c-AlN的生长对AlN/(Ti,Al)N纳米多层膜力学性能的影响

采用反应磁控溅射制备了具有不同调制周期的AlN／(Ti，Al)N纳米多层膜，研究了亚稳相立方氮化铝(c—AlN)在纳米多层膜中的生长条件及其对薄膜力学性能的影响．结果表明：在小调制周期下AlN以立方结构存在，并与(Ti，Al)N层形成同结构共格外延生长，使纳米多层膜产生较大的品格暗变．与此相应，AlN／(Ti，Al)N纳米多层膜硬度和弹性模量随调制周期的减小呈单调上升的趋势，当调制周期小于8～10nm时其增速明显增大，并在调制周期为1．3nm时达到最高硬度29．0GPa和最高弹性模量383GPa,AlN／(Ti，Al)N纳米多层膜的硬度和弹性模量在小调制周期时的升高与亚稳相c—AlN的产生并和(Ti，Al)N形成共格结构有关。     

多弧离子镀(Ti,Al,Zr)N多元超硬梯度膜的制备及力学性能研究

采用多弧离子镀技术并使用合金靶Ti-Al-Zr制备(Ti,Al,Zr)N多元超硬梯度膜。利用扫描电镜、X衍射仪对(Ti,Al,Zr)N膜层表面、断面形貌、成分、结构进行观察测定;系统考察了沉积工艺对(Ti,Al,Zr)N膜层质量、膜/基附着力和硬度的影响;并对膜层抗热震性进行了研究。通过与TiN,(Ti,Al)N,(Ti,Zr)N等硬质膜进行比较,发现采用Ti-Al-Zr合金靶制备的(Ti,Al,Zr)N多元梯度膜有更高的硬度和膜/基附着力,硬度可达4000 HV,实现了从硬质膜到超硬膜的转变;膜/基附着力大于200 N,同时对沉积工艺有较强的适应性。     

硬质合金表面TiAlZrCr/(Ti,Al,Zr,Cr)N梯度膜的微结构与力学性能

采用多弧离子镀技术,使用Ti-Al-Zr合金靶和Cr单质靶,在wc-8％co硬质合金基体上制备了TiAlZrCr／(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元梯度膜.分析了梯度膜的成分、结构和微观组织,并研究了梯度膜的显微硬度和膜／基结合力.研究结果表明,该多组元梯度膜为Bl-NaCl型的TiN面心立方结构;薄膜的成分是以TiAlZrCr合金为过渡层的(Ti,Al,Zr,Cr)N梯度膜;薄膜的组织致密均匀,是典型的柱状晶结构;沉积偏压为-50～-200V时,梯度膜均可获得比(Ti,Al,Zr,Cr)N单层膜更高的硬度(最高值为HV4000)和膜／基结合力(临界载荷大于200 N).     

多弧离子镀(Cr,Ti,Al,Zr)N多组元超硬梯度膜的结构及性能

(Cr,Ti,Al,Zr)N梯度膜性能优异。采用多弧离子镀技术,使用Ti-Al-Zr合金靶和Cr单质靶在高速钢表面制备(Cr,Ti,Al,Zr)N多元超硬梯度膜,利用扫描电镜、能谱、X射线衍射仪、硬度计、划痕仪对膜层形貌、成分、结构、硬度、附着力进行分析,并通过热震性能试验考察了膜层的抗热震性能。结果表明:制备的膜层为面心立方结构,择优生长取向为(220)面;与TiN,(Ti,Al)N,(Ti,Cr)N,(Ti,Al,Zr)N等硬质膜相比,制备的(Cr,Ti,Al,Zr)N多元梯度膜具有更高的硬度和膜/基附着力,硬度可达4400HV,膜/基附着力大于200N,实现了从硬质膜到超硬膜的转变;膜层中N含量梯度可有效减少应力集中,Cr,Al含量的增加有利于提高膜层抗热震性能;负偏压对膜层硬度影响较大,对膜层成分、结构、抗热震性能影响较小,对膜/基附着力基本无影响。     

