基片粗糙度对类石墨复合膜形貌和结构的影响

使用非平衡闭合磁控溅射技术制备了类石墨复合镀层,采用SEM、AFM观察了不同渗碳淬火基片不同表面状态类石墨复合膜表面和断口形貌,采用XRD分析了镀层的相结构.结果表明:渗碳淬火基片粗糙度对类石墨复合膜的形貌、结构和摩擦学性能有明显影响.     

金属基类石墨复合膜微观组织结构分析

应用非平衡闭合磁控溅射技术在渗碳淬火基体上制备了类石墨复合膜,用SEM、AFM和TEM分析了金属基类石墨复合膜的表面形貌和截面结构,并测试了类石墨复合膜的摩擦学特性。结果表明,类石墨复合膜是由柱状多晶过渡层+非晶梯度层+类石墨复合层组成的多层结构。     

不同润滑环境下石蜡浸润类石墨复合膜的摩擦特性

采用非平衡闭合磁控溅射技术在渗碳淬火基体上制备了类石墨复合膜,对该膜的表面进行了石蜡浸润处理,用POD销-盘磨损仪研究了石蜡浸润类石墨复合膜在不同润滑条件下同质对磨的摩擦学特性。研究表明,石蜡浸润处理能有效改善不同环境和工况下类石墨复合的膜摩擦特性,特别适合高速油润滑环境。     

选择性键合金属-类金刚石复合薄膜的性能研究

目的研究具有选择性键合作用的掺杂金属元素(Cu、Al、Ti)对类金刚石(DLC)薄膜的结构和摩擦学性能的影响。方法以高纯石墨及其与金属复合靶作为靶材,采用离子源镀膜技术分别在n-型(100)单晶硅片和抛光304不锈钢片基体上制备金属-DLC复合膜。采用514.6 nm氩离子激发源的Raman光谱仪,对金属-DLC复合薄膜进行拉曼光谱分析。采用努氏硬度计和表面轮廓仪测量计算薄膜的硬度和残余应力。采用原子力显微镜(AFM)观察DLC薄膜的表面形貌和结构。使用球-盘滑动磨损试验机对DLC复合薄膜进行摩擦学性能分析。结果类金刚石薄膜中掺入不同金属元素掺杂后,摩擦系数保持相对稳定,但磨损率存在较大差异。无掺杂DLC膜中的sp~3键含量最高,薄膜硬度高,残余应力大,在摩擦过程中易脱落。Ti-DLC金属复合膜的表面质量最好,结构致密,残余应力释放的同时保持较高的硬度,测得其磨损率最低,为0.13×10~(-15) m~3/nm。结论通过在DLC膜中掺杂不同键合能力的金属元素能够调控DLC薄膜的微观结构,改善薄膜的力学性能(硬度、残余应力),提高薄膜的抗磨损性能。薄膜的摩擦学性能与薄膜的微观结构与金属掺杂元素的存在形态有关。     

真空退火对TC4钛合金表面Ti/TiN多层复合涂层性能的影响

金属基体材料表面硬质膜层在服役过程中,残余应力在膜基界面以及膜层内部界面之间的积聚会导致膜层发生界面剥落失效。以TC4钛合金基体表面Ti/TiN多层复合膜层为研究对象,探讨真空退火对复合膜层结构及性能的影响,并表征退火前后复合膜层的界面划痕失效以及抗粒子冲蚀性能。结果表明,真空退火促进了膜层内部以及膜基界面两侧原子的热扩散,使得界面结构特征明显弱化。界面状态的改变使得复合膜层的表面显微硬度降低以及膜基结合强度提高。在划痕载荷作用下,复合膜层抵抗裂纹沿界面扩展的能力得到增强。真空退火有助于提高膜层的强韧性匹配,可有效抵抗小角度冲蚀粒子的犁削以及大角度粒子冲蚀下的疲劳,因此Ti/TiN多层复合膜层表现出较好的抗冲蚀性能。     

