脉冲高能量密度等离子体沉积氮化钛膜的结合强度

本文用脉冲高能量密度等离子体技术，在室温条件下，成功地在ＧＣｒ１５钢表面沉积了性能良好的氮化钛薄膜，用自动划痕试验仪测量了氮化钛薄膜的结合强度，研究结果表明：表征薄膜结合强度的临界载荷有相当高的值；氮化钛薄膜的临界载荷随脉冲轰击次数，内外电极的电压变化而变化，对沉积膜结合强度的这些变化给予了理论的解释与讨论。     

氮化硅陶瓷刀具表面涂覆高硬耐磨氮化钛涂层研究

用高能量密度脉冲等离子体于室温下在氮化硅陶瓷刀具上成功沉积了高硬耐磨的氮化钛涂层。薄膜厚度用光学显微镜和俄歇电子能谱仪测定，薄膜元素和相组成与分布分别用俄歇电子能谱仪、X光电子能谱以及X光衍射仪测定，薄膜微观结构用扫描电镜观察，薄膜表面粗糙度用光学显微镜测定，薄膜力学性能由纳米压痕实验和纳米划痕实验确定，薄膜的磨损性能用上业条件下的切削实验评价。实验结果表明，在最优化条件下，涂层与基体的结合力很好，纳米划痕实验临界载荷达80mN以上；氮化钛涂层具有很高的硬度和杨氏模量，分别达28GPa和350GPa以上。涂层刀具用于HB达2200MPa—2300MPa的HT250钢切削实验表明，刀具耐磨损能力增强，寿命明显提高。     

离子束增强沉积TiN薄膜界面结合强度的研究

采用划痕法测定了离子束增强沉积ＴｉＮ薄膜的界面结合力。结果表明，由于在离子束增强沉积过程中ＴｉＮ薄膜和基体之间生成一层厚约３０～４０ｎｍ的过渡层，从而大大改善了涂层的界面结合强度，其临界载荷可达１４０Ｎ，为一般ＰＶＤ和ＣＶＤ方法所生成的ＴｉＮ膜的３～４倍，并且发现它并不随膜厚的增加而变化。     

离子束增强沉积TiN薄膜界面结合强度的研究

利用划痕法测定了离子束增强沉积ＴｉＮ薄膜的界面结合力。结果表明，由于在离子束增强沉积过程中ＴｉＮ薄膜和基体之间生成一层厚约３０￣４０ｎｍ的过渡层，从而大大改善了涂层的界面结合强度，其临界载荷可达１４０Ｎ，为一般ＰＶＤ和ＣＶＤ方法所生成的ＴｉＮ膜的３￣４倍，并且发现它并不随膜厚的增加而变化。     

频率和脉冲时间对大功率脉冲磁控溅射氮化钛沉积速率和形貌的影响（英文）

采用大功率脉冲磁控溅射(HiPIMS),在不同频率(162～637Hz)和脉冲时间(60～322μs)条件下,将氮化钛薄膜沉积在硅基体上。采用响应面法研究频率和脉冲时间对电流波形、晶体取向、显微组织的协同影响,特别是对恒定时间、平均功率为250W条件下氮化钛沉积速率的影响。分别用XRD和FESEM对沉积薄膜的晶体结构和形貌进行分析。结果表明,样品的沉积速率与脉冲时间和脉冲频率有很大的关系,沉积速率在4.5～14.5 nm/min之间变化。回归方程和方差分析显示,当频率为537 Hz、脉冲时间为212μs时,沉积速率最大为(17±0.8) nm/min,实验测量所得此条件下的沉积速率为16.7 nm/min,与预测值吻合较好。     

划痕法结合强度临界载荷值的影响因素分析

目的研究划痕法测试参数对临界失效载荷的影响,以便更准确地测定硬质薄膜的结合强度。方法采用磁控溅射技术在304不锈钢和Si片上制备氮化钛(Ti N)薄膜。采用扫描电镜观察薄膜的截面形貌和厚度,采用纳米压入法测试薄膜的硬度,采用划痕法测试薄膜的结合强度,研究不同划痕长度、划动速率和加载速率对临界载荷的影响。结果所制备Ti N薄膜致密,厚度约2μm,纳米压入硬度约2300HV,Ti N/304不锈钢体系为硬膜软基体。相同加载载荷(10 N)和划动行程(3 mm)条件下,增加划动速率(1~3 mm/min),导致首次声发射信号延迟;相同加载载荷(10 N)和划动速率(3 mm/min)条件下,随着划动行程的增加(3~9 mm),第三、四类失效模式逐渐减弱。结论采用划痕法测定结合强度时,应该以划痕形貌同时出现第一到第四模式时判断失效,并且对应典型声发射信号为参考;合理的测试参数范围,可重复出现临界载荷值。制备的Ti N薄膜声发射信号存在共同的临界特征值4.9 N,结合划痕形貌特征,判定其结合强度值为4.9 N。     

