铝靶电流对TiAlN薄膜组织结构与性能的影响

采用非平衡磁控溅射离子镀技术在YG6硬质合金表面沉积Ti Al N薄膜,研究Al靶的溅射电流对TixAl1-xN薄膜组织结构与性能的影响。利用X线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度仪等分析仪器对制备的TixAl1-xN薄膜的相结构、表面形貌和显微硬度进行测试分析。测试结果表明:膜层中存在Ti3Al N、Al N相,且Ti3Al N沿(220)晶面择优取向。SEM测试表明,随Al靶功率的提高,膜层晶粒结构变得更致密。显微硬度仪测得薄膜平均硬度最高可达2 980 HV。     

TiN薄膜的制备及其纳米力学性能研究

采用磁控溅射工艺制备了TiN薄膜,借助X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和纳米压痕仪(nano-indentation)等,研究了薄膜的相结构、表面微观形貌、纳米硬度、弹性模量等,讨论了薄膜制备工艺参数,如基体温度、溅射功率、基体负偏压等的影响.结果表明,Ti N薄膜为多晶态,溅射功率、基体负偏压和基体温度等条件对薄膜的形貌、结构及纳米硬度、弹性模量等的影响比较复杂.     

中频非平衡磁控溅射TiAlN薄膜的结构与性能

采用中频非平衡磁控溅射离子镀设备在YG10硬质合金表面制备(Ti_1-xAl_x)N薄膜,运用X线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和材料表面性能测试仪等对薄膜进行表征,分析氮气分压、直流偏压和Al含量对薄膜的力学性能、薄膜成分和组织结构的影响。结果表明:薄膜呈柱状多晶组织,主要组成相为(Ti, Al)N相;随着氮气分压增大,膜层中氮原子增多,而铝、钛原子含量减少,膜层中r_Al/(Al+Ti)与r_(Al+Ti)/N均下降,薄膜(111)晶面取向减弱,(220)和(200)晶面取向增强。力学性能测试表明,随着膜层中的Al含量和直流偏压升高,薄膜硬度、膜厚和膜-基结合力均呈现先升高后降低的趋势,薄膜显微硬度最高2 915 HV,膜-基结合力最高达73 N。     

偏压对磁控溅射Cr-N薄膜组织及性能影响

采用磁控溅射离子镀制备Cr-N薄膜,研究基体偏压对Cr-N薄膜组织结构和性能的影响。分别用辉光放电光电子谱(GDOES)、场发射扫描电镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)分析薄膜成分和组织结构,显微硬度计测量薄膜硬度。结果表明,薄膜为非化学计量比的Cr-N薄膜,N/Cr原子比均小于0.25,薄膜主要以Cr的衍射峰为主。在偏压达到60 V后薄膜显示了较高的硬度(25 GPa),其归因于离子轰击导致的薄膜的致密度的提高。偏压超过60 V后,致密度达到饱和,硬度增加不明显。     

氩弧熔覆原位自生Ti(C、N)-WC增强Ni60A复合涂层的研究

以Ni60A、TiC、TiN、WC、Co粉为原料,在Q235钢的表面用氩弧熔覆原位合成技术制备了Ti(C、N)-WC增强镍基复合材料涂层.研究了涂层的显微组织、化学成分、硬度变化和摩擦磨损特性.熔覆层组织主要由富Ni的γ(Ni,Fe)相、Ti(C、N)、WC和(Fe,Cr)xC等组成.涂层的显微硬度和耐磨性分别是基体Q235钢的6.5倍和10倍.显微硬度由表及里呈先上升后下降的阶梯状趋势,到热影响区时又明显降低.基体Q235钢的磨损机制为黏着磨损和磨料磨损,而复合涂层的的磨损形式主要是磨屑充当第三体引起的磨粒磨损.     

