(Ti,Al, Cr)N膜系的研究进展

总结了(Ti,Al,Cr)N膜系的沉积方法并讨论了化学成分、N2流量以及基底偏压等工艺参数对薄膜产生的影响,针对(Ti,Al,Cr)N膜系的相组成与膜层成分、抗氧化性、耐腐蚀性、显微硬度、抗摩擦磨损性能以及膜基结合力等方面进行了详细阐述.在此基础上,对(Ti,Al,Cr)N膜系的未来发展进行了展望,以期为多组元氮化物硬...     

(Ti,Al,Zr)N多元硬质膜的退除方法与工艺研究

利用多弧离子镀技术并使用Ti-Al(原子百分比50∶50)合金靶与Zr单质靶组合在高速钢基体上镀覆(Ti,Al,Zx)N硬质反应膜.使用螯合剂、氧化剂、缓蚀剂及氢氧化钠配制膜层退除液,通过改变退除液各组元的浓度、退除液PH值和退膜温度等影响因素,考查(Ti,Al,Zr)N硬质反应膜的退除效果.分析了高速钢基体和退膜前后试样的表面形貌、成分和粗糙度.比较了退除液组元的不同组合、不同浓度、退除液不同PH值条件下镀膜试样表面形貌随时间的变化,进而确定了退除液的最佳组元组合及最佳退除膜层工艺,实现了高速钢基体上(Ti,Al,ZOr)膜的完全退除,退膜后的试样表面光亮,无腐蚀损伤.     

Ti(C,N)基金属陶瓷材料的组织与性能

系统总结了近年来研究的Ti(C,N)基金属陶瓷材料的基本成分、制备过程、工艺处理及其组织与性能,阐述了影响Ti(C,N)基金属陶瓷材料性能的因素,提出了改善Ti(C,N)基金属陶瓷材料性能的努力方向.     

(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...     

脉冲偏压对(Ti,Al)N/TiN/(Ti,Al)N多层复合涂层成分和硬度的影响

采用脉冲偏压多弧离子镀技术在Hss-Al高速钢上涂镀(Ti,Al)N/TiN/(Ti,Al)N多层复合涂层.所用设备为复合八阵弧离子镀膜生长系统.简要介绍了多层复合膜的镀层工艺过程.鉴于复合涂层中的Al含量对涂层的性能特别是抗磨损性能有极重要的影响,实验中重点考察了脉冲偏压幅对Al含量的影响.同时测试了复合涂层的vickers硬度与偏压幅值的关系.研究结果得出,随着脉冲偏压幅值的增加,涂层中Al含量先增加,然后减少,偏压幅值为-150v时,Al含量高达36.41at%;偏压幅与涂层显微硬度的关系有相似的规律,在偏压幅值为-150V时,7层复合膜的vickerB硬度达2750 MPa左右,10层复合膜的硬度约2880 MPa.     

Ti(C, N)基金属陶瓷中环形相的本质及形成过程

研究了Ti(C,N)基金属陶瓷中环形相的本质及生长过程.结果表明,环形相具有同TiC相同的晶体结构和位向关系,且点阵参数相近,环形相可用分子式(Ti,W,Mo)(C,N)来表示.环形相在固相烧结阶段通过扩散就开始形成,并在液相烧结阶段得以较快生长.文中还给出了环形相生长过程的模型图.     

脉冲偏压对(Ti,Al)N涂层应力分布及其力学性能的影响

利用电弧离子镀技术在不锈钢基体上制备了(Ti,Al)N涂层,研究了脉冲偏压对涂层残余应力沿层深分布及相关力学性能的影响。结果表明,(Ti,Al)N涂层残余应力沿层深呈"钟罩型"分布,且随脉冲偏压的增大应力值明显增加;通过对涂层生长结构及微观成分分析,初步探讨了应力分布机理。随脉冲偏压的增加,涂层硬度会显著增加,而膜/基结合力则先增加后减小;采用改变脉冲偏压的工艺制备(Ti,Al)N涂层,可有效调整涂层残余应力沿层深分布趋势,改善其力学性能。     

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。     

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。     

Al/Ti摩尔比对(CrTiAl)N硬质膜相结构和硬度的影响

采用多弧离子镀技术,设计沉积工艺和调整阴极弧源靶组合以及对应的弧源电流,制备出以CrN为基形貌和厚度相同、A1/Ti摩尔比不同的系列(CrTiAl)N硬质膜.测试膜的成分、组织形貌、相组成和表面硬度,研究了A1/Ti摩尔比对其相结构和硬度的影响.结果 表明:不同A1/Ti摩尔比的(CrTiAl)N膜其相组成相同,都呈现...     

射频反应溅射(Al,Ti)N涂层的微结构与力学性能

采用Al-Ti镶嵌复合靶在不同氮分压下制备了一系列(Al,Ti)N涂层,并采用EDS,AFM,XRD,TEM和微力学探针表征了涂层的沉积速率、化学成分、微结构和力学性能,研究了氮分压对涂层的影响.结果表明,氮分压对(Al,Ti)N涂层影响显著:合适的氮分压可以得到化学计量比的(Al,Ti)N涂层,涂层为单相组织,并呈现(111)择优取向,最高硬度和弹性模量分别达到36.9GPa和476GPa.过低的氮分压不但会造成涂层贫氮,而且涂层中的Al含量偏低,硬度不高.氮分压过高,由于存在"靶中毒"现象,尽管涂层的成分无明显变化,但会大大降低其沉积速率,并使涂层形成纳米晶或非晶态结构,涂层的硬度也较低.     

