Cu-Zn掺杂对TiN复合膜层组织性能的调制

利用磁控溅射方法在不锈钢表面沉积了Cu-Zn掺杂TiN复合膜, 研究不同的Cu、Zn含量对膜层结构和性能(硬度、耐磨性能以及耐腐蚀性能)的影响. 结果表明, 掺杂的Cu、Zn可以阻止TiN晶粒生长, 随掺杂量增加TiN晶粒细化, Cu、Zn含量比较高时由于金属相长大而使膜层组织粗化. 当Cu≤10.38at%, Zn≤2.19at%时, TiN以(111)晶向择优生长, 且随掺杂量增加TiN(200)晶向逐渐增强. XPS结果表明膜层主要由TiN和单质Cu组成. 当掺杂Cu为10.38at%、Zn为2.19at%时,复合膜具有较高的硬度和较好的耐磨性能. 尽管耐腐蚀性能随着Cu、Zn含量的增加而下降, 但少量的Cu-Zn掺杂可显著提高膜层钝化能力.     

TiN/AlN纳米多层膜的制备及耐蚀性能

采用多弧离子镀技术制备了TiN/AlN纳米多层膜,并通过多层膜在酸中的浸泡试验及极化曲线测定,对比研究了TiN/AlN纳米多层膜和TiN薄膜的耐蚀性能.结果表明,由于TiN/AlN纳米多层膜中铝的钝化作用及薄膜的特殊层结构,TiN/AlN纳米多层膜比TiN薄膜具有更优良的耐腐蚀性能.     

结构调制超硬Ti/TiN纳米多层膜的制备及其尺寸效应

使用多弧离子镀技术在高速钢基体上制备了调制周期为5~40 nm的Ti/TiN纳米多层膜,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和划痕仪等手段表征薄膜的微观结构和性能,研究了调制周期对Ti/TiN纳米多层膜性能的影响,并讨论了在小调制周期条件下Ti/TiN纳米多层膜的超硬效应和多弧离子镀技术对纳米多层膜硬度的强化作用。结果表明,与单层TiN相比,本文制备的Ti/TiN纳米多层膜分层情况良好,薄膜均匀致密,没有明显的柱状晶结构,TiN以面心立方结构沿(111)方向择优生长。随着调制周期的减小薄膜的硬度呈现先增大后减小的趋势,并在调制周期为7.5 nm时具有最大的硬度42.9 GPa和H/E值。这表明,Ti/TiN在具有最大硬度的同时仍然具有良好的耐磨性和韧性。Ti/TiN纳米多层膜的附着力均比单层TiN薄膜的附着力高,调制周期为7.5 nm时多层膜的附着力为(58±0.9) N。     

TiN/Ti多层膜韧性对摩擦学性能的影响

考察了TiN/Ti多层膜韧性对其摩擦学性能的影响.采用磁过滤阴极弧沉积的方法制备了具有不同Ti子层厚度的TiN/Ti多层膜.用透射电镜对其层状结构及子层厚度进行了观察和分析,分别用Rockwell硬度计和UMT摩擦磨损试验机,进行了压痕测试和摩擦磨损实验.结果表明,TiN/Ti多层膜中Ti子层的加人显著提高了多层膜的韧性,相对TiN单层薄膜,当载荷较大时,多层膜的耐磨性有明显的改善.结合实验结果,讨论了TiN/Ti多层膜韧性对其耐磨性的影响.     

TiN/TiCN多层调制结构薄膜的耐蚀性

多弧离子镀和磁控溅射制备薄膜各有优缺点,将2种技术复合制膜的研究还少有报道.采用多弧离子镀和磁控溅射复合技术在304不锈钢基体表面制备了TiN单层和TiN/TiCN多层膜,采用扫描电镜、X射线衍射仪并结合电化学测试等着重研究了不同调制周期下薄膜组织结构与耐腐蚀性能的变化规律.结果表明:所制备的TiN/TiCN多层膜表面平整、致密,随着调制周期的减小,TiN/TiCN多层膜发生生长取向的转变,且具有(111)晶面生长织构;TiN/TiCN多层膜在3.5 ％NaC1溶液中的抗腐蚀能力优于基体和单层TiN薄膜,随着多层膜调制周期的减小,其抗腐蚀性逐渐增强,在λ =0.150 μm时,多层膜的自腐蚀电流密度和极化电阻分别为0.106 7μA/cm2和679.700 kΩ·cm2,腐蚀速率下降到最低,具有良好的耐腐蚀性.     