电弧离子镀CrN_x薄膜的组织结构与性能研究

采用电弧离子镀技术在高速钢(HSS)基体上制备CrN_x薄膜,考察氮气气压对CrN_x薄膜的表面形貌、结构、显微硬度及摩擦系数的影响。用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等分别测试分析薄膜的表面形貌、薄膜的结构、显微硬度以及摩擦系数。结果表明,氮气气压较低时(0.1Pa),薄膜以Cr相为主;随着氮气气压的升高(0.5~4.0Pa),薄膜中出现了Cr_2N和Cr的混合相,薄膜以Cr_2N相为主;随着氮气气压的升高,薄膜的显微硬度在氮气气压为0.5Pa和4.0Pa时出现极值,CrN_x薄膜的最大摩擦系数和平均摩擦系数都有所减少。     

磁控溅射Ti掺杂NbN薄膜的机械和摩擦学特性研究

为研究Ti掺杂的NbN薄膜的机械和摩擦学特性,采用射频和直流磁控共溅射技术制备了Ti掺杂的NbN(Ti:NbN)薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪、高温摩擦磨损实验机分别对Ti掺杂的NbN薄膜的微观结构、组成成分、表面形貌、机械和摩擦学性能进行了研究.XRD测试结果显示,薄膜的结晶性随着Ti靶掺杂功率的增加(从0 W逐渐升高到40 W)而呈明显增强趋势,晶粒尺寸也由18.010 nm增加到21.227 nm.当Ti靶的掺杂功率为30 W时,NbN薄膜的硬度由4.5 GPa(未掺杂)增加到20.4 GPa,弹性模量由145.8 GPa(未掺杂)增加到224.5 GPa; 当Ti靶的掺杂功率为40 W时,NbN薄膜的摩擦系数由0.73(未掺杂)下降到0.51,磨损率由3.3×10^-6 mm³/(N·mm)(未掺杂)下降到2.1×10^-6 mm³/(N·mm).这表明,掺杂Ti可使NbN薄膜的机械性能和摩擦学性能得到很大的改善.     

硬质合金表面硬质薄膜的制备和性能分析

利用热阴极离子镀技术改变主弧电流,控制镀膜时间等参数,在硬质合金基体上制备了TiN薄膜;利用XRD、自动划痕仪、SEM和显微硬度计对所制备的样品进行了结构分析和性能检测.结果表明,生成的膜层是单一的TiN薄膜,所得膜层晶体是细小的柱状晶,膜基结合力最小77N,最大可达98N,显微硬度最高可达HV2757.     

升温模式对热处理TiN薄膜结构及性能的影响

为了比较不同热处理方式及工艺对TiN薄膜结构和性能的影响,在真空条件下、300~900℃范围内,对采用非平衡磁控溅射方法在单晶硅基底上沉积TiN薄膜后进行了热处理实验,考查了热处理模式（不同升温速率）和温度对薄膜结构和性能的影响．利用X射线衍射仪（XRD）对薄膜微结构进行表征,并利用扫描电镜观察了不同热处理模式下薄膜的表面形貌．同时,对不同工艺下薄膜的硬度、表面粗糙度和电阻率进行了表征．结果表明,薄膜经过热处理后,其晶体结构、择优取向、硬度、粗糙度和电阻率发生明显变化,并且随着热处理模式和温度的不同而产生较大差异．无论哪种模式,真空热处理后TiN薄膜的硬度均有所下降,其表面粗糙度亦有相似的变化趋势．两种模式下,经过450℃热处理后薄膜的硬度和粗糙度均达到最大值,与其高度择优取向的晶体结构有明显的相关性．     

Property improvement of multilayer TiN/Ti films with C~+ implantation

Using the MEVVA ion source, carbon ions have been implanted in TiN coatings deposited by multi-arc ion plating The Vickers microhardness of the C+ -implanted TiN films increased with the increase in the ion flux and dose. X-ray diffraction (XRD) analysis showed that the TiC phases had been formed in the films. In addition, the films had the preferred growth orientations of TiN and TiC, both of which were (111) orientation after annealing at 500℃ for 30 min. Auger electron spectra analysis indicated that C+ -implanted profile was in typical Gaussian-like distribution in single films. The distribution with multipeaks of C atoms was obtained in multi-layer TiN/Ti. The possibility of the multilayer films (Ti (C, N)/TiN/Ti(C, N)/TiN and Ti(C, N)/TiC/Ti(C, N)/TiC) forming using the C-implanted TiN/Ti films is presented for the first time.