不锈钢离子镀Ti(C,N)膜后的抗氧化性能研究

采用空心阴极离子镀的方法在奥氏体不锈钢 (1Cr18Ni9Ti)的表面沉积了Ti(C ,N)膜。通过扫描电镜、X射线衍射分析等观察了试样的氧化情况 ,进行了物象分析 ,研究了镀膜的抗氧化性能。结果表明 ,该膜层能大大提高基体的抗氧化性能。另外 ,还对膜层的抗氧化行为和机制进行了分析和讨论     

Ti(C,N)/AlCoCrFeNi金属陶瓷的高温抗氧化机理

本文从热力学角度和氧化膜完整性两方面深入研究了Ti(C,N)/AlCoCrFeNi金属陶瓷的高温抗氧化机理。结果表明,多主元AlCoCrFeNi高熵合金的引入对Ti(C,N)基金属陶瓷抗氧化性能的显著提升主要归因于氧化过程中粘结相组元Al、Cr活性较强,倾向于被优先氧化,其形成的AlTiO5和Cr_4WO_6复合氧化膜不仅自身组织致密度高,对基体有完整的覆盖性,且能有效减小氧化膜的生长应力,遏制氧化膜的破裂剥落,使得氧化膜与合金基体结合紧密,从而氧的传输被极大地抑制,有效减缓了氧化进程。     

离子束辅助中频反应溅射 (Cr,Ti,Al)N薄膜的研究

为了提高工模具的服役性能,采用中频反应溅射,无灯丝离子源辅助的方法沉积了(Cr,Ti,Al)N多元硬质薄膜.分别用电子能谱、X-射线衍射、显微硬度计、划痕仪和干涉显微镜分析了薄膜的成分、相组成、硬度、膜/基结合力及膜层厚度.结果表明用此法制备的薄膜为含有多相结构的(Cr,Ti,Al)N多元硬质膜,晶粒细小,沉积速率快,显微硬度高达35 GPa,结合强度高度达80 N,综合性能优异.     

弧流对Ti—Si—C膜层结构与性能的影响

电弧离子镀沉积膜层具有放电温度高、离化率高和沉积速率快等特点,可以在较低温度下促进Si—C成键,是获得含Si—C键膜层的一种经济实惠的方法。本文使用Ti—Si合金靶,在Ar和C₂H₂气体环境下,在铝合金衬底上制备了Ti—Si—C膜层,并分析和研究了不同弧流下沉积膜层的相组成、磨损和腐蚀性能。结果显示,不同弧流下沉积的膜层是由B1型TiC相、立方结构的SiC相和金属Ti相组成的复合结构;大弧流由于放电温度高,有利于膜层中Si—C键的形成.弧流增加,靶材蒸发速率加快,沉积膜层的厚度增加,同时,由于靶材附近单位时间内气化和离化的Si和Ti数量增加,沉积膜层中Si和Ti含量和增加而C含量降低.弧流增加,膜层中碳化物总含量减少,造成膜层摩擦系数逐渐增加而耐磨性降低,但膜层的耐腐蚀性能增加.适当弧流下的沉积膜层可获得优异的磨损和腐蚀综合性能.     

(TiAlNb)N多组元硬质反应膜研究

采用多弧离子镀技术,通过采用Ti-Al合金靶及Ti-Nb靶的组合方式,在高速钢基体上制备了( TiAlNb)N多组元硬质反应膜。利用扫描电镜、X射线衍射仪对( TiAlNb)N膜层表面、断面形貌、成分、相结构进行观察测定;系统考察了( TiAlNb)N膜层的显微硬度、膜/基附着力、摩擦磨损及热震阻力等力学性能;结果表明,少量添加Nb的( TiAlNb)N多组元硬质膜为面心立方结构,具有良好的硬度、附着强度、耐磨性和抗热震性。     

Ti(C,N)基金属陶瓷的组织结构与合金化

Ti(C,N)基金属陶瓷的高温红硬性、耐磨性和抗氧化性好,与金属材料间的摩擦系数低,是制作工模具和耐磨零部件的理想材料.简要介绍了合金化成分对Ti(C,N)基金属陶瓷组织结构和力学性能的影响以及多元(Ti,M)(C,N)固溶体粉末制备和金属陶瓷烧结技术的研究现状.     

Ti(C,N)基金属陶瓷的价电子结构及润湿性研究

在阐述Ti(C,N)基金属陶瓷的典型组织结构及润湿性的基础上,分析了Ti(C,N)基金属陶瓷中不同碳化物及碳含量对价电子结构及润湿性的影响.发现添加不同的碳化物时,Mo2C对改善润湿性的效果最明显,而VC对价电子结构参数nA影响最大.并且得出,在一定范围内,随碳含量的增加,不仅价电子结构参数nA增大,而且润湿性也明显改善.     

(Ti,Al)N薄膜的升温出气特性研究

介绍了采用多弧离子镀方法在不锈钢表面镀覆(Ti,Al)N薄膜,并对膜的结构、表面成分和形貌进行了简单分析,用热出气方法研究其出气特性,并与不锈钢的热出气性能进行比较,发现在不锈钢表面镀覆一层(Ti,Al)N膜可以有效地阻挡不锈钢体内氢扩散和碳偏析,因此(Ti,Al)N是比较理想的真空材料。