镍钛记忆合金薄膜的制备与结构

采用射频溅射法成功地制备了NiTi形状记忆合金薄膜。研究了不同成分靶材对膜最终成分的影响。电子探针和俄歇能谱仪测定结果表明，在Ni（50at％）／Ti（50at％）的靶材上添入适量的Ti，可以获得Ni／Ti为1：1的薄膜。经晶化处理后，其结构为B2，用电阻法和差热分析确定TAs，TAf，TMs和TMf点分别为22，44，30，60℃。观察到了形状记忆现象。     

表面氧化及离子注氮对NiTi形状记忆合金耐腐蚀性能的影响

采用电化学测试的方法，研究了表面氧化以及表面氧化-离子注氮两种表面改性方式对NiTi形状记忆合金在人体生理模拟液(Hank′s溶液)中腐蚀行为的影响。腐蚀电位和极化曲线的测量结果表明表面氧化-离子注氮的方法使NiTi合金材料的腐蚀电位正移。雏钝电流密度下降，钝化电位区间扩大，合金表面耐蚀性明显提高。尤其是NiTi合金在进行氮离子注入后，测得击穿电位显著上升．增强了表面膜的抗局部腐蚀能力。因而表面氧化-离子注氮的改性方法可使材料的耐蚀性达到最佳。通过XPS的分析发现，离子注氮后合金表面形成氮化钛相以及富含羟基的化学效应，使NiTi基体的电化学性能得到提高。     

医用镍钛合金表面涂覆技术研究概述

镍钛(NiTi)合金因其优异的形状记忆和超弹性性能,良好的耐腐蚀性和生物相容性,在生物医学领域得到了广泛应用。为了避免直接使用可能出现的生物不相容和细胞毒性,采用表面涂覆技术在合金表面涂覆纳米到微米量级厚度的功能薄膜,使其具有比基体更优良的生物相容性、抗腐蚀性和耐磨性等特殊功能。表面涂覆技术与其它表面改性技术相比,具有约束条件少、技术类型广、材料选择空间大等优势,目前应用最为广泛。对电化学沉积、等离子喷涂、磁控溅射、溶胶凝胶法、浸涂技术制备的涂层微观结构、力学性能和耐腐蚀等性能进行综述,并分析各技术的优缺点。随着涂覆技术的发展及制备涂层性能的进一步提高,NiTi合金在牙齿矫正丝、人工关节骨茎、血管成形环等多种医疗领域中的应用将更加广泛和深入。     

钛合金表面磁控溅射TiB2-TiN复合薄膜的摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在钛合金(Ti6Al4V)表面制备SiC/TiB2-TiN双层薄膜,SiC为中间层,研究了TiB2-TiN复合薄膜的组织结构和摩擦磨损性能.结果表明,TiB2-TiN复合薄膜具有纳米尺度颗粒(畴)的微结构特征,SiC薄膜与基材和TiB2-TiN复合薄膜间都具有明显且呈梯度的元素扩散;在载荷200g、室温Kokubo人体模拟体液条件下,与氮化硅(Si3N4)球(直径4mm)对摩,其平均摩擦系数约为0.22,磨损速率在10-6mm3/(m·N)级;并且TiB2-TiN复合薄膜对Kokubo人体模拟体液中的Ca、P元素具有很强的黏附能力.     

磁控电流对Ti600钛合金表面WC-C膜组织和性能的影响

目前,利用离化C2H2和共溅WC靶相结合(PACVD+UBMS)制备WC-C膜,以及膜结构、性能与工艺参数间关系的文献报道较少。采有PACVD+UBMS在Ti600钛合金表面制备得到WC-C膜,分析了不同磁控电流条件下形成的膜的物相组织、微观结构、膜硬度以及膜基结合力,并进行了磨损试验测试。结果表明:磁控电流为0 A时,磁控溅射膜中并没有形成WC对应的特征衍射峰,磁控电流3～12 A的WC-C膜中生成了WC的衍射峰,但WC-C膜内的WC相不稳定,WC-C膜表现为明显的梯度过渡结构;当磁控电流增大后,WC-C膜的膜基结合力将会随之增加,膜的弹性模量与硬度也随之减小;当磁控电流增大后,试样的磨损率也开始增加,磁控电流6 A所得试样的磨损率最大;磨痕宽度也随磁控电流的增大逐渐增大,并出现了磨屑堆积现象,且发生了小块剥落现象。     