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.     

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.     

制备工艺参数对TiNx/Ag/TiNx低辐射膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃基片上沉积了TiNx/Ag/TiNx低辐射膜,研究了制备工艺参数对低辐射膜光学性能的影响以及低辐射膜的耐腐蚀性能.结果表明,TiNx薄膜可对膜系起到很好的保护作用,当膜系的TiNx保护层厚度为32nm、内层TiNx膜厚为16nm(氮气流量为55sccm)、Ag层厚度为16nm时,制备的低辐射膜系具有优良的透过率、低辐射性能和耐腐蚀性能.     

调制结构对TiN/ZrN纳米多层膜的表面形貌、生长行为及力学性能的影响

利用射频反应磁控溅射方法,设计并制备了一系列不同调制周期的TiN/ZrN纳米多层膜.利用原子力显微镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪对多层膜的表面形貌、微观结构和力学性能进行了系统表征.研究结果表明调制结构影响着薄膜的择优生长取向、沉积速率和表面形貌;在调制周期为7nm～26nm的范围内,随调制周期的增加,TiN/ZrN多层膜的织构取向有从(100)面向(111)面转变的趋势;TiN和ZrN层的沉积速率随调制周期的变化而变化.在调制周期为15nm左右时,表面粗糙度最小,减小和增加调制周期均导致粗糙度的增加.力学性能分析表明TiN/ZrN多层膜的硬度和弹性模量均高于单一TiN和ZrN的硬度和弹性模量,且随着调制周期的减小有逐渐增加的趋势.此外,根据调制结构和力学性能的分析结果,讨论了TiN/ZrN纳米多层膜的硬化机制.     

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。     

WO3薄膜制备及其电致变色性能研究

采用直流反应磁控溅射方法在室温下制备WO3薄膜。研究溅射功率对WO3薄膜结构及电致变色性能的影响规律,考察退火后WO3薄膜的结构演变及电致变色性能变化。结果表明溅射功率为270W时薄膜表现出较好的电致变色性能,其调制幅度达78.5%,着色时间为9s,褪色时间为3.2s。将该功率下制备的WO3薄膜进行退火处理,其结构由非晶态转变为晶态,但调制幅度、响应时间特性都发生一定程度的退化。非晶态WO3薄膜相比晶态结构具有更快的响应时间和更宽的调制幅度,但晶态薄膜具有更好的循环稳定性。     

WO3薄膜的磁控溅射法制备及电致变色性能

采用直流反应磁控溅射制备了具有优异电致变色性能的WO3薄膜。通过对成膜参数的调控,实现了低功率和短溅射时间的制膜制度,获得了较宽的工艺范围。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、光学轮廓仪、电化学工作站、紫外-可见-红外分光光度计研究了薄膜的物相、微观结构、厚度、电致变色性能。研究表明:在溅射功率为50 W,溅射压强为2.0 Pa,反应气体流量为20 sccm时所制得的薄膜性能最为优越。所制备薄膜具有较短的变色响应时间和大幅度的变色调制幅度,其对可见光变色调制幅度达到80%。     

Zn-Cu及BeCoCu表面钝化处理与防腐蚀性能

采用失重法与电化学方法，研究了Cu—Zn及BeCoCu铜合金表面BTA钼酸盐-锰酸盐的化学复合转化膜。首先，在不同的BTA钼酸盐-锰酸盐钝化剂里生成Cu—Zn及BeCoCu转化膜，然后进行阴极和阳极极化曲线测定，得到一系列电化学参数。将成膜的Cu—Zn及BeCoCu浸在人造海水中观察，用失重法分别测试在5％HCl、5％NaOH、10％NaOH溶液中腐蚀速率及缓蚀率。结果表明，此方法处理工艺简单、成膜速度快。Cu—Zn及BeCoCu合金的BTA钼酸盐-锰酸盐的化学复合转化膜提高了耐蚀性能，有效地抑制了Q-Zn及BeCoCu合金的腐蚀。失重法与电化学方法同时都表明，BeCoCu合金具有更高的耐蚀性。     

