辉光等离子体形成TiN/Ti复合渗镀层的研究

利用双层辉光离子渗金属技术和空心阴极效应,在低碳钢表面形成TiN/Ti复合渗镀层.用LEC图像分析仪、M-400-H1、GDA750型辉光放电光谱成分分析仪和WS-97型发射划痕分析仪进行检测.结果表明:TiN/Ti复合渗镀层厚度约7μm左右;表面Ti含量达65%,N含量达18%,Ti和N原子按一定的重量百分比呈梯度分布;渗镀层表面形貌是均匀致密细小的胞状物组织,表面越粗糙,胞状组织也粗大,反之则细小;表面硬度在1600～3000Hv之间;渗镀层与基体是冶金结合,不仅具有高硬度而且膜基结合强度也非常好.     

X射线光谱法测量仿金TiN装饰镀层厚度的程式设计

采用真空离子镀技术在单晶Si片、316不锈钢片表面制备金黄色仿金TiN装饰镀层。用扫描电子显微镜和能谱仪对离子镀仿金TiN装饰镀层厚度及成分进行研究分析。结果表明,离子镀仿金(金黄色)TiN镀层成分为Ti77 wt.%、Ni23 wt.%,Ti、N原子比为1:1.01;设计了一种现今装饰及钟表行业中316不锈钢制品上离子镀仿金(金黄色)TiN装饰镀层厚度的X射线荧光测试程式:Ti50%N50%/316。X射线荧光镀层厚度测试法在设计了准确的测试程式后,是一种准确、快速、无损检测方法,检测不受产品外观的影响,可极大地提高工作生产效率。     

电弧离子镀Ti(CxN1-x)薄膜的结构和力学性能研究

利用电弧离子镀设备，沉积了不同C、N比的Ti(CxN1-x)薄膜，研究了C含量对Ti(CxN1-x)薄膜的结构（相结构、择优取向及晶格常数）及力学性能（硬度、膜基结合强度及抗磨损性能）的影响。结果表明，复合镀层的C、N比随CH4、H2流量之比而变化，但原子百分数之和基本不变（约46.5%)。复合镀层结构致密，与基体结合良好，抗磨和切削性能优于TiC和TiN镀层。     

N、Ti离子注入TiN提高硬度改善磨损的研究

N 和 Ti 注入 TiN 的射程和损伤已在本文中给出。N 和 Ti 注入 TiN 使其颜色发生了变化。试验结果表明,N 和 Ti 注入 TiN 均能使 TiN 的硬度增加.特别是 N 注入使注入层硬度提高更为显著.如5×10~(17)cm~(-2)的 N 注入 TiN,可使 TiN(此时 Ti/N 原子不再是1)的维氏硬度从2600提高到6000.为了分析 N 和 Ti 注入引起 TiN 硬度增加的原因,用 XPS 测量了 N 和 Ti 注入 TiN 所引起化学结构的变化。试验中观察到间隙 N 和 Ti2N 峰的出现.用扫描电镜观察了注入样品磨损后的形貌。据此讨论了 Ti 和 N 注入而引起 TiN 特性变化的机理。     

离子镀钛和氮化钛镀层的电化学腐蚀特征

测定了蒸镀钛(VE-Ti)、离子镀钛(IP-Ti)、氮化钛(TiN)和添加钇改性的氮化铁(Ti(Y)N)镀层在两种酸性腐蚀介质中的极化曲线;用电子探针显微分析手段研究了镀层的电化学腐蚀特征。结果表明,小孔腐蚀是钛镀层的主要腐蚀破坏形态,但孔隙度大和粘附性差使VE-Ti呈现比IP-Ti镀层更加严重的腐蚀剥落行为;TiN镀层抗点蚀性能极好,因此,均匀腐蚀成为TiN镀层电化学腐蚀破坏基木形态,但局部存有富硫贫钛的“树枝状”堆积物。     

曲轴模具的表面处理与耐蚀性能研究

采用多弧离子镀方法在曲轴模具4Cr5MoVSi1热作模具钢表面制备了Ti/CrN和Ti/TiN/Cr镀层,对比分析了两种镀层的物相组成、显微形貌和抗铝液腐蚀能力.结果 表明,Ti/CrN镀层主要由Ti和CrN相组成,而Ti/TiN/Cr镀层主要由Ti、TiN和CrN相组成,两种镀层的表面形貌相似,都可见亮白色颗粒以及少...     

Ti-Si-N纳米复合薄膜KMC仿真中有效作用势的拟合

为了准确地实现Ti-Si-N纳米复合薄膜生长过程动力学蒙特卡罗(KMC)仿真,采用简单原子之间的有效势拟合了第一性原理计算单粒子在TiN(001)表面的吸附作用和迁移行为.通过计算分别获得Ti、Si、N单粒子沉积在TiN(001)表面有效势的计算参数a、r0和u0.Ti、Si、N单粒子在TiN(001)表面吸附能和迁移激活能拟合相对误差均小于5％,Ti、Si、N单粒子在TiN(001)表面绕2N2Ti岛迁移激活能相对误差小于10％.对势Morse势可以描述简单键性的作用力,对于较复杂的键性其计算原子之间相互作用的准确度降低.     