两步法制备TiO2/(PTFE+石墨)微弧氧化复合膜层及其摩擦磨损行为

目的 提高钛合金钻杆的耐磨性能。方法 先对钛合金钻杆表面进行微弧氧化处理,然后再对微弧氧化层进行（PTFE+石墨）复合处理,得到（PTFE+石墨）复合膜层。利用扫描电镜（SEM）观察TiO2/(PTFE+石墨)复合膜层的表面形貌,通过能谱（EDS）分析膜层元素的含量,用X射线衍射（XRD）分析复合膜层的相组成,用多功能摩擦磨损试验机测试膜层的摩擦磨损性能,并利用三维显微镜（白光干涉仪）观察微弧氧化层磨损后磨痕的三维形貌。结果 PTFE和石墨进入钛合金微弧氧化层的微孔中,并在表面形成薄薄的一层PTFE+石墨复合涂层。膜层中主要含有Ti、O、Si、Al、P、V、C、F等元素,其中碳和氟质量分数分别达到9.96%和25.53%。XRD分析结果表明,TiO2/(PTFE+石墨)复合膜层中除了锐钛矿型TiO2和金红石型TiO2外,还含有PTFE和石墨。TiO2/(PTFE+石墨)复合膜层的摩擦系数为0.19,磨痕宽度和深度分别为210 μm和1.5 μm,相对耐磨性达到18.73。复合膜层的磨痕没有明显的铧犁沟,磨痕比较平整。与TC4钛合金基体相比,TiO2/(PTFE+石墨)复合膜层的耐磨性得到了明显提高。TiO2/(PTFE+石墨)复合膜层的磨损以磨粒磨损为主,伴有粘着磨损。结论 采用两步法对钛合金进行TiO2/(PTFE+石墨)复合处理后,可有效提高钛合金的耐磨性能。     

AZ31B镁合金表面微弧氧化-溶胶凝胶复合膜层干、湿热交替条件下耐蚀性研究

采用微弧氧化与溶胶凝胶技术在AZ31B镁合金表面制备微弧氧化-溶胶凝胶复合膜层,并于干、湿热交替盐雾腐蚀环境下,对复合膜层的耐蚀性进行研究。结果表明,随腐蚀时间的延长,复合膜层宏观表面出现白色斑点,且斑点数量逐渐增多。微观形貌分析表明,试样原始复合膜层表面存在一定数量的微裂纹及孔洞,随干、湿热交替盐雾腐蚀的进行,复合膜层表面局部应力状态发生变化,膜层表面微裂纹及孔洞减少、减小,裂纹边缘处复合膜层有轻微剥落现象。在干、湿热交替腐蚀环境中,复合膜层划格实验评级结果均为0级,膜基结合状态良好;电化学分析表明,在腐蚀实验过程中腐蚀电位未发生明显改变,均保持在约-1.43 V,复合膜层具有良好的耐蚀性。     

表面状态对TCⅡ钛合金热盐应力腐蚀的影响

本文测定了TC11钛合金在350—500℃范围内的热盐应力腐蚀临界应力及五种不同表面状态对热盐应力腐蚀的影响。结果表明在试验温度范围内存在热盐应力腐蚀敏感性。通过不同表面状态的对比实验,证实表面阳极氧化处理能有效地提高钛合金的热盐应力腐蚀性能。氧化膜起了减缓有害物质向金属基体扩散的作用,适当地增加膜的厚度有利于提高抗热盐应力腐蚀性能。同时从表面喷丸试样的研究中表明,表面压应力的存在也能够改善抗热盐应力腐蚀性能,在430℃以下效果较为显著,但是,随着温度的增加这种有益的影响将会逐渐消失。     

INFLUENCE OF SURFACE CONDITIONS ON HOT SALT STRESS CORROSION CRACKING OF Ti ALLOY TC11

本文测定了TC11钛合金在350—500℃范围内的热盐应力腐蚀临界应力及五种不同表面状态对热盐应力腐蚀的影响。结果表明在试验温度范围内存在热盐应力腐蚀敏感性。通过不同表面状态的对比实验,证实表面阳极氧化处理能有效地提高钛合金的热盐应力腐蚀性能。氧化膜起了减缓有害物质向金属基体扩散的作用,适当地增加膜的厚度有利于提高抗热盐应力腐蚀性能。同时从表面喷丸试样的研究中表明,表面压应力的存在也能够改善抗热盐应力腐蚀性能,在430℃以下效果较为显著,但是,随着温度的增加这种有益的影响将会逐渐消失。     