Al_2O_3/CrN_x复合膜的摩擦磨损特性

为改善铝合金零部件的摩擦磨损特性,采用微弧氧化和射频磁控溅射技术,在2A12铝合金表面制备Al2O3/CrNx复合膜。用X射线衍射仪、涡流测厚仪、纳米硬度仪、微摩擦磨损试验机、非接触表面三维形貌仪及扫描电镜对Al2O3涂层及复合膜的相组成、膜厚、纳米硬度、摩擦磨损特性和磨痕形貌等进行了研究。实验结果表明:32μm厚的多孔Al2O3陶瓷涂层由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,外层1.2μm厚的CrNx膜由单质Cr,Cr2N和CrN相组成;Al2O3涂层及Al2O3/CrNx复合膜的摩擦因数和磨损率都随法向载荷的增加而增大,在相同实验参数下,复合膜的摩擦因数和磨损率都远小于Al2O3涂层的,这表明在Al2O3涂层表面沉积CrNx膜能明显改善其摩擦磨损特性,将延长对偶件的使用寿命。     

钛合金表面Si-N-O薄膜的制备及其性能研究

采用非平衡磁控溅射（UBMS450）法在钛合金表面制备了Si-N-O薄膜。研究结果表明：氮气流量对薄膜的化学结构、力学性能有很大影响。X射线光电子能谱（XPs）表征显示，随着氮气流量由5ml／min增加到20ml／min，薄膜中的N／Si比从0．36增加到了1．1，力学性能在氮气流量为15ml／min时达到最大值。     

医用多孔NiTi合金表面微弧氧化改性研究

为解决多孔Ni Ti合金耐蚀性降低和Ni离子释放量增大而引起的使用安全性问题.本文采用微弧氧化技术对医用多孔Ni Ti合金进行表面改性处理,研究结果表明,微弧氧化处理并未改变多孔Ni Ti合金原有的孔隙结构和孔隙率,只在其外表面和孔隙内表面均形成了典型的微弧氧化多孔涂层.该涂层主要由氧化铝相组成,并含有少量的Ti和Ni元素,且外表面涂层的Ti和Ni含量要略低于孔隙内表面涂层.微弧氧化涂层提高了多孔Ni Ti合金的表面接触角,将原有的亲水表面转变成了疏水表面.经微弧处理后,多孔Ni Ti合金的耐蚀性较基体提高了1个数量级以上,Ni离子释放量也较基体降低了1个数量级以上.     

钛合金表面TiN/CrN纳米多层薄膜的制备及耐磨、耐腐蚀性能

纳米多层涂层在钛合金磨蚀防护领域具有重要应用。本实验采用电弧离子镀膜技术,在TC4钛合金表面制备TiN、CrN及TiN/CrN纳米多层涂层,分别对涂层的微观形貌、相结构、硬度、膜基结合力、摩擦磨损性能和电化学腐蚀性能进行了系统研究。结果表明,TiN/CrN纳米多层涂层沿(111)面择优取向生长,结构致密,调制周期为25 nm,硬度为24 GPa,多层结构打断柱状晶生长,有效阻断腐蚀介质扩散到基体的通道。相较于TiN、CrN涂层,TiN/CrN膜基结合力有显著提高。TiN/CrN涂层磨损率为3.44×10~(-7)mm~3·N~(-1)·m~(-1),自腐蚀电流密度(i_(corr))为3.16×10~(-8)A/cm~2,显著低于TC4及TiN、CrN涂层,说明TiN/CrN纳米多层涂层的耐磨/耐腐蚀性能优于TiN、CrN单层涂层,并能对TC4基体在摩擦腐蚀环境下提供更好的防护。     

NiTi合金生物医用材料表面镀类金刚石薄膜的性能研究

用脉冲电弧离子镀技术在NiTi合金生物材料表面沉积了类金刚石(DLC)薄膜.研究分析结果表明制备的DLC薄膜是四面体非晶碳薄膜;随着DLC薄膜厚度的增加,薄膜的表面粗糙度增加,薄膜中sp3的含量减少;随着sp3含量的增加,薄膜的纳米硬度升高;划痕实验表明临界载荷大于0.9 N.研究得出与NiTi合金相比,DLC薄膜能够有效地降低摩擦系数和磨损.DLC薄膜的摩擦系数主要与薄膜的硬度及薄膜中sp3的含量有关,DLC薄膜的磨损主要是轻微的磨粒磨损及疲劳磨损.     