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.     

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。     

Al含量对(Ti,Al)N涂层结构性能的影响

(Ti，A1)N是20世纪80年代末期在TiN基础上发展起来的一种新型多元涂层材料。由于加入Al元素，(Ti，Al)N不但硬度、耐磨性优于TiN，而且大大改善了涂层的抗高温氧化性能。综述了Al元素在(Ti，Al)N涂层中的作用机理，以及Al含量对(Ti，Al)N涂层的晶体结构、抗高温氧化、硬度和耐磨性的影响。指出当Ti和Al的比例近似为1：1时，(Ti，Al)N涂层将获得优越的综合使用性能。     

反应溅射（Al，Ti）（0，N）涂层的微结构与力学性能

采用Al—Ti镶嵌复合靶在Ar、N2和O2混合气体中反应溅射制备了一系列（Al，Ti）（O，N）涂层。并采用EDS、XRD、TEM和微力学探针研究了薄膜的化学成分、微结构和力学性能。结果表明，随氧分压的提高，涂层中氧含量逐步增加，氮含量相应减少，（Al＋Ti）：（O＋N）的化学计量比仍约为1：1，涂层保持与（Al，Ti）N涂层相同的NaCl结构。低氧含量时薄膜在（111）方向上择优生长，随着氧含量的提高，涂层生长的择优取向发生改变，高氧含量薄膜样品呈现强烈（200）织构的柱状晶。与此同时，（Al，Ti）（O，N）涂层的硬度和弹性模量也仍保持在与（Al，Ti）N涂层相当的35GPa和370～420GPa的高值。由于涂层中形成了相当含量的氧化物，这类涂层的抗氧化能力有望得到提高。     

稀土Ce对电弧离子镀涂层颗粒和致密性的改善作用

电弧离子镀涂层的颗粒和致密度直接影响涂层的力学性能和表面质量.通过在阴极靶中引入约0.5%的稀土Ce,制得了TiN、Ti(Ce)N、(Ti,Cr)N、(Ti,Cr,Ce)N和CrN电弧离子镀层.SEM分析及研究表明:电弧离子镀涂层颗粒的形态除鹅卵状外,圆球形也很常见,炉灰夹杂也是一种涂层颗粒,它对涂层质量的影响更甚于液滴;在阴极靶和涂层中引入稀土Ce可显著减少液滴颗粒,提高涂层致密性.最后,还探讨了稀土元素改善离子镀涂层表面颗粒状况和提高涂层致密度的机理.     

Ti—Al—N系功能梯度薄膜的相结构

实验证明Ｔｉ－Ａｌ－Ｎ系功能梯度薄膜在厚度方向上有金属（Ａｌ９（Ｔｉ９Ａｌ）Ｎ和（Ｔｉ２Ａｌ）Ｎ（１１０）三种相结构，在（Ｔｉ０Ａｌ）Ｎ相中又有（１１１）和（２００）两种择优取向，随着氮分ＰＮ的不断增加，薄膜中金属相含量急剧下降，陶瓷相含量则急剧增加，当ＰＮ〉１．５Ｐａ后两种相含量的变化均趋势平缓。     

High Manganese Steel Alloying Process and Its Influence on Microstructure and Properties of the Steel

The influence of two kinds of alloying processes, adding Nb (or Ti) and N-Mn alloy as well as adding Nb (or Ti) and spraying N2, on microstructures and properties of a high manganese steel has been studied. It has been found that adding Nb(or Ti), accompanying with N-Mn alloy, is unfavourable to microstructure compactness of the high manganese steel, but adding Nb (or Ti)and spraying N2 into the melt is good for refining austenitic grain, forming a lot of hard particles and improving microstructure compactness. The mechanical properties of the high manganese steel have relation to the content of elements Nb or Ti. Its fracture mode will turn ductile fracture into brittle cleavage fracture gradually. By X-ray and TEM analysis, it is proved that the austenite can be transformed to deformation-induced α martensite after adding a certain amount of element Nb (or Ti). The microstructure transformation of alloying high manganese steels through deformation is one of methods for strengthening austenite matrix and increasing the work-hardening rate as well as improving antiwear property.     

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.     

Al含量对（Ti,Al）N薄膜微观结构与性能的影响

研究发Ａｌ含量对（Ｔｉ７Ａｌ）Ｎ薄膜微观结构与性能的影响，实验结果表明：同ＴｉＮ薄膜相同，在（Ｔｉ７ＡＤＮ系薄膜中存在着（１１１），（２００）和（２２０）三咱择优取向，随着Ａｌ含量的增加这三种取向的衍射强度呈不同的变化趋势，而这三种取向的面间距则都呈先降后升的趋势，利用上述微观结构的变化可合理地解释（Ｔ。ｌ，ＡＤＮ薄膜的硬度随Ａｌ含量的增加呈先升后降的现象。     

Microstructure and properties of Ti(C,N) coatings produced by moderate temperature chemical vapour deposition

In this work, Ti(C,N) coatings produced by moderate temperature chemical vapour deposition (MTCVD) were investigated and compared with Ti(C,N) coatings produced by conventional CVD. Detailed characterisation of the microstructure was made using transmission electron microscopy in combination with electron diffraction and electron energy-loss spectroscopy. The mechanical properties of different Ti(C,N) coatings were also dealt with. The deposited Ti(C,N) coatings had a twinned columnar microstructure with strong [112] texture. Large {001} crystal faces result in a rough and facetted surface. MTCVD coated tools have higher transverse rupture strength values than CVD coated ones, due to reduced decarburisation of the cemented carbide substrates and lower residual tensile stresses. Reduced decarburisation and the absence of the reversible η-phase reaction lead to improved edge strength.     