多弧离子镀Ti(C,N)/TiN多元多层膜研究

在LF6防锈铝的基体上采用多弧离子镀技术沉积了Ti(C，N)／TiN／Ti(C，N)/TiN／TiN(C，N)／TiN六层多元多层膜，并对其组织结构与性能进行了研究。结果表明：多元多层膜表面膜层均匀，未出现龟裂现象；膜与基体之间形成了纳米级厚度的Al3Ti新相层，说明膜与基体间的结合存在化学键合，结合强度良好，划痕临界载荷达79N。显微硬度达HV0．11911．0，与基体相比，其表面显微硬度提高了近20倍，耐磨性提高了10倍以上，但摩擦因数较高(μ＝0．66)，粘着对偶件磨损，使对偶件磨损较严重。     

多弧离子镀TiN/TiCrN/CrN多元多层复合膜的制备及性能研究

采用XH-800多弧离子镀设备在硬质合金刀具表面制备TiN/TiCrN/CrN多元多层复合膜.利用XRD、SEM、显微硬度计、多功能材料表面性能测试仪等对其组织结构与性能进行了研究.结果表明:膜层表面均匀,未出现龟裂现象,色泽光亮度好;膜的相结构组成为TiN和Cr2N,随着Cr靶电流的增大,TiN的择优取向由(200)向(111)转变,膜层出现单质Cr;膜层厚度为5.02μm,具有明显多层特征;显微硬度2536 HV;结合力65 N.     

TiN/AlN纳米多层膜的调制周期及力学性能研究

采用一种新型的离子束辅助非平衡反应磁控溅射设备制备了TiN/AlN纳米多层复合膜.采用XRD衍射、TEM、显微硬度计和干涉显微镜对TiN/AlN纳米多层膜的微结构和力学性能进行了表征.结果表明TiN/AlN多层膜有良好的周期;调制结构影响薄膜的择优取向,薄膜整体表现出硬度增强的效果,硬度随调制周期的变化而变化并在调制周期为7.5 nm时达到最大值.     

辉弧共溅射Ar/N2流量比对TiN薄膜结构及硬度的影响

采用辉光弧光协同共放电混合镀方法在A3碳钢基体上沉积氮化钛薄膜,通过改变Ar/N2流量比,研究Ar/N2流量比对TiN薄膜结构及硬度的影响。X射线衍射谱图表明制备的TiN有明显的(111)晶面择优取向;Ti2p的X射线光电子谱谱峰拟合分析表明Ti2p1/2峰和Ti2p3/2峰均有双峰出现,可知氮化物中的Ti存在不同的化学状态,整个膜层是由TiN,TiO2,TiNxOy化合物组成的复合体系,Ar/N2流量比影响各成分的含量。对比硬度的变化和组成成分之间的关系发现,膜层硬度随着含TiN量的增多而增大,当Ar/N2流量比为3∶1时,硬度最大。     

TiN／AIN纳米多层膜的调制周期及力学性能研究

采用一种新型的离子束辅助非平衡反应磁控溅射设备制备了TiN／AlN纳米多层复合膜。采用XRD衍射、TEM、显微硬度计和干涉显微镜对TiN／AlN纳米多层膜的微结构和力学性能进行了表征。结果表明：TiN／AlN多层膜有良好的周期；调制结构影响薄膜的择优取向，薄膜整体表现出硬度增强的效果，硬度随调制周期的变化而变化并在调制周期为7、5nm时达到最大值。     

