磁控溅射TiAlSiN膜的抗氧化性能

目前,针对TiAlN和TiAlSiN薄膜在800~1 000℃高温氧化时的硬度及抗氧化性能研究较少。利用磁控溅射技术,在高速钢W18Cr4V表面制备了TiAlN和TiAlSiN薄膜,当Al靶功率为100 W、Si靶溅射电流为0.20 A时,TiAlSiN薄膜硬度及弹性模量达到最大值,对此条件下的膜层进行了大气高温氧化试验。采用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等检测手段,研究了800,900,1 000℃下2种薄膜的抗氧化性。结果表明:经相同温度氧化处理后,TiAlSiN薄膜的表面粗糙度明显小于TiAlN薄膜的;在TiAlN中引入Si元素形成Si3N4包裹TiN纳米晶的复合结构,抑制了膜层中裂纹的形成,使TiAlSiN薄膜在相同氧化温度下的抗氧化性能比TiAlN薄膜更加优异。     

TiAlN/VN纳米多层膜的微结构与力学和摩擦学性能

采用反应磁控溅射制备了TiAlN/VN纳米多层膜, 并使用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、纳米压痕仪和多功能摩擦磨损试验机对多层膜的微结构与力学和摩擦学性能进行了表征和分析。研究结果表明: 不同调制周期的TiAlN/VN多层膜均呈典型的柱状晶生长结构, 插入VN层并没有打断TiAlN涂层柱状晶的生长。在一定调制周期下, TiAlN/VN纳米多层膜中的TiAlN和VN层之间能够形成共格生长结构, 其硬度和弹性模量相比于TiAlN单层膜均有显著提升, 其中, TiAlN (10 nm)/VN (10 nm)的硬度和弹性模量最大增量分别达到39.3%和40.9%。TiAlN/VN纳米多层膜的强化主要与其共格界面生长结构有关。另外, TiAlN单层膜的摩擦系数较高(~0.9), 通过周期性地插入摩擦系数较低的VN层能够使得TiAlN的摩擦系数大大降低, TiAlN/VN纳米多层膜的摩擦系数最低为0.4。     

偏压梯度TiAlN涂层高温氧化与抗高温粒子冲蚀性能

采用连续偏压的沉积工艺与磁过滤阴极真空弧技术在TC4钛合金表面成功制备偏压梯度TiAlN涂层，对涂层的高温氧化性能与抗高温粒子冲蚀性能分别进行了考核，并对考核前后涂层的表面形貌、成分、相结构变化，以及冲蚀损伤特征进行了测试与表征。结果表明，400℃高温氧化后偏压梯度TiAlN涂层表面颜色加深，且保持完整平滑，无明显损伤；偏压涂层表面氧原子分数为20.9%,质量增加为0.81μg/mm²,偏压涂层结构更加致密，抑制氧元素向内扩展，抗氧化性能较bias-50 TiAlN涂层更佳。400℃下高温粒子冲蚀条件下，偏压梯度TiAlN涂层在30°与90°冲蚀角度下的冲蚀率分别为0.26 mg/g、0.24 mg/g,低于bias-50 TiAlN涂层，表现出更加优异的抗高温粒子冲蚀性能；在400℃条件下，钛合金基体与TiAlN涂层未发生明显的氧化损伤，高温粒子冲蚀损伤均为冲蚀主导机制。     

弧电流对多弧离子镀TiAlN涂层表面形貌和性能的影响

为优化TiAlN涂层的沉积参数,采用多弧离子镀技术在不同弧电流条件下于锆合金表面制备TiAlN涂层。利用扫描电子显微镜、能量色散X射线谱、高温热处理炉、划痕仪和X射线衍射仪分析弧电流对TiAlN涂层表面形貌、元素成分、高温抗氧化性、膜基结合力及物相结构的影响。结果表明:随着弧电流的升高,TiAlN涂层表面大颗粒数目逐渐增多,但涂层变得更加致密、孔隙率逐渐降低;弧电流为70 A时所制备的涂层高温抗氧化性能最好;膜基结合力随着弧电流的增加呈现出先增大后减小的趋势,弧电流为60 A时所制备的涂层膜基结合力最大,为32 N;弧电流为50 A时,涂层中物相Ti3AlN在(111)晶面、物相AlN在(100)晶面表现出择优取向。     