电化学沉积Ni-P基复合膜及其润湿性研究

采用电化学沉积法于金属基体上制备Ni-P基复合膜,研究了复合膜表面修饰低表面能物质FAS后的润湿性能。对所制备的复合膜的显微结构和成分进行表征,并考察了TiO2纳米粒子的加入对Ni-P基复合膜表面形貌和润湿性能的影响。结果表明:未添加TiO2纳米粒子的Ni-P复合膜表面比较平坦,而Ni-P-TiO2复合膜的表面呈现粗糙结构,经表面修饰后,Ni-P-TiO2复合膜的疏水性能优于Ni-P复合膜。     

涂层界面性能测试的类悬臂梁模型

提出了涂层界面性能测试的类悬臂梁模型,并以有限元方法分析了涂层/基体界面处的应力及加载点位置、支撑点位置、基体厚度对界面应力状态的影响.结果表明:加载点位置和支撑点位置对界面应力状态影响显著,基体厚度变化对界面应力状态的影响没有明显的规律性.因而,有可能通过改变加载点位置和支撑点位置设计涂层,基体界面的断裂模式.同时对涂层的约束模式,即涂层表面完全约束和部分约束对涂层应力状态的影响进行了分析.分析表明将涂层完全约束有利于抑制涂层断裂.     

涂层界面性能测试的类悬臂梁模型

提出了涂层界面性能测试的类悬臂梁模型，并以有限元方法分析了涂层，基体界面处的应力及加载点位置、支撑点位置、基体厚度对界面应力状态的影响。结果表明：加载点位置和支撑点位置对界面应力状态影响显著，基体厚度变化对界面应力状态的影响没有明显的规律性。因而，有可能通过改变加载点位置和支撑点位置设计涂层／基体界面的断裂模式。同时对涂层的约束模式，即涂层表面完全约束和部分约束对涂层应力状态的影响进行了分析。分析表明将涂层完全约束有利于抑制涂层断裂。     

磁控溅射制备TiCN复合膜的微结构与性能

通过磁控溅射技术制备一系列不同石墨靶功率的TiCN复合膜。分别利用X射线衍射仪、纳米压痕仪和高温摩擦磨损仪研究薄膜的微观结构、力学性能及室温和高温摩擦磨损性能。结果表明:随着石墨靶功率的增加,TiCN(111)峰逐渐宽化,晶粒尺寸逐渐减小,薄膜最后接近非晶结构。薄膜的硬度与弹性模量呈先增大后减小的趋势,在石墨靶功率为90 W时薄膜的硬度和弹性模量最大,分别为28.2和230 GPa。随着石墨靶功率的增加,室温下TiCN复合膜的摩擦因数逐渐减小,TiCN复合膜的耐磨性能明显提高。当环境温度升高到300~500℃时,TiCN薄膜的摩擦因数明显增大。TiCN复合膜的摩擦磨损性能受薄膜微观结构、空气中的水蒸气和氧气及环境温度等一系列因素的影响。     

表面加工对30CrMnSiNi2A钢疲劳性能的影响

对 30CrMnSiNi2A钢采用粗磨削、精磨削、振动光饰、振动强化和喷丸强化等不同的表面加工方式获得了不同的表面状态 ,研究了不同表面加工条件下的表面粗糙度、表面残余应力对其疲劳性能的影响。结果表明 ,30CrMnSiNi2A钢的疲劳性能对表面状态敏感 ,其中喷丸强化可使疲劳寿命在相同的应力 (90 0MPa)条件下由粗磨削的 3 16× 10 3循环周次提高到 3 31× 10 5循环周次     

表面加工方法对疲劳性能的影响

疲劳试样的制作方法是至关重要的。不适当的制作方法严重地影响疲劳试验结果的准确性。特别是试样的表面状态对疲劳性能影响更大。在极大多数情况下疲劳破坏裂纹是从试样表面开始这一事实进一步肯定了表面状态的设计重要性。因此,获得什么样的表面状态才能准确地反映出材料的疲劳性能是当前值得研究的重要课题。不同的机加工方法得到不同的表面状态。横向磨削能产生残余压应力,纵向磨削则产生残余拉伸应力。残余压应力可以证明是有利减小作用在表面上的有效应力。反之,残余拉伸应力是有害的。机械抛光对疲劳强度的提高是有利的。它不仅能消除磨削     

