钛合金表面离子束增强沉积MoS2基膜层及其性能

将离子束增强沉积（IBED）技术与离子束溅射的沉积技术相结合,在钛合金表面制备了MoS2,MoS2-Ti复合膜。研究了膜层的形态、结构、膜基结合强度、硬度、摩擦学性能及抗微动（fretting）损伤性能。结果表明;所获膜层较纯溅射膜结合强度高、致密性好,复合膜中允许的金属元素含量大。通过恰当地控制复合膜中Ti的含量,可获得以（002）基面择优取向的MoS2-Ti复合膜,该膜层有较好的减摩和抗磨综合性能,能够显著地改善钛合金的常规磨损、微动摩员（FW)和微动疲劳（FF）性能,特别是在磨损严重的大位移整体滑条件下,MoS2-Ti复合膜对钛合金FF抗力的提高作用可大于喷丸形变强化处理。     

直流PCVDTi（CxN1—X）硬质膜及其应用

对不同成分的PCVD－Ti（CXN1－X）膜的组织结构及性能进行了研究。结果表明，Ti（CN）膜的高硬度、高致密组织和膜表面因吸附氧而形成的与TiN不同的表面结构是Ti（CN）膜性能优于TiN膜的重要因素。在冷挤压模上应用结果也表明，用PCVD法制备的Ti（CN）膜和TiC膜的使用效果要比TiN膜好得多。     

靶电流对TiAlN/TiN复合膜组织及硬度的影响

采用多弧离子镀技术在40Cr基体上制备TiAlN/TiN复合膜层,通过金相显微镜、扫描电镜和显微硬度仪研究靶电流对膜层表面形貌、沉积率及硬度的影响。结果表明:靶材电流对膜层组织和硬度有显著影响,电流越高膜层表面越不平整,显微硬度随靶材电流的升高先上升后降低。靶电流越高,膜层中Ti、Al原子的含量就越高。     

靶电流对TiAIN/TiN复合膜组织及硬度的影响

采用多弧离子镀技术在 40Cr 基体上制备 TiAlN/TiN 复合膜层,通过金相显微镜、扫描电镜和显微硬度仪研究靶电流对膜层表面形貌、沉积率及硬度的影响.结果表明:靶材电流对膜层组织和硬度有显著影响,电流越高膜层表面越不平整,显微硬度随靶材电流的升高先上升后降低.靶电流越高,膜层中 Ti、Al 原子的含量就越高.     

中频对靶磁控溅射合成TiN/Ti多层膜

利用新型中频对靶磁控溅射技术合成了一系列TiN／Ti多层膜．考察了不同Ti间隔层对多层膜硬度和结合力的影响,分析了膜表面大颗粒和坑的形成机理;利用正交实验法和方差分析探讨了靶电流、气体压力和基体偏压对薄膜表面缺陷密度的影响,对工艺参数进行了优化．结果表明,靶电流对缺陷密度的影响最大,气体压力次之,基体偏压对缺陷密度影响最小;当靶电流I=20A、气体压力ρ（Ar＋N2）=0．31Pa、基体偏压Vbias=-16m--300V和Ti间隔层厚度x-=0．12μm时,制备出硬度HV0．2N=2250、膜基间结合力（临界载荷）Lc=48N和表面缺陷密度ρs=58mm^-2的高质量TiN／Ti多层膜．     

Ti6Al4V表面TiN/Ti复合膜的制备及摩擦学性能研究

采用直流磁控溅射法在Ti6Al4V表面制备TiN/Ti复合膜。分别用FESEM、GDEOS和XRD分析薄膜表面的成分及相结构;利用划痕仪分析膜基结合强度;通过球盘磨损机和轮廓仪测试磨痕形貌和磨损体积,评价膜层的摩擦学性能。结果表明,TiN/Ti复合膜表面致密光滑,呈金黄色金属光泽;膜基结合强度大于100 N;表面镀有TiN/Ti复合膜的Ti6Al4V合金虽没有减磨作用,但提高了耐磨性。     

不同Ti靶电流对Ti掺杂类石墨碳膜的结构和性能的影响(英文)

利用磁控溅射的方法成功制备Ti掺杂类石墨碳(Ti-GLC)膜。采用拉曼光谱、X射线光电子谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、纳米压痕仪和球盘式摩擦机分别表征不同Ti靶电流下制备的Ti-GLC膜的成分、结构和性能。随着Ti靶电流的增加,薄膜中sp2键的比率和Ti含量增加,同时薄膜的硬度和内应力也增大,但较高的Ti靶电流将会促使薄膜产生鳞片状结构从而使其变疏松。较少的Ti掺入量可以降低GLC膜的干摩擦因数,纯GLC膜在水润滑条件下的摩擦因数最低。在较低Ti靶电流下制备的Ti-GLC膜在干摩擦及水润滑条件下均具有较高的抗磨性能。     

