Ni-P/Ti/DLC多层膜的摩擦磨损性能

目的研究摩擦速度、载荷及加热温度对Ni-P/Ti/DLC多层膜摩擦磨损性能的影响。方法用化学镀镍磷工艺在模具钢基体表面镀上Ni-P层作切削层,采用过滤阴极真空电弧(FCVA)技术分别沉积Ti过渡层和DLC保护层。通过摩擦磨损实验,评价该多层膜的摩擦磨损性能。利用纳米压痕测试和拉曼光谱检测,研究该多层膜在不同加热温度下的硬度、弹性模量和结构成分。利用扫描电镜及表面轮廓仪分别对该多层膜的磨痕形貌和横截面轮廓进行分析。结果随着摩擦速度的增大,Ni-P/Ti/DLC多层膜的摩擦系数呈下降趋势,磨损率和磨损体积呈先减后增的趋势。不同载荷下的摩擦系数变化幅度较小,磨损率和磨损体积随着载荷的增大呈增加的趋势。随着加热温度的升高,摩擦系数呈下降趋势,磨损率和磨损体积呈先增后减的趋势。此外,随着加热温度的升高,多层膜表层DLC膜中石墨相逐渐增多,硬度和弹性模量随之呈先增后减的趋势。结论较高摩擦速度下,多层膜表层DLC膜石墨化趋势增强,摩擦系数变化幅度较大,且表面磨痕宽度和深度显著增加,磨损加剧。多层膜中软质的Ti金属层和硬质的DLC层,能有效提高多层膜在高载荷下的摩擦磨损性能。随着加热温度的升高,多层膜表层DLC膜中石墨相逐渐增多,摩擦过程更易生成转移膜。     

复合梯度膜层摩擦磨损性能研究

应用离子渗氮与多弧离子镀复合技术,在40Cr基体上制备Ti0.33Al0.67N复合膜层,对梯度Ti0.33Al0.67N膜层与其他膜层的摩擦磨损性能进行了研究与对比。结果表明,Ti0.33Al0.67N膜层具有良好的耐磨损性能,是适合在高温环境下采用的耐磨涂层。     

多层梯度结构对TiAlSiN涂层摩擦磨损性能的影响

为提高304不锈钢耐磨损性能,采用磁过滤阴极弧等离子体沉积的方法制备TiAlSiN多层梯度涂层,研究多层梯度结构对涂层摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕仪和划痕仪等方法对涂层的表面形貌、物相结构以及力学性能进行表征,并通过MST-3001摩擦磨损试验仪测试不同结构涂层的摩擦磨损性能。结果表明:与TiAlSiN单层涂层相比,TiAlSiN多层梯度涂层具有更高的结合力和韧性;两种涂层的摩擦因数和磨损率都远小于304不锈钢,其中TiAlSiN多层梯度涂层具有比单层涂层更低的磨损率,磨损率由2.6×104μm3/(N·m)降至8.5×103μm3/(N·m),降低了67.8%,TiAlSiN多层梯度涂层磨痕表面光滑致密,主要磨损机制为轻微粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损的协同作用。     

磁控溅射制备Fe／Ti多层膜的结构和磁性

用磁控溅射技术制备了系列Fe／Ti纳米多层膜，周期调制在2．2-24．0nm；用透射电镜和小角，高角X射线衍射分别研究了样品的结构；用振动样品磁强计和Mossbauer谱研究了样品的磁性，发现铁层厚度在2nm附近时存在铁磁性面心立方γ-Fe，样品的易磁化方向平行于膜面；随调制周期增大，样品的饱和磁化强度增加，矫顽力下降且与结晶状态有关。     

Pt／Co／Pt／Ni多层膜的结构与磁性

为了改变Pt/Co多层膜的磁光特性与磁性,插入与第三元素层是有效途径之一。我们研究表明,插入Ni可导致居里温度Tc的下降。所插的层最佳厚度为0．3－1．0nm,X射线衍射实验表明,插入Ni层后的样品具有良好的成层结构。Pt（111）峰与Co(111）峰的位置分别比纯Pt/Co相应的峰略向左移和向右移,这证明面间距分别是增大和缩小。磁性测定,由于Ni层的插入磁光克尔角θk略有增高,剩磁比与矫顽力的性能更好。     

Co／C多层膜的结构稳定性

用Ｘ射线衍射、透射电镜、Ｒａｍａｎ光谱、Ｘ射线光电子谱等测量方法研究了用对向靶溅射法制备的Ｃｏ／Ｃ多层膜的结构热稳定性．退火Ｃｏ／Ｃ多层膜的结构变化包括周期膨胀、非晶Ｃｏ层结晶、掠入射反射率变化以及化合物的形成．４００℃退火，周期膨胀主要是由于非晶碳层的石墨化．Ｃｏ／Ｃ系统的相分离造成掠入射反射率增强，可解释为Ｃｏ／Ｃ系统的正的混合焓．５００℃退火，Ｃｏ层的结晶和集聚导致了周期的异常膨胀和反射率的降低．此时界面处形成了少量的碳化物．     

TiN/Si3N4纳米多层膜硬度对Si3N4层厚敏感性的研究

通过反应磁控溅射制备了一系列不同Si3N4层厚的TiN/Si3N4纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和硬度,研究了其硬度随Si3N4层厚微小改变而显著变化的原因.结果表明,在TiN调制层晶体结构的模板作用下,溅射态以非晶存在的Si3N4层在其厚度小于0.7 nm时被强制晶化为NaCl结构的赝晶体,多层膜形成共格外延生长的{111}择优取向超晶格柱状晶,并相应产生硬度显著升高的超硬效应,最高硬度达到38.5GPa.Si3N4随自身层厚进一步的微小增加便转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低.     