电弧离子镀梯度（Ti，Al）N涂层的结构与机械性能研究

采用电弧离子镀（AIP）技术，在航空发动机压气机用1Cr11Ni2W2MoV不锈钢上沉积了TiN涂层、（Ti，Al）N涂层和梯度（Ti，Al）N涂层。运用带能谱的扫描电镜（SEM／EDAX）、电子探针（EPMA）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度仪、多功能摩擦磨损实验机等仪器和热震实验对上述涂层的结构、机械性能和基体与涂层的结合性能进行了研究。结果表明，梯度涂层的Al含量由涂层／基体界面向涂层表面逐渐增多，内层Al含量为3％（原子分数），外层Al含量为47％（原子分数）；梯度涂层具有Bl型（NaCl）单相结构和（220）择优取向；梯度涂层的硬度和耐磨与（Ti，Al）N涂层相近，且明显高于TiN涂层，结合性能优于（Ti，Al）N涂层。     

(Ti,Al,Zr)N多元氮梯度硬质反应膜的组织结构和性能

采用多弧离子镀技术和Ti-Al合金靶及Zr单质靶的组合,在高速钢基体上制备了(Ti,Al,Zr)N多元N梯度硬质反应膜.分别用扫描电镜、X射线衍射仪观察测定(Ti,Al,Zr)N梯度膜膜层的表面、断面形貌、成分以及相结构,研究了(Ti,Al,Zr)N多元氮梯度硬质反应膜的组织结构和性能.结果表明,与TiN、(Ti,Al...     

射频磁控溅射(Ti,Al)N薄膜性能的研究

采用射频磁控溅射，用Al靶和Ti靶同时溅射沉积（Ti，Al）N薄膜。研究表明：不同Al靶功率沉积的薄膜中始终存在面心立方结构（B1型），当Al靶功率大于250W薄膜中面心立方结构（B1型）和六方结构（B4型）共存。随Al成分的增加，B1型结构晶格常数减小，薄膜择优取向由B1型（111）向B4型（002）转变。薄膜表面随Al靶功率增加分别呈岛状、纤维状和柱状增长。（Ti，Al）N薄膜的硬度随Al靶功率的增加呈上升趋势。等离子体发射光谱分析显示，在相同工艺条件下Al靶比Ti靶先进入非金属态溅射模式，导致在相同功率下Al溅射速率低于Ti溅射速率。     

直流磁控溅射(Ti、Al)N硬化膜的研制

本文介绍单靶直流磁控溅射三元复合(Ti,Al)N硬化膜的研制结果。制得的Ti_(0.5)Al_(0.5)N腹具有(111)面择优取向Bl NaCl立方结构,显微硬度达到2700kg/mm~2,并具有良好的抗氧化性和抗酸腐蚀性。文中着重讨论了沉膜过强中氮分压、基片负偏压以及基片温度对薄膜显微硬度、形貌、晶粒尺寸和晶格常数的影响。     

铝合金等离子体基离子注入形成AlN/TiN层结构研究

用X射线光电子能谱和小掠射角X射线衍射研究了铝合金LY12等离子体基离子注入形成的AlN/TiN改性层的结构。结果表明 ,N和Ti能注入铝合金表面 ,N在注入层呈类高斯分布 ,而Ti沿注入方向呈梯度递减。后注入的Ti和N对先注入的N的含量和分布有重要影响。同时注入Ti和N ,能在试样表面形成一层稳定的Ti,N层。所形成的AlN/TiN改性层主要由TiO2 ,TiN ,TiAl3 ,Al2 O3 ,AlN相组成     

铝合金等离子体基离子注入形成AlN／TiN层结构研究

用X射线光电子能谱和小掠射角X射线衍射研究了铝合金LY12等离子体基离子注入形成的AlN/TiN改性层的结构。结果表明,N和Ti能注入铝合金表面,N在注入层呈类高斯分布,而Ti沿注入方向呈梯度递减。后注入的Ti和N对先注入的N的含量和分布有重要影响。同时注入Ti和N,能在试样表面形成一层稳定的Ti,N层。所形成的AlN/TiN改性层主要由TiO2,TiN,TiAl3,Al2O3,AlN相组成。     

