室温磁控溅射制备(Ti,Zr)N薄膜及其性能研究

采用直流反应磁控溅射工艺,在载波片和Al基材上制备出金黄色的(Ti,Zr)N薄膜.(Ti,Zr)N薄膜具有比TiN薄膜更高的硬度和更强的耐腐蚀性能.用XRD衍射方法和扫描隧道显微镜对薄膜的晶体结构、微观表面形貌和电子结构进行了测试分析.XRD结果表明,(Ti,Zr)N薄膜为多晶态,存在TiN和ZrN两种分离相;从表面形貌可知,薄膜表面平整,晶粒排列致密且无连接松散的大颗粒;STS谱表明,Zr掺杂后,禁带宽度仍为1.64eV,但在禁带内增加了新能级,新能级的宽度分别为0.33eV和0.42eV,这也正是掺杂Zr后,薄膜仍呈现金黄色的主要原因.     

低压烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷显微结构和力学性能的影响

采用低压烧结技术制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,通过SEM与XRD观察了不同烧结温度下合金的显微结构和物相组成,并对比了合金的力学性能。结果表明,合金的显微结构以黑芯/白环结构为主,物相中仅存在(Ti、W、Mo、Ta)(C,N)和Ni/Co固溶体;随着烧结温度的提高,合金组织逐渐均匀化,抗弯强度和硬度呈现先增大后减小的趋势。1450℃时,合金综合性能最佳,抗弯强度为1774MPa,维氏硬度为1682MPa。     

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,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.     

纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷放电等离子烧结与真空烧结对比研究

通过放电等离子烧结(SPS)和真空烧结(VS)制备纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷,利用光学显微镜、扫描电镜等观察试样的收缩特性与微观结构、孔隙率与机械性能,并进行了对比研究,结果表明:①在常规真空烧结过程中,试样的收缩主要发生在1000～1300℃温度范围内,且仅有0.2%的收缩发生在800℃以下;而在放电等离子烧结中,由于一开始就有压力作用,试样收缩的60%发生在800℃以下.②由于放电等离子烧结试样的孔隙率要远高于真空烧结试样,从而使其抗弯强度和硬度低于真空烧结试样.③放电等离子烧结试样的显微结构主要为白芯/灰壳结构,甚至没有明显的芯/壳结构,而真空烧结则主要为黑芯/灰壳结构.     

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.     

磁控溅射工艺参数对Pb(Zr,Ti)O3薄膜织构的影响

利用RF磁控溅射法制备了Pb(Zr,Ti)O3(PZT)铁电薄膜,利用X射线衍射(XRD)法研究了薄膜的相组成及溅射工艺参数对薄膜织构的影响.结果表明,在小靶基距时,过高溅射功率不利于获得纯钙钛矿相的PZT铁电薄膜.溅射功率及溅射气压影响PZT薄膜的织构及其织构散漫度,提高溅射气压及溅射功率,(111)织构漫散度随之提高.在靶基距为80mm时,选择150w、0.7Pa的溅射工艺可获得具有最佳(100)织构的PZT薄膜.     

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。     

TaC对Ti(C0.7N0.3)基金属陶瓷的物相、显微结构和力学性能的影响

为了制备高硬度高韧性的Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷,采用1 600℃真空无压烧结制备了含TaC的Ti(C_0.7N_0.3)-WC-Mo2C-VC-AlN-Ni/Co系金属陶瓷,研究了不同TaC含量(0wt%、5wt%、10wt%、15wt%)对金属陶瓷的物相、显微结构、力学性能的影响。结果表明,随着TaC含量增加,Ti(C_0.7N_0.3)(200)主峰逐渐向低角度偏移,环形相的厚度逐渐增大,金属陶瓷的维氏硬度和断裂韧性均先增大后减小。当TaC含量为10wt%时,核芯相细化,尺寸离散度最小,环形相发育更完整且均匀,金属陶瓷获得最高的维氏硬度和断裂韧性,分别为(17.79±0.15) GPa和(10.20±0.39) MPa·m^1/2。     

Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料的制备及应用

概述了近年来Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料的制备及应用研究成果,分析指出,研究的关键在于提高Ti(C,N)基金属陶瓷的强韧性,同时在保证材料性能的前提下不用或少用钴等稀缺资源,对该材料的发展具有重要意义.     