TiAlN涂层材料的制备及性能研究

采用独立靶材在YG6硬质合金上以电弧离子镀工艺制备了TiAlN涂层,研究了钛靶弧流对涂层的微观形貌、成分和性能的影响,对TiAlN涂层的膜基结合强度及高温抗氧化性能进行了测试分析,并将TiAlN涂层的YG6硬质合金刀具与未涂层的YG6硬质合金刀具对T12工模具钢(50HRC)进行对比切削试验。结果表明:钛靶弧流为60～70A时,涂层具有较理想的表面结构,膜基结合力较好,可达44N;钛靶电流对涂层中N含量的影响不大,对Al及Ti含量有较明显的影响。在干式切削条件下,TiAlN涂层刀具的使用寿命是未涂层刀具的3倍。     

TiAlN/TiN纳米多层膜的微结构与力学性能

采用多靶反应磁控溅射制备了一系列TiAlN层厚固定,TiN层厚在一定范围内连续变化的不同调制结构的TiAlN/TiN纳米多层膜,并使用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、纳米压痕仪和CETR-UMT-3型多功能摩擦磨损试验机对多层膜的微观结构和力学性能进行了表征和分析。研究结果表明:TiAlN/TiN纳米多层膜形成了周期性良好的成分调制结构,其中TiN层的插入并没有打断TiAlN层的柱状晶生长。在一定的调制周期下,TiN层和TiAlN层能够形成共格外延生长结构,多层膜呈现硬度异常升高的超硬效应,当TiN层厚约为1.6 nm时多层膜的硬度达到最大值50 GPa,并具有相比于TiAlN单层膜更低的摩擦系数。进一步增加TiN层厚,由于多层膜共格界面结构的破坏,多层膜的硬度随之降低。     

TiAlN涂层材料的制备及性能研究

采用独立靶材在YG6硬质舍金上以电弧离子镀工艺制备了TiAlN涂层，研究了钛靶弧流对涂层的微观形貌、成分和性能的影响，对TiAlN涂层的膜基结合强度及高温抗氧化性能进行了测试分析，并将TiAlN涂层的YG6硬质合金刀具与未涂层的YG6硬质合金刀具对T12工模具钢（50HRC）进行对比切削试验。结果表明：钛靶孤流为60-...     

占空比对磁控溅射TiAlN薄膜性能影响的实验研究

采用中频孪生磁控溅射技术,通过调整薄膜沉积过程中占空比大小,制备TiAlN薄膜。并对不同占空比条件下制备的TiAlN薄膜的表面形貌、膜厚、硬度与耐腐蚀性能进行测试与分析,得出占空比变化对磁控溅射TiAlN薄膜性能的影响。     

直流反应磁控溅射法制备氮化钛薄膜

研究了采用直流反应磁控溅射法制备TiN薄膜的工艺条件。研究发现：在保持其它工艺参数不变的条件下,溅射的TiN薄膜在不同温度区域存在的物相不同,薄膜的主要成分是多晶立方相TiN,240℃附近是薄膜择优取向由（111）向（200）转变的临界点。随着基底温度升高,薄膜表面粗糙度先变小后变大,沉积最佳基底温度值是330℃,该温度下薄膜的粗糙度最小,膜层致密均匀,没有大尺寸缺陷且光洁度好。     

壳聚糖-聚乙烯醇共混物/聚丙烯腈复合纳滤膜的研究

以壳聚糖和聚乙烯醇共混物溶液为铸膜液,涂敷在聚丙烯腈超滤膜上,以戊二醛为交联剂,制备了荷正电壳聚糖-聚乙烯醇共混物/聚丙烯腈复合纳滤膜.探讨了交联时间、交联温度、交联剂浓度、铸膜液浓度等因素的影响,采用单因素实验确定了最佳制膜条件为:以1.5%(质量分数)的壳聚糖和聚乙烯醇共混液为铸膜液,50℃下干燥2h,在戊二醛与无水乙醇质量比为0.75∶50的体系中交联,在40℃水浴中交联4h,50℃下热处理15min.在温度为25℃,流速为30L/h,操作压力为1.0MPa时,对复合膜的性能进行了测试,分别探讨了操作压力和料液类型等因素与膜性能的关系.其纯水渗透系数为5.80L/(h·m2·MPa).对1000mg/L NaCl、MgCl2、MgSO4和Na2SO4的截留率分别为63.50%、94.30%、81.00%、32.70%,通量分别为3.10、3.65、2.40、2.70L/(h·m2).对不同类型无机盐的截留顺序为MgCl2＞MgSO4＞NaCl＞Na2SO4,呈现阳离子型复合纳滤膜的截留特征.流动电位曲线进一步说明了该复合膜荷正电性,其电压渗系数β为5.68mV/Pa.通过扫描电镜对膜的结构进行了表征,显示了该膜的复合结构.     

