离子镀氮化铝钛(TiAlN)的微观组织结构及特性研究

采用空心阴极离子镀方法在高速钢表面沉积ＴｉＡｌＮ膜层。性能测试表明,ＴｉＡｌＮ膜具有较高的硬度和膜－基结合力;金相组织观察和扫描电镜表面形貌照片显示,制备出的膜层连续、光谱,组织致密;Ｘ射线衍射分析表明,膜层的相结构中大致含有以下组成和相：Ｔｉ２ＡｌＮ、Ｔｉ２Ｎ、ＴｉＯ等。用电子探针对膜层中的元素含量进行阳定量测定。     

离子镀TiAlN超硬膜耐磨性研究

利用扫描电镜、电子探针、Ｘ射线衍射仪及Ａｕｇｅｒ电子能谱仪对多弧离子镀ＴｉＡｌＮ系超硬薄膜的耐磨性和磨损机理进行了研究。发现Ａｌ含量约１０％时膜层耐磨性较高。     

离子镀TiAlN超硬膜耐磨性研究

利用扫描电镜、电子探针、Ｘ射线衍射仪及Ａｕｇｅｒ电子能谱仪对多弧离子镀ＴｉＡｌＮ系超硬薄膜的耐磨性和磨损机理进行了研究。发现Ａｌ含量约１０％时膜层耐磨性较高。     

反应热压法制备TiB2／AlN复合陶瓷

本文报道了以ＴｉＮ,Ａｌ和ＢＮ为原料通过反应热压法制备ＴｉＢ２／ＡｌＮ复合陶瓷实验结果,对该反应的热力学过程,产物的物相,微观结构与形貌进行了研究与讨论,结果表明,原料在８００℃左右开始反应,随着温度的升高反应越完全,１７００℃左右完全反应,通过ＳＥＭ观察发现,生成的ＴｉＢ２／ＡｌＮ复合陶瓷具有很高的致密度,晶粒尺寸细小且分布均匀,通过反应得到的ＡｌＮ晶粒具有大量的层状和孪晶结构。     

铝合金的离子渗氮

对各种铝合金（１０２７,７０７５,６０８２,５７５４,５０８３,３６０．０）进行离子渗氮,研究化学成分及工艺参数对烨铝层的关系。通过对简单和较复杂开头试样的研究来了解渗氮膜的均匀笥。研究了ＡｌＮ层的各种特能后发现,对各种铝合金不经溅射进行渗氮处理都可以形成ＡｌＮ膜。氮化物层的特点是高硬度,结合务强,高的耐磨性和耐蚀性。氮化物层的生长速度由于表面覆盖不同的氧化层主要取决于材料的化学成分。式样形状影响     

自生TiCW—AlNp／Al复合材料中TiCW相的形成和分布

用固－气－液三态反应方法和合适的冷却条件制备了自生ＴｉＣＷ－ＡｌＮｐ／Ａｌ复合材料。讨论了ＴｉＣＷ晶须的形成机制和强化特点；并用电子显微镜观察了基体被部分腐蚀掉的ＴｉＣＷ－ＡｌＮ／Ａｌ复合材料中ＴｉＣＷ的立体形貌和空间分布特征。     

TiAlN与TiCN系涂层磨损机理的比较

对多弧离子镀ＴｉＣＮ薄膜的磨损机理进行了比较，发现ＴｉＡｌＮ以剥落为其主要磨损形式，而ＴｉＣＮ则有一中间层产生于摩擦面，该中间层由Ｔｉ、Ｃ、Ｏ、Ｆｅ等元素构成。     

低辐射薄膜TiO_2-Ag-TiO_2-SiO的纳米尺度显微结构

成功地制备了 ＴｉＯ２－Ａｇ－ＴｉＯ２－ＳｉＯ超薄多层膜的截面样品,并对其微观结构进行 ＴＥＭ, ＨＲＥＭ及纳米束 ＥＤＳ分析结果表明,薄膜各层厚度均匀,界面明锐、光滑 Ａｇ层由纳米晶组成,而 ＴｉＯ２和 ＳｉＯ层为非晶 Ａｇ在膜层中没有扩散或聚团,这也正是保证整个薄膜性能指标的一个重要因素     