IBED Si_3N_4和TiN薄膜的成份、结构与摩擦学性能

本文考察了工艺参数对离子束增强沉积（IBED）氮化硅、氮化钛薄膜的成分和微观组织的影响。测定了薄膜的硬度以及薄膜与基体之间结合力，分析了成分和结构与薄膜的硬度和结合力的关系。考察了在不同载荷和速度条件下St_3N_4、TiN薄膜和52100钢试样的摩擦系数和耐磨性。结果显示，与无膜的52100相比，IBEDSt_3N_4和IBEDTiN的耐磨性成倍提高。探讨了薄膜的磨损机理。     

真空阴极多弧离子镀沉积纳米超硬氮化钛薄膜

利用真空阴极多弧离子镀系统在Cr12Mo4V钢基材上制备出膜基间结合很好的纳米超硬氮化钛(TiN)薄膜.利用纳米硬度计、划痕仪、球一盘试验机、X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜分别考察了薄膜的纳米硬度、膜基间结合力、摩擦磨损性能和显微结构.结果表明,气体压力和脉冲基体负偏压对薄膜性能有重要影响;超硬TiN薄膜的纳米硬度为47.6 GPa、临界载荷为63 N、摩擦因数在0.5至0.8之间;结构细密的超硬薄膜在(111)晶面有强烈的择优取向.     

IBED Si3N4和TiN薄膜的成份、结构与摩擦学性能

本文考察了工艺参数对离子束增强沉积(IBED)氮化硅、氮化钛薄膜的成分和徽观组织的影响。测定了薄膜的硬度以及薄膜与基体之间结合力，分析了成分和结构与薄膜的硬度和结合力的关系。考察了在不同载荷和速度条件下Si3N4、TiN薄膜和52100钢试样的摩擦系数和耐磨性。结果显示，与无膜的52100相比，IBED Si3N4和IBED TiN的耐磨性成倍提高，探讨了薄膜的磨损机理。     

双极高功率脉冲磁控溅射技术薄膜制备研究进展EI北大核心CSCD

双极高功率脉冲磁控溅射技术(BP-HiPIMS)在保持靶材粒子高离化率的同时,通过调节“泵出”脉冲电压,控制离子能量和流量,从而改善薄膜的性能,正在得到工业界的广泛关注。在无法施加基体偏压的绝缘基体或薄膜的制备上,BP-HiPIMS拥有更加显著的优势,同时基体接地可以克服悬浮基体快速充电的问题,从而有助于沉积离子向下游扩散增能。BP-HiPIMS选择相对较短的正负脉冲间隔时间、负脉冲持续时间以及较高的正脉冲电压幅值,有利于优化薄膜的性能。近年来国内外学者应用BP-HiPIMS技术制备薄膜取得了显著的成果。相对于常规HiPIMS,BP-HiPIMS所制备的铜膜(Cu)、类金刚石碳基薄膜(DLC)、氮化钛薄膜(TiN)、氮化铬薄膜(CrN)等都表现出更加优异的力学性能,而不同工艺下薄膜沉积速率的变化在不同试验中存在分歧,其影响机制有待进一步探索。     

脉冲电压幅值对等离子体化学气相沉积TiN薄膜膜基结合行为的影响

用工业型脉冲等离子体化学（ＰＣＶＤ）设备。在高速钢（Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ）和钴基硬质合金ＳＣ３０基材表面沉积了ＴｉＮ薄膜,用扫描电镜（ＳＥＭ）和连续加载压入仪研究了脉冲电压幅值对膜基结合行为的影响,结果表明：随脉冲电压在５５０－７５０Ｖ之间逐渐增大,ＴｉＮ晶粒增大,膜层脆性增加,沉积速率提高。但膜层结合力下降：在６５０Ｖ以下膜基界面有一伪扩散层出现,通过６５０Ｖ后伪散层消失,这是改善膜基结合行为的关键因     