退火对Co/Cu多层膜微观结构和磁性能的影响

研究了退火对磁控溅射Co/Cu多层膜微观结构和磁性能的影响。用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)观察了沉积态及在不同温度退火后Co/Cu多层膜表面及截面的显微组织,用能谱仪(EDS)分析了退火后Co/Cu多层膜截面的元素分布,用综合物性测量系统(PPMS)对Co/Cu多层膜的磁滞回线进行了测量。表面显微组织的观察结果表明退火温度低于450℃时,多层膜表面形貌变化不大,均是由细小的晶粒组成。退火温度高于该温度后,随退火温度的升高,晶粒迅速长大。截面显微组织的观察结果和元素分布的测试结果表明,磁控溅射的Co/Cu多层膜内有大量柱状晶,随退火温度升高柱状晶长大。当退火温度达到600℃后,多层膜内的层状结构被破坏。磁滞回线的测量结果表明,退火温度低于400℃时,Co/Cu多层膜的磁性能变化不大,退火温度高于该温度后,随退火温度升高,矫顽力迅速增大。     

TiAl合金表面Si-Al-Y共渗层的组织与摩擦磨损性能

通过1050 ℃下Si-Al-Y2O3扩散共渗4 h的方法在TiAl合金表面制备了Y改性的Si-Al共渗层,采用SEM、EDS和XRD分析共渗层的结构及相组成,并对TiAl合金基体及共渗层的常温(20 ℃)及高温(600 ℃)耐磨性进行研究。结果表明：1050 ℃下共渗4 h所制备的Si-Al-Y共渗层具有多层复合结构,由外向内依次为TiSi2-外层,(Ti,X)5Si4(X表示元素Nb和Cr)及(Ti,X)5Si3中间层,TiAl2和γ-TiAl内层及富Al的过渡层组成;在常温和600 ℃高温条件下,Si-Al-Y共渗层的耐磨性均明显优于TiAl合金基体,并且Si-Al-Y共渗层具有良好的耐高温磨损性能,在实验温度条件下其磨损机理无明显变化,均为剥层磨损和磨粒磨损;TiAl合金基体在常温下的磨损机理为犁削磨损和磨粒磨损,在600 ℃高温下的磨损机理为犁削磨损、氧化磨损和磨粒磨损     

微合金元素Nb对亚共晶灰铸铁摩擦磨损性能的影响

研究了微合金元素Nb对亚共晶灰铸铁摩擦磨损性能的影响。制备4种不同Nb含量摩擦盘试样(0%、0.12%、0.21%、0.33%,质量分数),选用不含石棉的树脂基摩擦材料作为对偶,利用定速式摩擦试验机进行摩擦试验。测试前,采用SEM、TEM和OM对摩擦盘的微观组织结构进行观察。测试结束,利用SEM对摩擦副磨损表面进行分析。结果表明,系统摩擦系数随Nb含量的增加先增大后减小。这与Nb对珠光体基体的细化效果有关。其次,Nb对系统高温工况下摩擦效率有消极影响,这是因为添加Nb后导致石墨组织细化,影响摩擦界面散热效率。再者,摩擦盘耐磨性在Nb含量为0%～0.21%范围内,随Nb含量的增加而提高,当Nb含量为0.33%时,受磨损机制转变影响,出现明显下降。     

用DC—PCVD装置对钢沉积Si3N4薄膜

控制工艺参数，用直流等离子化学气相沉积（ＤＣ－ＰＣＶＤ）装置，对碳钢、合金结构钢、高速钢等沉积Ｓｉ３Ｎ４非晶态薄膜。并研究了薄膜的成分、结构、形貌及硬度。     

PERFORMANCE AND MICROSTRUCTURE OF SUPERHARD Si_3N_4 FILM BY HIGH POWER CO_2 LASER CVD

A superhard α-Si_3N_4 film,deposited on metal substrate,was produced by laser chemicalvapor deposition adopting a kW-level high power CO_2 laser.Most films are composedof fine Si_3N_4 partieles.They join the metal substrate in strong bond.The films havesuper hardness,excellent resistance to wear and corrosion,etc.Their thickness may becontrolled within 5-30 μm.     