磁控溅射制备ZrN_x薄膜离子导体性能研究

采用射频反应磁控溅射工艺,以纯Zr为靶材,在WO3/ITO/Glass基片上采用不同工艺参数沉积ZrNx薄膜,用紫外-可见分光光度计、循环伏安法、X射线衍射仪、扫描电镜等研究了ZrNx薄膜的离子导电性能。研究结果表明,所制备的ZrNx薄膜为非晶态,ZrNx/WO3/ITO/Glass复合膜的光学调节范围最大达57%以上,在离子传导过程中表现出良好的离子导电性能。     

Microstructure and Micromechanical Properties of SiC-W Multilayer Films

SiC-W multilayer thin films with various modulation wavelengths were prepared by a magnetron sputtering system. Using low-angle x-ray diffraction (LXD), their interface microstructure and the modulation period were studied. The mechanical properties of these films were investigated using an ultramicrohardness (UMH) tester with loads smaller than 20 mN. It was shown that the UMH values of multilayer films varies with applied load L and modulation wavelength. When L was 5 mN, was 10 nm, the UMH reached a maximum, 19.869 GPa, which was 1.02 times higher than that of the homogeneously mixed film. The anomalous peak effect of UMH varying with the modulation wavelength is discussed.     

Laser–arc hybrid welding of high-strength steel and aluminum alloy joints with brass filler

The laser–tungsten inert gas hybrid welding method was adopted to realize the welding process between Q460 high-strength steel and 6061 aluminum alloy. The influence of the dual heat source on the mechanical properties and microstructure of the welded joints are discussed. In addition, the effects of including a copper–zinc interlayer on the microstructure, elemental distribution, and mechanical properties of welded joints are also studied. The results show that the mechanical properties of the welded joints are influenced by the relative heat inputs of the two heat sources and the Cu-Zn interlayer. The braze welded joint fabricated without a Cu-Zn interlayer fractured at an Al-Fe intermetallic compound (IMC) layer formed at the interface, whereas the braze welded joint fabricated with a Cu-Zn interlayer fractured at an Al-Cu IMC layer formed at the interface. Comparisons show that the maximum tensile shear load of the brazed welded joint with the Cu-Zn interlayer was increased by about 20% relative to that formed without the interlayer. The formation of Al-Fe IMC layer in the deep penetration joint was inhibited by the combined effect of the dual heating sources and the Cu-Zn interlayer.     

多层复合Bi/Sb纳米薄膜的制备及热电性能研究

选取单晶硅作为隔热衬底,Bi和Sb材料作为靶材,采用磁控溅射技术溅射制备多层复合纳米薄膜。研究了当固定调制周期为40nm,Bi和Sb的调制比分别为1∶1、3∶2、4∶1和1∶4时,Bi/Sb超晶格复合薄膜的See-beck系数、电导率和功率因子在160～250K温度范围内随温度的变化。发现当调制比为1∶4时,Bi/Sb薄膜的功率因子明显高于其它3种情况。     

Microstructure and mechanical properties of multi-constituent superlattice coatings

Superlattice nitride coatings with four different layer constituents, i.e., ZrN, MoN, NbN and AlN, were synthesized using an unbalanced closed-field magnetron sputtering coater. At small superlattice modulation periods, both MoN and AlN layers adapted to the cubic B1 structure due to a template effect, and the coatings exhibited a strong (2 0 0) preferred orientation. Increasing the modulation period above a critical value led to the formation of hexagonal MoN and AlN layers with diminishing (2 0 0) preferred orientation. These microstructure changes were reflected in the coating mechanical properties. Relatively high hardness and Young's modulus values were obtained at small modulation periods, which decreased dramatically above the critical modulation period. The effects of substrate bias on the layer crystallographic structure, coating preferred orientation and mechanical properties were similar to those of the modulation period.     

非对称双极脉冲反应磁控溅射制备TiN/NbN多层膜

采用非对称双极脉冲磁控溅射制备了一系列不同调制周期的TiN/NbN纳米多层膜,利用X射线衍射分析(XRD)、纳米压痕仪、扫描电子显微镜(SEM)表征了薄膜的微观结构、力学性能和断口形貌。结果表明,在调制周期为19.86nm时,纳米压痕硬度达到43GPa。利用三点弯曲法形成裂纹的扩展,并观察到了裂纹的偏转特征。