCD film)的微观组织结构和表面质量,以及由两种薄膜涂覆制成的微米金刚石涂层扁钻(MCD coated spade drill)和纳米金刚石涂层扁钻(NCD coated spade drill)在切削碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics,CFRP)时的切削性能。方法采用热丝化学气相沉积法在硬质合金扁钻上分别制备MCD薄膜和NCD薄膜。使用扫描电子显微镜观察金刚石薄膜的表面和横截面形貌,利用白光干涉表面轮廓仪测量薄膜的表面粗糙度值,使用拉曼光谱仪检测薄膜的结构成分,利用X射线衍射仪(XRD)检测薄膜的晶体结构和晶面取向,通过切削实验分析无涂层刀具和微、纳米涂层刀具的切削性能。结果制成的MCD和NCD薄膜涂覆均匀,两种薄膜的厚度都为8μm,晶面取向均以(111)面和(220)面为主。MCD薄膜晶粒棱角分明,平均晶粒尺寸为2~3μm,NCD薄膜的表面更光滑,平均晶粒尺寸为100 nm。MCD和NCD薄膜测定区域的表面粗糙度值分别为0.4μm和0.24μm。在相同的切削条件下,无涂层刀具钻削30个孔后,刀具已经达到了报废标准,不能继续使用。两种金刚石涂层刀具各钻削50个孔后,MCD和NCD涂层刀具后刀面的最大磨损量分别为0.192 mm和0.093 mm,均没有超过磨钝标准VB=0.2 mm(后刀面磨损带宽度),其中NCD涂层刀具的耐磨性最好。结论 MCD和NCD薄膜,尤其是NCD薄膜,能够有效地提高硬质合金刀具的耐磨性,延长刀具的使用寿命。     

防锈铝板表面腐蚀原因分析

采用光学金相、扫描电镜、能量色用谱，俄歇电子能谱和X光电子能谱等多种方法分析了防锈铝板表面发生大面积腐蚀的原因，分析结果说明缝隙腐蚀是导致防锈铝板表面发生失效的主要原因。     

Mo离子注入和离子渗硫对TiN涂层微观结构和表面性能的影响

为进一步改善氮化钛涂层的摩擦学性能,分别采用高剂量Mo离子注入和低温离子渗硫技术对Ti N涂层表面进行处理。采用扫描电子显微镜(SEM)、光学形貌仪、扫描俄歇系统(SAM)、X射线衍射仪(XRD)和纳米压痕仪等分析Ti N涂层处理前后的表面形貌、元素分布、微观结构和纳米硬度。利用球盘摩擦磨损试验机在干摩擦条件下考察涂层的摩擦学性能,并利用光学形貌仪和SEM进行磨损表面分析。结果表明,大剂量Mo离子注入后,Ti N涂层表面Mo离子深度接近200 nm,涂层硬度明显降低,涂层磨损剧烈程度得到显著改善,磨损率和摩擦因数分别降低约35%和40%;低温离子渗硫复合处理后,Ti N涂层表面溅射明显,Mo的深度降低约50%,摩擦学性能难以进一步明显改善。     

过渡族金属氮化物颗粒复合氮化硅氮化硅陶瓷刀具的特性

针对碳化物颗粒复合会导致氮化硅复合物材料相组成发生变化的缺点,对过渡族金属氮化物颗粒（主要是ＴｉＮ）增强氮化硅陶瓷刀具的优点进行了全面分析,分析表明,氮化物颗粒不仅比碳化物颗粒与氮化硅有更好的相容性,而且可以固溶烧结过程中气相里的碳和氧,因此会有效降低氮化硅基体的碳化,这为无惰性气氛保护烧结提供了可能,另外,氮化物颗粒的引入对提高复合材料火花放电加工性及耐磨性能亦有很大帮助。     

Calculation of Bulk Moduli of Carbon Nitride/metal Nitride Composites

ＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＢｕｌｋＭｏｄｕｌｉｏｆＣａｒｂｏｎＮｉｔｒｉｄｅ／ｍｅｔａｌＮｉｔｒｉｄｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＨｏｕＱｉｎｇｒｕｎａｎｄＧａｏＪｕ（侯清润）（高炬）ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ,ＴｈｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｏ...     