Ti－Al系金属间化合物的高温热腐蚀

研究了Ｔｉ３ＡＬ，Ｔｉ３Ａｌ－Ｎｂ及ＴｉＡｌ金属间化合物在９００℃及９５０℃空气中当表面有（０．９Ｎａ，０．１Ｋ）２ＳＯ４盐膜存在时的高温热腐蚀行为．结果表明，Ｔｉ３Ａｌ，ＴｉＡｌ金属间化合物在９００、９５０℃遭受严重的热腐蚀．合金表面均没有形成单一的Ａ１２Ｏ３保护层，而是形成外层为富ＴｉＯ２层，内层为ＴｉＯ２、Ａ１２Ｏ３或Ｎｂ２Ｏ５的混合氧化物层，在氧化膜／合金基体界面形成一些硫化物．合金的腐蚀以电化学机制进行．硫化物的形成也促进了电化学反应的阳极过程．向Ｔｉ３Ａｌ中添加Ｎｂ可以显著地改善其热腐蚀性能，这归因于Ｎｂ促进富Ａｌ氧化物内层的形成．ＴｉＡｌ的耐蚀性能优于Ｔｉ３Ａｌ基合金．     

TiAlCr涂层对TiAl金属间化合物抗熔融硫酸盐热腐蚀的影响

研究了溅射ＴｉＡｌＣｒ 涂层对ＴｉＡｌ 金属间化合物抗硫酸盐热腐蚀性能的影响。结果表明,８５０ ℃时,９０ ％ Ｎａ２ＳＯ４ ＋ １０ ％ Ｋ２ＳＯ４ 中Ｔｉ５０Ａｌ 和Ｔｉ２４Ａｌ１４Ｎｂ３Ｖ 都遭受严重热腐蚀。ＴｉＡｌＣｒ 涂层能大大改善ＴｉＡｌ 金属间化合物的抗热腐蚀性能。带Ｔｉ５０Ａｌ１０Ｃｒ 涂层的Ｔｉ５０Ａｌ 表面形成一层完整致密的Ａｌ２Ｏ３ 膜, 涂层与基材之间无明显互扩散。带Ｔｉ５０Ａｌ１０Ｃｒ 涂层的Ｔｉ２４Ａｌ１４Ｎｂ３Ｖ 表面虽然也形成Ａｌ２Ｏ３ 膜, 但在其上面长出一些ＴｉＯ２ 瘤。这可能是涂层与基材之间的互扩散导致涂层中Ｔｉ 含量增加,Ａｌ 含量减少而生成ＴｉＯ２ 的结果。将涂层成分调整为Ｔｉ５０Ａｌ２０Ｃｒ 后, 带Ｔｉ５０Ａｌ２０Ｃｒ 涂层的Ｔｉ２４Ａｌ１４Ｎｂ３Ｖ 表面生成了连续的Ａｌ２Ｏ３ 膜, 其抗热腐蚀性能良好。     

负偏压对电弧离子镀复合TiAlN 薄膜的影响

采用电弧离子镀技术,以W18Cr4V高速钢为基体,调整基体负偏压,制得多个复合TiAlN薄膜试样,研究了基体负偏压对薄膜微观组织形貌、物相组成、晶格位向、硬度、厚度和沉积速率的影响。结果表明,过高或过低的负偏压会使得膜层表面不平整,显微硬度下降。当负偏压为200 V时,膜层的沉积速率最大;负偏压为150 V时,有利于薄膜(111)晶面的择优取向生长,且TiAlN膜的硬度最高。     

Structure and mechanical properties of Zr/TiAlN films prepared by plasma-enhanced magnetron sputtering

The purpose of this study was to investigate the effects of Zr interlayer on the structure and mechanical properties of TiAlN films, which were deposited on the M2 high-speed steel substrates by means of plasma-enhanced magnetron sputtering. The result shows that the crystal orientation of Zr/TiAlN films is similar to that of single-layered TiAlN films, but the difference is that AlN(111) of Zr/TiAlN films disappears completely. With respect to Zr interlayer, the texture coefficient of Zr/TiAlN films is approximately 1. Zr/TiAlN films exhibit a compact isometric structure, which is distinctly different from the columnar structure existing in the single-layered TiAlN films and Ti/TiAlN films. The hardness and H3/E*2 of Zr/TiAlN films are, respectively, enhanced to be 36.6 GPa and 0.147. With a few cracks emerging around the indention, the adhesion strength of TiAlN films is obviously advanced by adding Zr metal interlayer.     