磁控溅射TiAIN和WTiN薄膜的制备与摩擦性能研究

采用双靶反应磁控溅射的方法在40Cr基体上制备了TiAlN薄膜和WTiN薄膜。用XRD,SEM,AFM等检测手段对薄膜的表面状态及结构等进行了表征,采用UMT-3型多功能摩擦试验机,在室温、大气环境、无润滑的条件下对TiAlN和WTiN薄膜的摩擦性能进行了评价。实验结果表明:TiAlN薄膜出现了两种硬质相TiN与TiAlN共存的物相结构,而WTiN薄膜出现了TiN0.6O0.4,TiN,W2N,WN等多种物相结构;制备的TiAlN、WTiN薄膜表面晶粒均匀细小,生长均以粒状结构为主;摩擦实验数据表明制备的TiAlN和WTiN薄膜均拥有良好的摩擦性能。     

铝合金表面阳极氧化膜的制备及其摩擦性能

为了提高铝合金表面耐磨性能并降低摩擦系数,对其进行自润滑表面处理.利用铝合金阳极氧化膜耐磨的特性及多孔的形貌,研究制备既具备高耐磨性又具有大孔径的阳极氧化膜工艺,并采用超声处理结合热浸渍的方法向纳米孔中填充聚四氟乙烯(PTFE)润滑颗粒.通过对草酸、磷酸+有机酸和草酸+磷酸+柠檬酸3种体系的氧化液制备出的氧化膜性能的比较,选用草酸、磷酸、柠檬酸的混合酸对铝合金进行阳极氧化,形成了厚为28.2um,维氏硬度为236.4的硬质氧化膜,其氧化膜孔径大小约为90 nm.经过润滑颗粒填充处理和热处理之后在铝合金表面制备出了结合良好的自润滑膜,其表面摩擦系数为0.135.该表面处理方法实现了铝合金表面的自润滑.     

不锈钢表面导电聚苯胺薄膜的耐腐蚀性能

导电聚苯胺性能优异,应用前景广阔.采用原位聚合法在不锈钢表面制备了绿色导电聚苯胺(Pan)薄膜,研究了苯胺(An)与硫酸的物质的量浓度比、苯胺(An)与过硫酸铵(APS)的物质的量浓度比以及反应温度对合成的影响.用点滴试验、阳极极化曲线评价了聚苯胺薄膜的耐腐蚀性能.通过正交试验确定了本试验条件下的最优工艺条件为:c(An):c(H2SO4)=1:3,c(An):c(APS)=1:1,反应温度为18℃;通过阳极极化曲线测试发现,在最优工艺条件下制备的覆盖了聚苯胺薄膜的不锈钢试片在3.5%NaCl溶液中点腐蚀电位正移了1 000 mV左右.说明该聚苯胺薄膜具有较好的耐腐蚀性能.     

国外C/C复合材料飞机刹车盘的摩擦表面特性和摩擦磨损机理

在MM-1000型摩擦试验机上,对英、法、美三国四大炭盘制造商的五种炭盘小样进行了摩擦磨损性能测试,对摩擦表面进行了宏观和扫描电子显微镜(SEM)微观形貌分析,对各试样的摩擦磨损过程和机理进行了一定的探讨.结果表明:石墨化度决定了膜的完整程度,且成正比关系,坯体结构对摩擦膜有一定的影响;纯树脂炭基体的试样表面膜厚度较小,完整致密性与热解炭基体的试样差别较大,磨损较大;C/C复合材料的机械磨损以粘着、犁沟、磨粒磨损为主,膜越完整的材料呈现出以粘着磨损为主,对于低石墨化度的和纯树脂炭基体的C/C复合材料表现出犁沟、磨粒磨损为主,粘着磨损为辅.     