多弧离子镀TiAlN薄膜的制备及其抗氧化性能

目前,关于氮氩比对TiAlN薄膜高温抗氧化性能影响的研究较少。采用多弧离子镀技术在M2高速钢上沉积TiAlN薄膜,利用SEM、XRD等方法研究氮氩流量比对薄膜组织结构、表面形貌和抗氧化性的影响。结果表明:TiAlN薄膜呈δ-TiN面心立方晶体结构;随着氮氩流量比的提高,薄膜表面熔滴数量显著下降,膜层表面更加平整光滑,相结构的择优取向发生改变,硬度先增大后趋于稳定,表面氧化物含量逐渐下降;当氮氩流量比为9∶1时,所得TiAlN薄膜在800℃氧化温度下,其表面会生成一层致密的Al_2O_3保护膜,有效阻止了薄膜被进一步氧化,具有良好的抗氧化性能。     

添加Y对炮钢表面电弧离子镀(Ti,Al)N薄膜氧化性能的影响

利用电弧离子镀技术,在炮钢表面沉积TiAlN和TiAlYN两种薄膜,研究添加1%(原子分数)Y对(Ti,Al)N薄膜氧化性能的影响。两种沉积薄膜的样品在空气中850℃下氧化10h,用SEM、EDAX和XRD分别分析两种薄膜的形貌、成分及相组成。结果表明,在空气中850℃下氧化10h后,两种薄膜的氧化产物均为Al2O3和TiO2的混合氧化物;TiAlN薄膜的动力学曲线呈近似直线规律,而TiAlYN薄膜动力学曲线符合抛物线规律;前者表面氧化物晶粒粗大,而后者表面氧化物晶粒细小,且氧化膜厚度不足前者的一半;添加Y可以减少膜层表面液滴的数量,提高膜层的抗氧化性能。     

制膜工艺条件对PVC/SPES共混膜性能的影响

采用溶剂-非溶剂扩散致相分离的方法,在不同制膜条件下(铸膜液聚合物含量、铸膜液温度、凝胶浴温度和凝胶浴组成)制备了PVC/SPES共混膜,并对膜的纯水通量、截留率、断裂强度、耐污染性能和膜的断面结构等性能进行了测试,从而探讨制膜工艺条件对PVC/SPES共混膜微观结构及性能的影响.通过对不同聚合物含量的共混膜的纯水通量、截留率、机械性能和耐污染性能测试比较,得到PVC/SPES共混膜的最佳制膜条件:聚合物质量分数为16％,铸膜液温度为70℃,凝胶浴温度为20℃,凝胶浴为纯水.     

锆合金表面镀Cr/TiAlN涂层的抗高温水蒸气氧化性能研究

利用多弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备了Cr+TiAlN复合涂层。采用多种分析手段研究了涂层在1200℃高温水蒸气环境下的抗氧化性能。利用X射线衍射分析涂层的物相成分;利用扫描电镜观察涂层表面的微观形貌;利用能谱对涂层元素种类与含量进行分析;采用自动划痕仪对涂层的力学性能进行检测。结果表明:多弧离子镀膜层表面均匀平整、致密度大,但存在一定数量的微孔洞及大颗粒。镀有Cr/TiAlN涂层试样的氧化速率远低于原始锆合金的氧化速率,抗高温水蒸气氧化性能优于原始Zr-4合金,且单位面积的氧化增重量仅为原始Zr-4合金的36%。划痕实验结果表明,膜基结合力为26 N,膜基结合性能良好。     

PCVD-TiN,TiAlN及TiSiN涂层的抗高温氧化性能

研究了用PCVD法所制备的TiN,TiAlN和TiSiN硬质涂层的抗高温氧化性能及TiN涂层在双氧水介质中的抗氧化性能。结果表明,TiAlN,TiSiN涂层在空气中的抗高温氧化温度达700℃以上,TiN涂层可达600℃。在双氧水介质中,PCVD－TiN涂层仍具有较强的抗氧化能力,且优于PVD－TiN涂层。     

运行条件对家用型净水机中反渗透膜性能的影响

研究了进水pH值、原水回收率、膜前压力、进水盐浓度、进水水温、进水余氯浓度等运行条件对家用净水机中反渗透膜性能的影响.家用净水机适宜的运行条件为:pH值在6～8,原水回收率为15%～50%,膜前压力维持在0.4～0.6 MPa,进水温度保持在15～30℃.     