Study of (Zr,Ti)CN, (Zr,Hf)CN and (Zr,Nb)CN films prepared by reactive magnetron sputtering

(Zr,Ti)CN, (Zr,Hf)CN and (Zr,Nb)CN coatings, in which Ti, Hf and Nb were added to ZrCN base compound, have been prepared by reactive magnetron sputtering. The coatings, with two different non-metal/metal ratios, were comparatively investigated in terms of elemental and phase composition, texture, surface morphology, hardness and friction performance. It has been shown that the films exhibit nanocomposite structures, consisting of a mixture of crystalline metal carbonitride and amorphous carbon. As compared with ternary ZrCN coatings, the quaternary coatings were found to exhibit superior mechanical and friction characteristics. In general, the films with higher non-metal content revealed finer morphologies, higher hardness and lower friction coefficient. Depending on the coating type and non-metal/metal ratio, the hardness values ranged from about 21 to 29 GPa, being higher than those of ZrCN reference films. The coefficients of friction varied from 0.2 to 0.5, the lowest values being obtained for the coatings with the highest non-metal content.     

湿化学法原位制备（Ti,Zr）C固溶粉体

采用化学共沉淀法原位制备了（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃ均相固溶体粉末，用粒度分析仪和扫描电镜分析粒度大小，分布与形貌，Ｘ射线粉末衍射和Ｒａｍａｎ散射谱表明制得的粉体均匀的单相固溶体，通过ＤＴＡ－ＴＧ热分析研究了由溶胶混合物形成固溶体的反应过程与机制。     

Ti(C,N)基金属陶瓷的研究进展

介绍了Ti(C,N)基金属陶瓷的晶体结构和高温力学性能,综述了其主要制备方法和研究进展,详细地分析了其冶金机理和相结构特点,并讨论了环型相的形成机理及缺点,最后指出了Ti(C,N)基金属陶瓷研究方向和提高其性能的基本途径,并认为系统考虑其相平衡、粉末冶金机制和加工工艺是制备性能优良的Ti(C,N)基金属陶瓷刀具和涂层的关键.     

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。     

多弧离子镀(Cr,Ti,Al,Zr)N多组元超硬梯度膜的结构及性能

(Cr,Ti,Al,Zr)N梯度膜性能优异。采用多弧离子镀技术,使用Ti-Al-Zr合金靶和Cr单质靶在高速钢表面制备(Cr,Ti,Al,Zr)N多元超硬梯度膜,利用扫描电镜、能谱、X射线衍射仪、硬度计、划痕仪对膜层形貌、成分、结构、硬度、附着力进行分析,并通过热震性能试验考察了膜层的抗热震性能。结果表明:制备的膜层为面心立方结构,择优生长取向为(220)面;与TiN,(Ti,Al)N,(Ti,Cr)N,(Ti,Al,Zr)N等硬质膜相比,制备的(Cr,Ti,Al,Zr)N多元梯度膜具有更高的硬度和膜/基附着力,硬度可达4400HV,膜/基附着力大于200N,实现了从硬质膜到超硬膜的转变;膜层中N含量梯度可有效减少应力集中,Cr,Al含量的增加有利于提高膜层抗热震性能;负偏压对膜层硬度影响较大,对膜层成分、结构、抗热震性能影响较小,对膜/基附着力基本无影响。     

(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。     

中频孪生靶非平衡磁控溅射制备Ti／TiN／Ti（N，C）黑色硬质膜

利用自制的等离子体增强型渗注镀复合处理设备上的非平衡磁控溅射功能,在不同硬度基底上制备了Ti/TiN/Ti(N,C)多层复合膜。膜呈深黑色,表面光滑平整,可见光区反射率在8.2%～10.2%之间,亮度L=38.01,沉积速率约为1.21μmh。膜的硬度测试结果受基底影响较大,YW2硬质合金基底上制备0.85μm厚的黑色硬质膜显微硬度Hv(25g)=2936。膜的结合力不高,有待进一步优化工艺加以解决。     

(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...     

( Ti| Me) ( C,N) / Ni 的润湿性及其价电子结构

运用座滴法研究了( Ti , Me) (C , N) / Ni 体系的润湿性;运用经验电子理论( EET 理论) 计算了多元陶瓷相的价电子结构(VES) , 建立了陶瓷相化学成分与价电子结构的关系, 并建立了价电子结构与接触角的回归关系式。结果表明, 提高温度、延长保温时间均使体系接触角减小; 碳化物的添加使体系接触角进一步减小,碳化物改善润湿性能力的大小依次为: Mo₂C > TaC > WC > VC > NbC。不同碳化物的添加均能导致最强键上共价电子数n_A 增加, 其中添加VC 的影响最为明显, 依次为VC > Mo₂C > NbC > WC > TaC。