ELID grinding and tribological characteristics of TiAlN film

This paper presents the results of electrolytic in-process dressing (ELID) grinding experiments performed on TiAlN film and characterization of the tribological characteristics of the produced films. In advanced films coated by physical vapor deposition, such as CrN and TiAlN, the low surface roughness required for attaining superior tribological characteristics is difficult to attain by use of only a coating process. ELID of grinding wheels improves wheel performance, enabling the attainment of specular finishes on brittle materials, with surface roughness on the nanometer scale (4 to 6 nm). In the present study, high-quality TiAlN film surfaces were fabricated by the ELID technique, typically achieving a surface roughness of around Ra 0.0024 μm by employment of a SD#30,000 wheel. Scanning electron microscopy reveals that ELID improved the finish, as indicated by the shape of grinding marks. Chemical element analysis by an energy-dispersed x-ray diffraction system suggests that ELID grinding formed an oxide layer in the machined surface of TiAlN film. Therefore, in addition to the highly smooth surface, an oxide layer formed by ELID grinding imparts superior tribological properties to ELID-ground TiAlN film.     

基体负偏压对TiAlN/TiN膜层组织成分及硬度的影响

采用多弧离子镀技术在40Cr基体上制备TiAlN/TiN复合膜层;利用金相显微镜、扫描电子显微镜和显微硬度仪研究基体负偏压对膜层硬度的影响.结果表明:基体负偏压对膜层性能有显著影响,过高或过低的基体偏压会使得膜层表面不平整,表面显微硬度降低.基体负偏压越高,膜层中Ti、Al原子的含量就越低.     

复合离子束制备氮化物多层膜的抗冲蚀性能

为了在TC4钛合金上获得抗冲蚀性能优良的膜层,利用金属蒸发真空多弧(Metal evaporation vacuum arc,MEVVA)离子源和阴极真空磁过滤弧复合离子束沉积技术在TC4钛合金基材表面制备Cr/Cr-N、Ti/Ti-N、Cr-Ti/Cr-Ti-N、Ti-Al/Ti-Al-N 4种体系的多层膜。采用努普显微硬度计、划痕仪、微粒喷浆冲蚀试验机、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、体式显微镜等仪器对不同体系膜层的力学性能及形貌进行测试表征,对比研究各膜层体系抗冲蚀性能的机理。结果表明:该技术制备的膜层致密、交替层结构明显;不同膜层体系的抗冲蚀性能差异较大,尤以二元金属及其氮化物交替复合多层膜具有较好的抗冲蚀性能,其中CrTi/Cr-Ti-N体系的膜层抗冲蚀性能相比基体提高10.1倍以上,其次为Ti-Al/Ti-Al-N、Ti/Ti-N、Cr/Cr-N,分别提高6.1倍、4.1倍和2.3倍。     

阴极电弧制备TiAlN薄膜工艺参数的正交分析研究

为深入理解不同工艺参数对阴极电弧制备TiAlN薄膜性质的影响重要性,文中设计了L9(34)正交试验表,研究了基体负偏压、N2流量、阴极弧流对TiAlN沉积速率、表面粗糙度的影响,给出了工艺参数优化组合。结果表明:负偏压对TiAlN薄膜的沉积速率影响最大,其次是N2流量、弧流;对表面粗糙度的影响次序则为N2流量、弧流、负偏压。薄膜沉积速率随N2流量的升高而增大,随负偏压增加先增加后降低,随弧流的增大变化不明显。薄膜表面粗糙度随N2流量的升高逐渐减小,随负偏压的增加而增加,随弧流的增大而增大。     

