CrAIN／TiAIN纳米多层膜的微结构及其性能研究

采用磁控反应溅射法制备了不同调制周期的CrAIN／TiAIN纳米多层膜,并通过x射线衍射仪、显微硬度计、扫描电镜分析了调制周期对多层膜的微结构、力学性能和高温抗氧化性能的影响。结果表明：CrAIN／TiAIN纳米多层膜共格外延生长,呈现CrAIN（或TiAIN）面心立方结构,且呈（111）择优取向;CrAIN／TiAIN纳米多层膜在某些调制周期出现硬度异常升高的超硬度效应;CrAIN／TiAIN纳米多层膜比CrAIN,TiAIN单层膜具有更好的高温稳定性,高温时仍具有较高的硬度。     

金属纳米多层膜概述

纳米多层膜具有很多特殊性能,得到了广泛的应用。阐述了金属纳米多层膜的两种制备方法。大量研究和试验表明,多层膜具有光、电、磁等不同的特殊性能,虽然目前纳米多层膜的应用已经遍及国民生活的很多领域,但仍存在很多待解决的问题。     

脉冲N离子束轰击对TiAlN膜层显微硬度影响的研究

采用俄罗斯UVN 0.5D2I脉冲离子束辅助电弧离子镀沉积设备,在高速钢W18Cr4V基材上沉积TiAlN膜层。研究了膜层沉积之前N离子束轰击基材以及膜层沉积过程中N离子束辅助轰击对TiAlN膜层显微硬度的影响。结果表明:膜层沉积之前,N离子轰击得到高度洁净的表面,使基材的显微硬度由原来的900HV0.01提高到1230HV0.01。膜层沉积过程中,脉冲N离子束轰击,消除了膜层中的硬度"软点"及阴影效应,增加(Ti,Al)N相的含量,膜层的内部产生了压应力,这些因素显著提高了膜层的硬度,膜层的最高硬度为2530HV0.01。但轰击能量不能过高,否则会降低膜层的显微硬度。     

磁控溅射AI／Pb纳米多层膜调制结构研究

用磁控交替沉积制备Al／Pb纳米多层膜,运用XPS,AFM,TEM考察表面状况及膜结构．结果表明,实验条件下,当Al层厚60nm时,Pb子层标定厚度从20nm增至30nm,可形成较完整埋层调制结构．随Pb层厚度增加,连续性变好、表面糙度降低,Al层对Pb层表面糙度克服能力提高,改善层状结构完整性．多层膜中Al,Pb子层均存在（111）择优取向特征,由fcc结构的表面自由能最小化引起．     

钛合金表面TiAlN膜层的制备

为了研究不同偏压对TiAlN薄膜性能的影响以及薄膜体系膜基硬度比随载荷的变化关系,采用多弧离子镀的方法在Ti6Al4V合金表面制备TiAlN薄膜,利用扫描电子显微镜、x 射线衍射仪、全自动显微硬度计等设备对膜层的微观组织结构和力学性能进行了测试.结果表明,TiAlN膜层由Ti2AlN(hcp)相组成.在恒定载荷条件下,体系的膜基硬度比随载荷的增加而减小.当载荷小于300g时,偏压对膜基硬度比与载荷关系曲线呈不规则影响.载荷超过300g以后,几乎没有影响.     

退火温度对不连续多层膜磁性及微结构的影响

通过射频和直流磁控溅射方法和原位退火工艺将Fe颗粒嵌入绝缘SiO2母体中制备了系列不连续金属绝缘体多层膜样品．研究发现，热处理温度对薄膜中的磁性颗粒分布和磁性能有很大的影响．通过扫描探针显微镜对样品的微结构进行了分析，发现在400℃时形成典型的不连续多层膜结构，磁性颗粒比较均匀的分散在母体当中．样品的磁性能测量结果显示该样品具有较好的磁性能．     

脉冲偏压对TiAlN/TiN多层膜生长及熔滴的影响

针对直流脉冲负偏压对PVD涂层形成过程和熔滴造成很大影响的问题,通过施加脉冲偏压有利于实现低温沉积.研究发现,沉积速率随直流脉冲负偏压峰值的提高先升高后降低,在-300V偏压时沉积速率最大;熔滴密度和直径随脉冲负偏压峰值的提高递减;随偏压升高,加大了元素溅射产额的差异,使涂层中铝元素和钛元素的含量发生变化.     