微量不同Ag含量TiAlAgN-TiSiN复合涂层微观结构及磨损性能的研究

实验采用电弧离子镀技术利用Ti_(50)Al_(49)Ag_1、Ti_(50)Al_(45)Ag_5和Ti_(50)Si_(20)合金靶复合沉积制备了不同Ag含量的TiAlAgN-TiSiN复合涂层。利用球-盘式摩擦磨损试验机研究了室温、200、400、600℃等温度下的摩擦学性能;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、表面轮廓仪、划痕仪对磨损前后涂层的表面形貌、微观结构、硬度及涂层结合力进行分析。结果表明:TiAlAgN-TiSiN(0.10%(原子分数)Ag)、TiAlAgN-TiSiN(0.25%Ag)涂层的厚度分别为为5.78、7.06μm,硬度分别为2649.9 (Hv0.2)、2361.0 (Hv0.2);不同Ag含量的TiAlAgN-TiSiN涂层的衍射峰位都对应于面心立方TiAlN,择优取向均为为N(220)面。两种涂层在不同温度下的磨损机理主要为黏着磨损为与磨粒磨损。室温及600℃时TiAlAgN-TiSiN(0.12%Ag)涂层比TiAlAgN-TiSiN(0.25%Ag)更耐磨,400℃时两涂层耐磨效果最佳。此外,当Ag含量在0%～1%范围内增加时,涂层的结合力不断增加。     

一种TiAlN多层膜制备新方法

采用自行设计制造的离子束联合溅射系统,将磁控溅射与离子注入技术相结合,在镁合金表面形成多层TiAlN强化膜.用金相显微镜、X射线衍射仪、原子力显微镜、摩擦磨损仪等手段,研究了多层膜的表面形貌、结构和性能.结果表明,TiAlN膜膜表面光滑致密、孔隙率大大降低,粗糙度为42.28nm,由TiAlN强化相组成;成膜后耐磨性有所提高,但摩擦系数变化不大,未达到减摩作用.     

退火对大厚度TiAlN涂层力学性能影响的研究

对不同温度真空退火的大厚度TiAlN涂层(厚度为65.3μm)的硬度、结合强度、残余应力、摩擦磨损等力学性能进行了系统的研究,以揭示真空退火工艺对大厚度涂层力学性能的影响规律。结果表明,随着退火温度增加,涂层应力得到释放,600℃退火后全膜厚平均应力降至-0.154 GPa,应力沿层深分布更加均匀,涂层硬度逐渐下降,但仍保持较高硬度值,膜基结合强度增强,磨损率略有上升。     

中频磁控溅射沉积DLC/TiAlN复合薄膜的结构与性能研究

采用中频非平衡磁控溅射沉积工艺,并施加霍尔离子源辅助沉积,在高速钢W18Cr4V及单晶硅基体上制备了梯度过渡的DIE/TiAlN复合薄膜.利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、显微硬度计、摩擦磨损仪等分析检测仪器对DLC/TiAlN复合薄膜的表面形貌、晶体结构、显微硬度、耐磨性等性能进行了检测分析.实验及分析结果表明:DLC/TrAlN薄膜平均膜厚为1.1μm,由于薄膜中的Al含量较多,使得复合薄膜的表面比DLC薄膜的表面要粗糙一些;通过对复合薄膜表层的XPS分析可知,ID/IG为2.63.由XPS深层剖析可知,DLC/TiAlN薄膜表层结构与DLC薄膜基本相同,里层则与TiAlN薄膜相似.在梯度过渡膜中,复合膜层之间的界面呈现为渐变过程,结合的非常好.DLC/TiAlN薄膜的显微硬度为2030 HV左右.与DLC薄膜显微硬度接近,低于TiAlN薄膜的显微硬度.但是DLC/TiAlN薄膜的耐磨性要好于TiAlN薄膜和DLC薄膜;DLC/TiAlN薄膜的耐腐蚀性能略好于DLC薄膜.