电弧离子镀(Ti,Cr)N涂层的制备与性能研究

采用电弧离子镀膜机,通过调节Ti靶和Cr靶的阴极弧电流,在W6Mo5Cr4V2高速钢基体上制备了（Ti1-x Crx）N涂层,并对其组织结构和性能进行了研究。结果表明,该涂层具有较高的显微硬度,而且随Cr含量的增加,硬度值先增大后减小;涂层具有较高的膜基结合力;Cr的引入不仅有利于提高膜基结合力,对（Ti,Cr）N涂层的抗氧化性也有好处,在700℃时具有很好的抗氧化性。     

不同Ti含量类石墨碳膜干摩擦磨损性能研究

目的提高高速钢的干摩擦学性能,探究不同Ti含量掺杂对类石墨碳膜摩擦性能的影响。方法用非平衡磁控溅射离子镀技术制备了不同Ti含量的类石墨碳膜,用光学显微镜、扫描电子显微镜、Raman光谱、洛氏硬度计、纳米压痕仪等分析薄膜的微观结构和力学性能,用高速线性往复磨损试验机检测薄膜的干摩擦学性能,并用光学显微镜观察磨痕。结果制备的碳膜表面颗粒尺寸较小,断面致密,且逐渐趋向柱状结构。随着Ti靶溅射电流的增大,逐渐增加的Ti元素打断了sp~3键生长,薄膜中生成更稳定的sp~2键,且sp~2键含量先增大后减小,在0.8 A达到最大,溅射电流为1.1 A时,Ti元素含量最大,sp~2键和sp~3键都减少。碳膜与基体结合力随着Ti靶电流变大而先增大后减小,在0.8 A结合最佳,约为HF3级。硬度和弹性模量先减小后增加,0.8 A时达到最小。碳膜摩擦系数相比于原样都较低,在0.09~0.12之间。磨损率先增大后减小,维持在(5~15)×10~(-16) m~3/(N·m)左右。结论不同Ti含量的类石墨碳膜,能明显降低高速钢与钢球对磨的粘着磨损倾向,降低摩擦系数和磨损率。     

Ti靶电流对CrTiAlN镀层组织结构及硬度的影响

利用磁控溅射技术在高速钢和单晶硅基体上沉积CrTiAlN梯度镀层,研究Ti靶电流对CrTiAlN镀层组织、相结构及硬度的影响.利用EDS、XRD和SEM分析镀层的成分、相结构及形貌,采用显微硬度计测量镀层的硬度.结果表明:随着Ti靶电流的增大,镀层中的Ti原子逐渐置换CrN中的Cr原子形成Cr-Ti-N体系,同时出现少量的TiN相;镀层生长的择优取向由(111)晶面逐渐转变为(200)晶面;镀层柱状晶的结构更为致密,其表面形貌由三棱锥结构逐步变为胞状结构;随Ti靶电流的增大,镀层硬度逐渐由1267HV升至1876HV.     

Zn与Ti摩尔比对磁控溅射TiO2-ZnO异质复合薄膜微观结构及光催化性能的影响

利用磁控溅射离子镀技术制备系列TiO 2-ZnO异质复合薄膜,通过调节溅射靶材电流的大小控制薄膜中n（Zn）/n（Ti）值。采用AFM﹑SEM﹑Raman和XPS手段表征薄膜的微观形貌和结构,并以甲基橙作为光催化污染物,研究n（Zn）/n（Ti）对TiO 2-ZnO复合薄膜微观结构及光催化性能的影响。结果表明：随着n（Zn）/n（Ti）的增大,复合薄膜的晶粒尺寸先减小而后增大,其粗糙度也先增大而后减小,且均在n（Zn）/n（Ti）为1/9.3时达到极值;n（Zn）/n（Ti）对薄膜中元素Ti和Zn的价态无明显影响,均以TiO 2和ZnO形式存在,但比值的大小影响薄膜退火后TiO 2中锐钛矿/金红石异质结的数量;n（Zn）/n（Ti）越大,复合薄膜的光响应范围及吸光度越大,其响应光谱最大可扩展150 nm,波长可至450 nm,但异质复合薄膜光催化效果与其并不对应,取决于ZnO对TiO 2复合薄膜微观结构的影响,当n（Zn）/n（Ti）为1/9.3时,薄膜的降解速率最大,光催化能力最好。     

掺Ti量对类金刚石薄膜机械性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术,通过改变Ti靶溅射电流,在不锈钢衬底表面沉积了不同掺Ti量的类金刚石薄膜(Ti-DLC),研究了掺Ti量对薄膜的显微硬度、弹性模量、膜/基结合强度、断裂韧性及摩擦磨损行为的影响。结果表明:DLC薄膜掺杂Ti后,硬度明显提高,且随着Ti靶溅射电流的增大,薄膜硬度先增加、后降低,Ti靶溅射电流为1.5A时,薄膜硬度最高;掺杂适量的Ti,可以明显改善DLC薄膜的膜/基结合强度和断裂韧性,并能明显降低DLC薄膜的摩擦系数。     