脉冲激光沉积TiN/AlN多层膜的微结构与力学性能

采用脉冲激光沉积(LPA)法,在单晶Si表面制备了调制周期为50nm的不同调制比的TiN/AlN多层膜,并研究了调制比对多层膜微结构和力学性能的影响。扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)显示,薄膜的调制比在1～4之间。并且小调制比下薄膜表面的岛密度小,岛面积过大,分布不均匀,相邻岛之间的起伏较大。X射线衍射(XRD)结果表明,小调制比下,AlN相为明显的(002)择优取向,TiN相主要以(200)、(220)形式存在;调制比增大后,AlN相的择优取向减弱,同时伴随着薄膜晶粒的细化及硬度增强,这一研究结果说明,调制比对多层膜的性质有一定的影响,大调制比会导致Al元素在界面处聚集,并与TiN进行合金化后的形成TiAlN结构,进而对薄膜的硬度产生影响。     

电弧离子镀制备TiAlN膜工艺研究

采用阴极电弧离子镀技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢基材上制备TiAlN膜层,镀膜装置为俄罗斯科学院UVN 0.5D2I电弧离子镀膜机,该设备由一个大功率的气体离子源和两个金属蒸发源组成.气体离子源具有气体离子轰击和辅助沉积的特点.研究了电弧电流、负偏压和气体离子源功率等工艺参数对膜层的影响规律.实验结果表明:气体离子源具有明显的细化金属颗粒的作用.提出了制备TiAlN膜层的最佳工艺,得到了厚度为5 ～10μm、相结构为Ti0.5Al0.5N、显微硬度为1200HV0.01的TiAlN膜层.     

活塞环表面Cr/CrN纳米多层膜的微观结构

为改善发动机活塞环的摩擦学性能,提高其使用寿命,采用多弧离子镀技术在活塞环表面制备了Cr/CrN纳米多层膜.采用x 射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、俄歇能谱仪（AES）、纳米硬度仪和CETR摩擦磨损试验机,系统分析了不同调制周期Cr/CrN纳米多层膜的微观结构、成分分布、纳米硬度和抗滑动磨损性能.结果表明：Cr/CrN多层膜由CrN、Cr2N和Cr相组成,在CrN（200）方向上出现择优取向.随调制周期的减小,多层膜的硬度和残余应力增大,当调制周期为80nm时,多层膜的硬度值最高达到21.5GPa;当调制周期为120nm时,H³/E²值达到最高,此时划痕临界载荷值最高.根据摩擦磨损试验结果可知,与电镀Cr和CrN涂层相比,Cr/CrN多层膜具有相对较好的抗滑动磨损性能,其磨损机制主要以磨粒磨损为主,有可能替代原活塞环Cr电镀层.     

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。     

聚氨酯膜的结构与性能

探讨溶剂草剂型聚氨酯的浓度和模量对聚氨酯成膜微结构和物理性能的影响,结果表明,聚氨酯的浓度和聚氨酯模量对聚氨酯膜的微结构和物理性能影响较大：随着聚氨酯浓度的增加,成膜后膜的微结构趋于紧密,断裂强度和断裂延伸度增大,并不受模量的影响;随着聚氨酯模量的增大,成膜后膜的微结构趋于疏松,断裂强度和断裂延伸度下降,进一步分析了导致此结果的原因。     

奥氏体—贝氏体钢的显微组织和力学性能

本文研究了一种高碳含硅低合金钢经等温处理获得的新型奥氏体-贝氏体双相组织特征,并将其与常规类型组织进行了比较。分析了等温转变温度对组织及力学性能的影响。提示了该新型双相组织超高强度钢的强化机理。     