大功率CO2激光沉积超硬Si3N4膜的性能和组织

用大功率(kW级)CO_2激光在金属基材上通过化学气相沉积获得α-Si_3N_4膜。膜层多为细小的Si_3N_4颗粒组成,与基材有良好的结合,具有超硬和优良的耐磨抗蚀等性能,厚度在5—30μm范围内可控。     

蒸发淀积Al和Teflon AF薄膜间的相互作用

通过X-射线光电子光谱（XPS）,研究了蒸发淀积Al与Teflon AF薄膜间的相互作用,高分辨率A12p,O1s,C1s和F1s XPS光谱分析表明在Al和Teflon AF界面处有Al的氟化物（AlxFy）以及C-O-Al有机化合物的形成,考虑到蒸发淀积Al前后,CF3基团降低和CF2基团增加,可以认为AlxFy中氟的来源主要是由于CF3基团中一个C-F键断裂而失去的氟离子,同时产生的CF2游离基与其它游离基间结合,导致界面处CF2基团增加。     

SOLID REACTION BETWEEN PRESSLESS SINTERED Si_3N_4 SUBSTRATE AND Ti-DEPOSITED FILM

The chemical reaction at solid state between the pressless sintered Si_3N_4 substrate and Ti-de-posited film has been studied by X-ray diffraction analysis.The reaction all depends upon thetemperature.It seems no reaction below 973 K:Ti_2N and Ti_5Si_3 form from 1073 to 1123 K:TiN and Ti_5Si_3 form at 1173 K,TiN and Ti_5Si_4 form at 1273 K;while the titanium film di-minishes completely.The lattice parameter of Si_3N_4 is unchanging thrioughout postannealing.This implies that the Ti atoms never dissolve into the Si_2N_4 lattice.     

无压烧结Si3N4与表面镀钛膜之间的固态化学反应过程

用X射线衍射技术研究了在Si_3N_4陶瓷与表面镀钛膜之间的固态化学反应过程,当反应温度不超过973K时,Ti与Si_3N_4之间不反应;温度在1073—1123K时,反应产物为Ti_2N和Ti_5Si_3,温度达到1173K时,反应产物为TiN和Ti_5Si_4,温度达到1273K时,反应产物为TiN和Ti_5Si_4。在整个反应过程中,Si_3N_4陶瓷基体相的晶格常数未发生变化,说明Ti原子不能溶入Si_3N_4陶瓷的晶格之中。     

Microstructures and properties of Si_3N_4/TiN ceramic nano-multilayer films

1INTR0DUCTIONInrecentyears,ceramicsuperhardnesscompositionallymodulatedmultilayerfilmshavebeenactivelyinvestigated.Theresultsshowedthatmultilayerscanc0mbinethepropertiesoftheconstituentmaterialsandhavemoreexcellentpropertiesthanthesingle-layerfilm.Multilayerswithoptimizedinterfaceareasseemt0bem0stpromisingwithrespecttoan0ptimumhardness-to-toughness..ti.[1~5].Especiallyinceramicnano-multilayerfilms,ithasbeenattractingat-tentionbecausethehardnessoffilmsexhibitsmaximumvalue,thatis,so-calledsu…     

β—Si3N4w／6061Al复合材料的制备,性能及界面结构

采用挤压铸造法制备出Si_3N_4晶须增强6061铝合金复合材料,复合材料抗弯强度790MPa,经T6处理后提高20%,显微硬度增加28%,用高分辨电镜对晶须和复合材料进行了分析研究,探讨了界面结构与复合材料性能的关系。     

Si_3N_4/Ni和Si_3N_4/Ni_3Al的界面固相反应

使用扫描电子显微镜、电子能谱仪、X射线衍射等研究了在N2气氛中1150℃×10 h等温热处理的Si3N4/Ni,Si3N4/Ni3Al平面偶界面固相反应区的形貌、成分分布、显微结构及相组成。结果表明:Si3N4/Ni界面固相反应形成约20μm厚的反应区,反应区主要由Ni3Si构成,其中分布着大量细密的孔洞;而Si3N4/Ni3Al界面固相反应形成约2μm厚的反应区,反应区具有比Ni3Al高得多的Al含量,反应区由NiAl及Ni3Si构成。Si3N4/Ni3Al具有比Si3N4/Ni高得多的界面化学相容性。     

离子束增强沉积氮化硅膜及TiAl抗高温氧化性能的改善

用离子束增强沉积（ＩＢＥＤ）方法在金属间化合物ＴｉＡｌ上合成厚度为０．５，１，和２μｍ的氮化硅薄膜。所形成的薄膜为非晶态，膜与基底间存在混合的过渡区，膜与基底结合紧密用ＡＥＳ，ＸＲＤ和ＸＰＳ研究薄膜的组成和结构，高温循环氧化结果表明，经沉积膜的ＴｉＡｌ试样的抗氧化性能显著提高其中沉积０．５μｍ薄膜的试样表现出极好的抗循环氧化性能由ＳＥＭ及ＥＤＳ分析得出，良好的高温稳定性能、高的膜／基底结合力和形成富Ａｌ２Ｏ３和硅化物的保护层是提高ＴｉＡｌ抗高温氧化性能的主要因素．