多弧离子镀(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元氮化物膜的研究

采用多弧离子镀技术,使用Ti Al Zr合金靶和Cr靶,在W18Cr4V高速钢基体上沉积(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元氮化物膜.利用扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对薄膜的成分、结构和微观组织进行测量和表征;利用划痕仪、显微硬度计测评薄膜的力学性能.结果表明,获得的多组元氮化物膜仍具有B1 NaCl型的TiN面心立方结构;薄膜的成分除-50V偏压外,其它偏压下的变化均不明显;增大偏压可减少薄膜表面的液滴污染,提高薄膜的显微硬度及膜/基结合力,最高值可分别达到HV3300和190N.     

铝合金Ti(C,N)/TiN多元多层膜与阳极氧化膜性能比较

分别采用多弧离子镀技术及阳极氧化技术在LF6防锈铝基体表面制备了Ti(C,N)/TiN/Ti(C,N)/TiN/ Ti(C,N)/TiN六层多元多层膜及阳极氧化膜,并对比考察研究了该两种膜的力学性能和摩擦学性能,结果表明:多元多层膜与阳极氧化膜划痕临界荷载分别为76N,60N;显微硬度分别为HV0.251404,HV0.25520;二者摩擦系数都较高,分别为0.66,0.76;都使对偶件磨损;但与传统的阳极氧化膜相比,多元多层膜硬度与耐磨性都提高了近2倍,且其摩擦曲线平滑,呈稳定磨损状态,而阳极氧化膜摩擦曲线呈跳跃状,呈非稳定磨损状态.     

真空阴极离子镀法制备Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜

过去,在不锈钢上沉积10μm以上多元多层软硬交替Ti/TiN/Zr/ZrN厚膜用以提高材料耐腐蚀性能的报道不多.采用阴极电弧离子镀结合脉冲偏压的方法制备了厚度选15 μm的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜.运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计、划痕仪等考察了多层膜的形貌、厚度、相组成、硬度以及膜/基结合力,并利用电化学方法评价了基体、单层TiN薄膜以及多层膜的电化学腐蚀性能.结果表明:制备的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜界面明晰、结构致密、晶粒细小;膜/基结合力大于70 N,显微硬度达28 GPa;多层膜比单层TiN膜在提高1Cr11Ni2W2MOV基体的抗腐蚀能力方面具有更显著的作用.     

氮离子束轰击对电弧离子镀TiN膜层的作用

电弧离子镀膜层中"大颗粒"的存在,降低了膜层质量,限制了其进一步应用.采用俄罗斯UVN 0.5D2I离子束辅助沉积电弧离子镀设备,对高速钢W18Cr4V上沉积的TiN膜层进行了氮离子束轰击.结果表明:TiN膜层表面"大颗粒"完全消失,凹坑浅而平整,粗糙度降低.膜层中较软的Ti和Ti2N向TiN转变,TiN(111)取向逐渐减弱,而(200)取向逐渐增强.膜层的显微硬度由原来的1 980 HV1N升高到2 310HV1N.     

Al含量对真空电弧沉积ZrAlN薄膜性能的影响

利用等离子体辅助电弧沉积技术在高速钢片和单晶硅片P(100)上沉积ZrAlN多元薄膜,利用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射对薄膜进行了结构和形貌表征,利用显微硬度计、摩擦磨损试验仪对薄膜的性能进行了检测,并研究了铝含量对薄膜组织结构、形貌、显微硬度及耐磨性能等的影响.结果表明:ZrAlN多元薄膜有(111)面的择优取向,随Al含量的增加,(111)衍射峰的位置向小角度偏移,当Al原子分数大于3%时,薄膜中出现AlN相;随着Al含量的增加,薄膜的硬度和耐磨损性能先增加后降低,在Al原子分数为3%时,获最高硬度1570 HV0.5N和最小磨痕宽度93μm,这是薄膜中Al含量不同引起晶体结构变化造成的.