Ti/TiB_2多层膜在模拟体液中生物摩擦学行为研究

采用磁控溅射的方法在医用钛合金Ti6Al4V表面制备了具有不同调制比的Ti/TiB2多层膜,并考察多层膜在Hank’s模拟体液中与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)配副的摩擦磨损性能。研究结果表明:所制备的多层膜层状结构清晰,与基体结合良好,各子层保持一定的择优取向。多层膜在模拟体液中的摩擦磨损性能与调制比间存在着一定的依赖关系。当多层膜调制比为1:5时,其平均摩擦系数约为0.1,与Ti6Al4V相比降低了28.6%,UHMWPE磨损速率降低了近一个数量级,呈现出良好的减摩耐磨效应。多层膜的引入有效抑制了Ti6Al4V合金发生氧化磨损,而使其表现为不同程度的磨粒磨损和粘着磨损。在调制比为1:5时,多层膜/UHMWPE的生物摩擦学性能最佳,并有望在人工关节表面改性上获得应用。     

过共品铸造Al-Si—Cu—Mg—Fe合金组织性能研究

通过正交试验和单因素试验,考察了Cu、Mg、Zn、Ni和Fe对Al—18Si过共晶铝硅合金室温及高温（350℃）力学性能的影响规律,利用光学金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDX）对合金中富Cu相、富Fe相的组织组成进行了分析．结果表明：Cu、Mg是提高AI-18Si过共晶铝硅舍金室温及高温强度的主要因素;Zn含量增加明显降低合金350℃时的高温强度,改善合金的室温和高温延伸率;Fe降低合金的室温强度,显著提高合金的高温强度;当Cr：Fe=0．35：1,Mn：Cr=2：1,含铁0．8％～1．2％时,Al-18Si-4．0Cu-0．7Mg-0．2Zn-1.0Ni-（0．8～1．2）Fe合金力学性能σb（25℃））310MPa,延伸率受（25℃）≥0．75%,σb（350℃）〉130MPa,延伸率δs（35℃）〉1．5％;合金中富铜相主要以块状Al。Cu相和白灰色花卉状A15Si。cu2Mg8相存在,富铁相主要以三叶草状、树枝状和棒状Al5Si（Cr,Mn,Fe）相存在．     

SiCp/AI 复合材料的显微组织与常规力学性能研究

本文研究了流变铸造法制备的 SiCp/LY12和 SiCp/5083Al 复合材料中SiC 颗粒的分布情况,发现在特定的工艺条件下,只有当 SiC 颗粒的体积分数处在一定的范围内。复合材料才能获得良好的 SiC 颗粒分布均匀性:另外,加工工艺对SiC 颗粒的分布也将产生影响.研究结果表明,不同体积分数的 SiC 颗粒均使复合材料的屈服强度得到提高,除时效态 SiCp/LY12复合材料外,其余复合材料的抗拉强度也得到提高,但复合材科的冲击韧性却大大下降。     

Effects of Microstructure Modification on Properties of AIN/BN Composites

It is very difficult to prepare full-densified aluminum nitride-boron nitride(AIN/BN)composite ceramics with homogeneous microstructure and high thermal conductivity.Spark plasma sintering(SPS)was used to fully densify the AIN/BN composites in this work.Microstructure,mechanical properties and thermal conductivity of the SPS sintered AIN/BN composites with 5-30 vol% BN were investigated.The results show that the microstructure of composites is fine and homogenous,and the AIN/BN composites exhibit high mechanical properties.To promote the growth of AIN grains and modify the distribution of grain boundary in AIN/BN composites,a heat treating methodology was introduced through gas pressure sintering(GPS).This processing was significantly beneficial to enhancing the thermal conductivity of the specimen.The thermal conductivity of AIN/BN composites with 5-30 vol% BN reached 60 W/m K after the samples were treated by GPS.     

6005铝合金搭接接头组织及疲劳性能研究

采用熔化极惰性气体保护(MIG)焊对6005铝合金进行搭接焊接试验.对焊接接头进行微观组织观察和显微硬度测试,结果显示,熔合区出现联生结晶特点,焊缝中心以等轴晶为主,热影响区(HAZ)晶粒发生严重粗化,焊缝区的维氏硬度(HV)为64.5,母材区为89.6,接头出现明显软化区.在疲劳性能测试中焊接接头疲劳强度只有母材的2...