硅纳米晶/SiO2多层薄膜的制备

采用射频磁控溅射结合后续热处理方法制备了镶嵌在SiO2基质中的Si纳米晶（nanocrystalline silicon,nc-Si）薄膜,实验结果表明,在单层nc-Si薄膜中,随着硅含量的增加,Si纳米晶的尺寸、分布密度也增加;在多层nc-Si/SiO2薄膜中,SiO2层会起到限制nc-Si层中Si纳米晶生长的作用,使多层结构中Si纳米晶的尺寸分布更加集中。     

纳米晶体Ti表面磁控溅射CN_x/SiC双层薄膜的干摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在纳米晶体钛表面制备出CNx/SiC双层薄膜,SiC为中间层。研究了CNx薄膜的纳米压痕行为和摩擦磨损性能。试验结果表明:CNx薄膜的纳米硬度、杨氏弹性模量、硬度与弹性模量比值分别为8.03GPa,55.0GPa和0.146;在200g载荷、氮化硅球(半径为2mm)为对摩件、大气干摩擦条件下,CNx薄膜的磨损速率为10-6mm3m-1N-1级,摩擦系数约为0.159,磨损后薄膜未出现裂纹和剥落。分析表明,摩擦系数和摩擦化学有关,良好的抗磨性能和硬度与弹性模量比值较之是相一致的。     

聚醚醚酮摩擦磨损行为和机理的研究

本工作通过摩擦过程中聚醚醚酮(PEEK)结构(包括材料与磨屑结构)的变化研究了PEEK的摩擦磨损机理。结果表明,低负载下,材料的摩擦表面不熔融,但表层的凝聚态结构发生了变化,摩擦状态不变,磨损是由于摩擦对偶的连续作用下产生疲劳而脱落。高负载下,材料表面熔融并发生氧化交联,摩擦状态改变,材料外形结构与内层凝集态结构发生变化,磨损是熔融了的表面层粘附于对偶上经进一步的交联反应后,受剪切力作用而脱落。材料在摩擦磨损过程中的表面状态决定了其摩擦磨损机理,并导致了材料摩擦磨损行为对负载的特殊依赖性。     

铝及铝合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能

铝阳极氧化膜在较强的腐蚀环境中,仍可能发生局部腐蚀、降低其使用寿命.为此,采用极化曲线和交流阻抗法研究了铝及其合金在H2SO4溶液中及添加丙三醇(C3H8O3)后所得阳极氧化膜的耐蚀性,以及氧化膜耐蚀性随电流密度的变化趋势.结果显示:氧化膜随电流密度的增加而增厚,氧化膜厚度的增加有助于增加铝片的交流阻抗值,提高膜的耐蚀性;当电流密度为3.3 A/dm2,在150 mL/L H2SO4中添加9 mL/L丙三醇时,常温下得到的氧化膜均匀致密,交流阻抗值较大,具有较好的耐蚀性.该研究可为合理选材及铝阳极氧化工艺选择提供参考.     

氮化物硬质涂层中Cr、Ti和Al元素对摩擦磨损特性的影响

利用四靶闭合场非平衡磁控溅射(CFUBMS)技术在石英玻璃和抛光不锈钢片两种基底上制备含有Cr、Ti和Al元素组合的各种氮化物涂层.采用摩擦磨损仪测试涂层摩擦系数,应用金相显微镜对各个涂层磨痕形态进行分析,结果表明TiN、CrN、TiAlN、CrAlN以及CrTiAlN涂层的摩擦系数依次减小,耐磨特性依次提高;结合涂层的X射线光电子能谱分析,可以得到含有Al元素涂层中形成了AlN的结构,提高涂层的硬度,增加耐磨特性;在涂层中含有Cr元素形成了氧化物Cr2O3可以提高涂层自排屑能力,减小摩擦系数,增加耐磨特性,含Ti元素形成的氧化物TiO2则不利于涂层的摩擦磨损特性;由于CrTiAlN本身具有比三元氮化物更高的涂层硬度,且含有Al和Cr元素,因此该涂层具有最好的摩擦磨损性能.     

MoS2/Ti复合膜的摩擦磨损研究

采用直流磁控溅射方法在SKD-11钢的表面沉积一层MoS2/Ti复合膜,选择沉积厚度为1 μm和2 μm的复合膜进行摩擦磨损实验,结果表明,MoS2/Ti复合膜为纳米复合膜,能大大降低钢表面的摩擦系数,改善钢的摩擦性能.适当增加膜的厚度,有利于提高钢的抗磨损性能.