氮化物材料中氮的测定

建立了以双铂电极作指示电极，于ＫＢｒ─Ｎａ２Ｂ４Ｏ７介质中，用Ｃａ（ＣｌＯ）２滴定测定Ａ１Ｎ、ＴｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣ材料中氮的方法。本方法对于２０％－４０％的氮的测定，标准偏差小于０．２２％，可测定金属材料中０．０５％以上的氮。     

氮化钛涂层刀具的镀制及应用

扼要介绍空心阳极真空离子镀膜技术的原理,具体分析利用DKYL-1000型真空离子镀膜机进行TiN镀制的几个主要工艺参数,并对利用该设备镀制的刀具在生产上的应用情况作了总结。     

CNx薄膜的摩擦学性能研究进展

CNx薄膜具有优异的机械与摩擦学性能,很适合作为理想的耐磨保护涂层以及固体润滑剂,具有十分广阔的应用前景.概述了不同学者制备的CNx薄膜的摩擦学性能,采用综合对比分析方法,在比较摩擦试验结果的同时,注意分析薄膜的磨损情况,并结合对薄膜与摩擦副以及磨屑的成分、显微结构、键合以及摩擦过程中相变等情况的分析与比较,形成对CNx薄膜摩擦过程的基本分析,对成分、结构、环境因素、摩擦试验参数等对CNx薄膜摩擦学行为的影响及相关机理进行了总结和讨论.研究表明CNx薄膜的摩擦学性能与其自身的成分、结构(键合类型)、环境因素以及试验参数等密切相关,在对CNx薄膜进行摩擦学性能评价分析时,需要注意这些因素的影响.     

介孔氮化钛粉体还原氮化演变过程及电化学性能

以乙醇为氧供体,以TiCl4为钛源,以P123为造孔剂,用非水解溶胶凝胶法结合氨气还原氮化法制备出介孔TiN粉体,将其作为电极材料制备扣式电容。利用XRD、SEM、EDS、BET和XPS等组分结构表征手段和CV、GDC和EIS等电化学测试手段研究了还原氮化温度对粉体的物相、孔结构以及电化学性能的影响规律。结果发现,随着还原氮化温度升高,粉体中TiO2被逐步还原TiO再被氮化为TiN,Ti-O键逐渐被Ti-N键合所部分取代,且其物相纯度增加,颗粒尺寸增大,粉体中介孔孔径则先增大后减小。当还原氮化温度为800℃时粉体比表面积为41 m2/g,孔道结构发达,平均孔径为24nm,这有利于离子传输,电化学性能提高。此时,样品中内在阻抗较小为0.9 Ω,在电流密度为20 mA/g时,比电容为130 F/g,且在50 mA/g下经历1000次循环之后还能保持初始比电容的近90%。     

溶剂热合成纳米氮化钛粉体的研究

将质量比为1：4的TiCl4和NaN。放入不锈钢反应釜内，以二甲苯为溶剂，填充率为60％，用溶剂热方法，在温度340℃，保温24h，制得粉体。粉体分别经二甲苯，无水乙醇、蒸馏水洗涤，105℃干燥和直接经700℃煅烧2h，XRD测试表明：制备出的氮化钛粉体为纳米立方相粉体，晶格常数a=0．4241nm，平均粒径为11．04nm，700℃煅烧后全部转化为TiO2和Ti的混合物；IR测试表明在619cm^-1的吸收峰归属为Ti—N键，表面吸附了一些有机溶剂，有C=C弯曲振动峰；SEM测试表明其晶粒有立方状、圆粒状，长柱状和内部有中孔的圆环状晶粒，表面存在毛绒状的细小晶须，形成网状包裹在晶粒表面。     

单次冲击六方氮化硼向立方型转化的研究

在70～95GPa的高压下,对低密相六方氮化硼进行冲击处理;实验结果发现,普通低密相六方氮化硼在单次冲击下部分转化为纤锌矿型和立方型氮化硼的混合物.根据晶体结构之间的对应性,文中对相变过程进行了探讨,认为六方氮化硼向纤锌矿型的转化其晶体结构无须发生切变;而向立方型氮化硼的转变其晶体的切变是必不可少的,这种相变主要依靠高压下位错运动而产生.     

低成本燃烧合成氮化硅的工艺研究

采用硅/氯化铵为反应剂，在2MPa的较低氮气压力实现了燃烧合成氮化硅。研究结果表明，对硅，氯化铵反应剂进行机械活化处理，可以有效提高反应剂活性，从而促进硅粉在低氮气压力下的快速燃烧氮化。随着原料中氯化铵加入量的增加，产物中α相氮化硅含量逐步升高，最高可达90．6％（质量分数）。应用简单的分析模型计算了料坯中心与表面的温度差，结果表明，以热辐射为主的散热方式导致的粉坯内外温度差是决定产物中不同部位的相组成和形貌产生差异的原因。模型计算和实验检测的结果都证明了这种温度差异的存在。