Deposition of dense and smooth Ti films using ECR plasma-assisted magnetron sputtering

We report high quality Ti films grown in a novel electron cyclotron resonance (ECR) plasma-assisted magnetron sputtering (PMS) deposition system. The films are compared with films deposited by conventional direct current (DC) magnetron sputtering. Using ECR-PMS, the argon plasma bombardment energy and Ti film deposition rate can be controlled separately, with the substrate bias voltage under feedback control. Results from SEM, AFM, XRD and PAS (scanning electron microscopy, atomic force microscopy, X-ray diffraction and positron annihilation spectroscopy) show that the properties of Ti films prepared by ECR-PMS are greatly improved compared with conventional sputtering. SEM and AFM confirmed that ECR-PMS Ti films have a dense, smooth, mirror-like surface. Increasing the substrate bias of the ECR plasma from − 23 V to − 120 V while keeping a fixed sputtering bias voltage of − 40 V, the intensity of the (100) reflection of Ti film was a little strengthened, but (002) remained strongly preferred orientation. The XRD peak broadening of ECR-PMS Ti films is more than for conventional magnetron sputtering, due to grain refinement induced by Ar ion bombardment. Doppler broadening of PAS analysis reveals that the Ti films have fewer vacancy defects compared with films prepared by the conventional magnetron.     

掺杂Ti对Fe－N薄膜结构与磁性的影响

用对向靶溅射仪制备出含多量Ｆｅ（１６）Ｎ２相的（Ｆｅ，Ｔｉ）－Ｎ薄膜，研究了掺杂Ｔｉ对Ｆｅ－Ｎ薄膜结构与磁性的影响，在溅射Ｆｅ－Ｎ薄膜时加入适量的Ｔｉ可提高Ｆｅ－Ｎ薄膜中Ｆｅ（１６）Ｎ２相的含量．Ｔｉ含量（原子分数）在０—２５％时薄膜饱和磁化强度均高于纯Ｆｅ的值；Ｔｉ浓度为１０％时，薄膜磁化强度高达２．６８Ｔ，比纯Ｆｅ的饱和磁化强度值高２０％．     

静电纺丝制备连续SiC亚微米/纳米纤维

采用镶嵌靶反应磁控溅射技术,通过调节氮分压及基体偏压在M2高速钢基体表面制备了一系列耐热的(Ti,Al)N硬质薄膜,并用XRD,EDS及纳米压入法、划痕法等方法研究了(Ti,Al)N薄膜的成分、相结构与力学性能的关系。结果表明,氮分压和基体偏压对(Ti,Al)N薄膜取向及Ti、Al、N原子含量有明显影响,从而导致薄膜硬度及膜基结合性能发生变化。研究中,在氮分压为33.3×10-3Pa、基体偏压为-100V时制备的(Ti,Al)N薄膜力学性能最优,其纳米硬度为43.4GPa,达到40GPa超硬薄膜的要求。     

磁控溅射Ti膜对AZ91镁合金耐磨耐蚀性能的影响

目的通过表面镀Ti膜提高AZ91镁合金的耐磨性能。方法通过直流磁控溅射方法在AZ91镁合金表面镀Ti膜,用拉伸实验法在电子万能实验机上测定薄膜的附着强度,用原子力显微镜观察薄膜与基体的界面形貌,并分析不同溅射参数时膜基的结合能力。通过湿摩擦实验分析两种试样的耐磨性能,采用Js M-670l F冷场发射型扫描电子显微镜观测两种试样磨损后的表面形貌。采用动电位极化曲线测试装置测得两试样的极化曲线,从而判定其耐腐蚀能力。结果通过直流磁控溅射方法制备的Ti膜和AZ91镁合金基体的结合能力与溅射时间有关,当溅射时间为6 min时,膜基结合能力最佳,但结合其他两项参数,所制备试样采用的时间应为4 min。AZ91镁合金镀Ti膜后磨损率降低,腐蚀电流降低,腐蚀电位升高。结论直流磁控溅射方法镀Ti膜提高了AZ91镁合金的耐磨耐蚀性能。     

多元超硬膜（Ti,Al,V）N的制备及性能研究

采用多弧离子镀方法,以Ti6Al4V作为蒸发材料,N2为反应气,在高速钢、玻璃及单晶Si基体上沉积（Ti,Al,V)N多元超硬膜,结果表明,该镀膜工艺可行,制备出的（Ti,Al,V)N膜层性能优异。     

磁控溅射中工作压强对钛膜沉积的影响

为了研究在磁控溅射工艺中溅射电流和溅射时间恒定的情况下,氩气工作压强的变化对钛膜在基底表面沉积的影响,通过用原子力显微镜分析钛膜的厚度和均方根粗糙度的方法来进行.结果表明:工作压强达到1.1Pa后, Ti膜的厚度及均方根粗糙度都随压强的增大而减小.由此说明,工作压强的变化对钛膜沉积有较大影响.