氮化铝基片超精密加工的实验研究

氮化铝材料具有较高的热导率和良好的介电性能，机械强度高，热膨胀系数与半导体硅材料相近，非常适于制造大功率或快速半导体器件的散热基片和封装材料。本文采用游离磨料加工方法对氮化铝基片表面进行了研磨、抛光，讨论了不同加工参数对试件表面粗糙度和材料去除率的影响。采用表面粗糙度仪和厚度仪分别对超精密加工后AIN基片的表面粗糙度及去除厚度进行了测量。实验结果表明，在本实验条件下可以获得表面粗糙度Ra为8nm的超光滑表面。实验还采用XJZ-5型电子显微镜对加工过程中AIN的表面结构进行了观察，分析了不同超精密加工阶段的材料去除机理，同时发现晶粒间孔隙会降低AIN基片的可加工性能。     

TC11钛合金液体喷丸疲劳性能研究

对TC11钛合金进行了不同液体喷丸工艺试验,分别应用三点弯曲高频疲劳试验和X射线应力分析系统测试了材料的疲劳性能及表面残余应力分布,研究了不同喷丸工艺对疲劳性能和表面残余应力的影响。结果表明,一定范围内,喷丸压力越大,表面残余应力越高,疲劳极限越高。但喷丸压力增加到一定限度时,疲劳强度下降。喷丸饱和时间及喷丸角度对表面残余应力和疲劳极限影响较小。     

铸铁机械性能与石墨结构的关系第二部份球墨铸铁

在这篇文献三部份中的第二部份,讨论了球墨铸铁机械性能与球化率、球墨大小及球墨数量之间的关系。石墨形态对铸铁机械性能有着重大的影响。石墨的数量、大小和形状,石墨与树枝状初晶和基体组织的组合,基本上决定了在大多数应力状态下的铸铁性能。在这篇文献述评的第二部份,讨论了球墨铸铁中机械性能与石墨形态的变化。     

镁合金表面Ni+C涂层的耐腐蚀与耐磨性能研究

目的提高镁合金表面的耐腐蚀和耐磨损性能。方法采用非平衡磁控溅射离子镀技术与化学镀技术相结合,在GW83镁合金表面制备Ni+C复合膜层。通过扫描电子显微镜和拉曼光谱分析了薄膜的形貌、成分和结构。利用电化学和浸泡后ICP-AES测试,评价了该复合碳膜涂层的耐腐蚀性能。同时采用摩擦磨损试验获得Ni+C复合膜层的磨损寿命。结果 Ni+C复合膜层致密均匀,表面孔隙率极低,表面碳层为典型的类石墨膜并且含有大量的无序结构。相对于GW83镁合金来说,Ni+C复合膜层的存在导致在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀电位正移了301 m V,腐蚀电流密度从186μA/cm2降低至11μA/cm2。浸渍后ICP-AES试验显示,Ni+C涂覆的镁合金GW83的金属离子释放量更低。摩擦磨损试验表明,Ni+C涂层的磨损寿命为7000 s,与镁合金基体相比,Ni+C复合涂层极大地提高了其磨损寿命。结论在该Ni+C复合膜层中,表面碳层较致密,与Ni层结合良好,显著提高了基体的耐腐蚀性能。此外由于存在较厚的Ni中间层,对膜层起到了较大的支撑作用,Ni+C复合膜层从而延长了基体镁合金的磨损寿命。     

Si和316L基片上TiN薄膜微观结构和应力的对比分析

目的 比较Si和316L基片上TiN薄膜的微观结构和应力,分析基片材料和基片初始曲率对薄膜应力的影响.方法 采用电弧离子镀技术在Si基片和316L基片上制备了TiN薄膜,实测了薄膜应力,通过XRD、SEM、TEM等方法对薄膜的微观结构进行了分析.运用有限元分析技术,以结构力学为原理,分别对不同初始曲率的Si基片和316...