样品位置对多弧离子镀TiAlN薄膜表面质量的影响

采用多弧离子镀技术,在硅基体表面沉积TiAlN薄膜;固定试样与靶材间的距离,使试样表面与靶平面成0°、45°、60°、120°、135°、180°,研究偏转角度对薄膜表面质量的影响;固定试样与靶材的偏转角度(60°和120°),研究试样与靶材的距离(分别为240,265,295,325,350mm)对TiAlN薄膜质量的影响。采用三维白光干涉表面形貌仪、场发射环境扫描电子显微镜测试薄膜的表面粗糙度、表面形貌和厚度。结果表明:试样与靶材的偏转角度显著影响薄膜表面大颗粒的数量,而试样与靶材的距离则影响薄膜的厚度。TiAlN薄膜表面大颗粒物随偏转角度的增加明显减少,厚度随着试样与靶材距离的增加而减小。从靶材材料成分及蒸发出的粒子的分布、偏压电场下粒子的运动特性等方面讨论了基体和靶材的距离、偏转角度对薄膜沉积速率和大颗粒的影响机制。     

Nb+C����ע��Ź�����յ绡��TiAlN��Ĥ�о�

 利用MeVVA离子源技术对阴极磁过滤真空弧沉积的TiAlN薄膜进行了不同注入剂量的Nb及Nb+C离子注入。采用EDS、TEM、GIXRD、显微硬度等测试方法研究了离子注入剂量对于薄膜微观结构和性能的影响。结果表明,注入剂量为Nb5×1017 ions/cm2+C5×1017 ions/cm2时,Nb在TiAlN薄膜内的注入投影射程为130nm;在薄膜表层形成厚度约50nm的非晶与纳米晶的复合结构;在次表层,晶粒发生局部扭曲变形。随着离子注入剂量的增加,薄膜与基底的复合硬度由HV1900增加到HV3000,在高剂量离子注入条件下,薄膜的硬度提升更为显著。     

TiAlN硬质薄膜/涂层材料的研究进展

概述了TiAlN硬质薄膜/涂层材料的基本性质、应用及制备技术的发展。介绍了国内外利用磁控溅射法(MS)、空心阴极离子镀(HCD)、多弧离子镀等镀膜工艺制备TiAlN硬质薄膜材料的最新研究进展。TiAlN薄膜应用于切削加工、航空、航天和模具中的优良性能。     

添加Y对电弧离子镀TiAlN薄膜结构和摩擦磨损性能的影响

目的 为进一步提高电弧离子镀TiAlN薄膜的摩擦磨损性能,研究添加元素Y对CrNi3MoVA钢表面电弧离子镀TiAlN薄膜微观组织结构、硬度、弹性模量及摩擦磨损性能的影响。方法 采用Ti-50Al和Ti-49Al-2Y合金靶,利用电弧离子镀技术在CrNi3MoVA钢表面制备两种氮化物薄膜,利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别测试了两种薄膜的硬度、弹性模量和摩擦系数,并用SEM、TEM、EDS、GIXRD分析了两种薄膜磨损前后的形貌、成分、相结构。结果 添加Y降低了TiAlN薄膜的晶粒尺寸,使其由柱状晶结构转变为近似等轴晶结构。TiAlYN薄膜的硬度较TiAlN薄膜提高了约25%,其弹性模量与TiAlN薄膜相近。与Si3N4对磨时,在加载载荷为20 N、往复行程为10 mm、往复速率为400 r/min的条件下,TiAlN薄膜的稳定摩擦系数为0.70~0.75,而TiAlYN薄膜的稳定摩擦系数为0.60~0.65,TiAlYN薄膜的磨损率较TiAlN薄膜的磨损率减小了约47%。TiAlN薄膜与TiAlYN薄膜的主要磨损机制均为刮擦磨损,TiAlN薄膜的失效机制主要是脆性裂纹导致的剥落。结论 添加Y对TiAlN薄膜具有明显的减摩耐磨作用,并提高了TiAlN薄膜在摩擦磨损过程中的抗开裂和抗剥落性能。