TiN,TiC和Ti(C,N)涂层的性能及影响因素研究

TiN和TiC同属于NaCl形式的晶体结构,是同构互溶性的.Ti(C,N)是两者的固溶体.TiN和TiC及Ti(C,N)涂层具有优良的力学和摩擦学性能,作为硬质耐磨涂层,已用于切削刀具、钻头和模具等场合,具有广泛的应用前景.综述了国内外关于这3种涂层的研究成果.研究了影响其性能的若干因素,比较了它们的性能差异,为进一步优化涂层的性能及合理地选用涂层提供了参考.进一步的研究方向是高、低温及恶劣环境下涂层的性能以及更大载荷下涂层的摩擦学性能等.一些重要结果如下:(1)对TiN涂层而言,用CAPD比用CAIP制备时,涂层的摩擦因数小、结合强度大、硬度小;脉冲电压从550 V增大到750 V时,涂层脆性增加、结合强度减小;在多弧离子镀工艺中,500 ℃是最佳沉积温度,此时涂层的硬度和结合强度均最大.(2)对用反应磁控溅射制备的TiC涂层而言,用C2H2比用CH4制备时,涂层的硬度大;CH4分压在0.02～0.04 Pa范围内为最佳,此时TiC涂层的硬度和弹性模量最大,分别是30.9 GPa和343.0 GPa.(3)对Ti(C,N)涂层而言,随CH4:N2或C2H2:N2流量比的增大,其硬度增大;CH4:N2分压比对摩擦因数和磨损量的影响还与载荷的大小有关;TiCxN1-x涂层的硬度和弹性模量随x值而变化,当x为0.6左右时,硬度取最大值45 GPa,当x值为0.43左右时,弹性模量取最大值630 GPa.     

Effect of negative bias voltage on mechanical and electrochemical nature in Ti–W–N coatings

Mechanical and electrochemical surface properties of Si (100) and AISI D3 steel substrates-coated Ti–W–N, deposited by r.f. magnetron sputtering process from a binary (50% Ti, 50% W) target in an Ar/N₂ (90%/10%) mixture, have been studied using nanoindentation, Tafel polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The crystallinity of the coatings was analyzed via X-ray diffraction (XRD) and the presence of TiN(111), TiN(200), WN₂(107), and W₂N(220) phases were determined. Depth sensing nanoindentation measurements were used to investigate the elasto-plastic behavior of Ti–W–N coatings. Each group of samples was deposited under the same experimental conditions (power supply, Ar/N₂ gas mixture and substrate temperature), except the d.c. negative bias voltage that varied (0, ?50, and ?100 V) in order to study its effect on the mechanical and electrochemical properties of AISI D3 steel coated with Ti–W–N coatings. The measurements showed that the hardness and elastic modulus increase from 19 to 30 GPa and from 320 to 390 GPa, respectively, as a function of the increasing negative bias voltage. Coating track and coating-substrate debonding have been observed with atomic force microscopy (Asylum Research MFP-3D^®) on the indentation sites. Finally, the corrosion resistance of Ti–W–N coatings in 3.5 wt% NaCl solution was obtained from electrochemical measurements in relation to the increase of the negative bias voltage. The obtained results have shown that at the higher negative bias voltage (?100 V), the steel coated with Ti–W–N coatings presented the lower corrosion resistance. The corrosion resistance of Ti–W–N in 3.5 wt% NaCl solution was studied in relation to the increase of the bias voltage.     

电弧离子镀制备(TiCr)N薄膜的微观结构及性能

利用电弧离子镀 (ArcIonPlating)方法 ,通过对独立的Ti靶和Cr靶的弧电流进行控制 ,成功地在高速钢 (HSS)基体上制备了不同成分配比的 (TiCr)N薄膜。采用X射线衍射 (XRD)分析显示 :薄膜为单一的fcc的结构、没有TiN或CrN相存在 ;薄膜呈 (2 2 0 )结构 ,薄膜的晶格常数随着Cr含量的增加而减小。透射电子显微镜 (TEM)结果表明 :(TiCr)N薄膜的晶粒尺度为2 0nm左右。显微硬度测试表明 :薄膜具有很高的硬度 ,而且随弧流比的变化 ,硬度值有一极大值。同时 ,本文探讨了 (TiCr)N薄膜的宏观残余应力、显微硬度和Cr含量之间的关系及其微观机制