纳米-亚微米MoS2涂层的结构和摩擦性能

利用等离子喷沫技术在GCr15钢表面制备了纳米-亚微米MoS2固体润滑涂层。采用MHK-500型摩擦磨损试验机在油润滑条件下测试了MoS2涂层的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析了涂层的表面和断面的磨损形貌以及涂层的物相组成。结果表明，纳米-亚微米MoS2涂层的物相主要为六方的MoS2，还有少量的Mo,Mo2S3和MoO3。涂层的晶粒尺寸在100-400nm。与GCr15钢原始表面相比，纳米-亚微米MoS2涂层的减摩耐磨性有了明显的提高。摩擦系数降低近1倍，在载荷为375N的条件下，磨损量也降低近1倍。     

金属和陶瓷配副件条件下TiN薄膜的摩擦学特性

多弧离子镀TiN薄膜具有广泛的应用.采用多弧离子镀技术在不锈钢衬底表面沉积了TiN薄膜.用显微硬度计测试了TiN薄膜的硬度,用往复球-盘式摩擦磨损试验机评价了在GCr15和Si3N4两种不同配副件及空气中干摩擦条件下TiN薄膜的摩擦学性能,用表面轮廓仪测试了磨痕处的磨痕轮廓,用配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)观察和测试了磨痕形貌和磨痕处主要化学元素组成,用金相显微镜观察了配副件磨损表面形貌.结果表明:在不同配副件条件下,TiN薄膜的摩擦因数随速度和载荷的增加均出现了降低的趋势.而在相同速度和载荷下,以GCr15为配副件时TiN薄膜的摩擦因数小于以Si3N4为配副件时的摩擦因数.以Si3N4为配副件时TiN薄膜主要表现为磨粒磨损.以GCr15为配副件时TiN薄膜几乎没有磨损,而配副件GCr15主要表现为磨粒与粘着磨损.     

TC6合金柱塞表面改性对耐磨性能的影响

采用离子渗氮、双层辉光离子渗Mo、阴极弧离子镀TiN技术在TC6钛合金基体表面制备了强化层。对比研究了TC6合金基体、各强化改性层、Cr12MoV工具钢在航空煤油中分别与GCr15钢及铜合金(ZCuSb3Ni3Zn3Pb20P)配副对磨时的摩擦学性能,探讨了TC6合金渗氮后抛磨处理对摩擦副磨损行为的影响。结果表明,在航空煤油环境中,以GCr15钢为配副时,TC6合金的表面耐磨性能明显不及Cr12MoV钢;对TC6合金进行表面强化改性处理,离子渗Mo、离子渗氮、离子镀TiN可提高TC6合金表面硬度,显著提高表面耐磨性,但仍不及Cr12MoV钢;TC6合金离子渗氮再经抛磨后处理可减小表面粗糙度,具有较低的摩擦因数,能有效地改善摩擦体系的耐磨性能,获得优于Cr12MoV钢的耐磨性能。     

Surface hardening of die steel by superplastic deformation of thermo-sprayed powder alloy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＤｉｅｓｐｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｍｏｄｅｒｎｍａｎｕｆａｃ ｔｕｒｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙ .Ｎｅｗｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ[1] ａｒｅｂｅ ｉｎｇｉｎｎｏｖａｔｅｄｄａｙａｎｄｄａｙ ,ｓｕｃｈａｓｓｐａｒｋｅｒｏｓｉｏｎ ,ｕｌ ｔｒａｓｏｎｉｃａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍｍａｃｈｉｎｉｎｇ ,ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｆｏｒｍｉｎｇａｎｄｓｏｏｎ .Ｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｈａｓｒｅｍａｒｋａｂｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎ…     

微弧熔覆GCr15涂层的结构与性能研究

研究了微弧熔覆GCr15涂层的结构和性能。结果表明，GCr15涂层的表而显微硬度可达980HV(68 HRC)，比基体C级钢的硬度提高了近4倍；涂层与基体实现了冶金结合；涂层的热影响区小，未出现魏氏组织。     

20CrNiMo表面针状空心阴极辉光放电制备TiN研究

在真空炉内以针状钛丝为溅射源极,以氩气和氮气为放电气体,利用辉光放电现象、尖端放电和空心阴极效应在20CrNiMo表面复合渗镀合成TiN改性层,目的是提高20CrNiMo表面的耐磨性能。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了改性层的截面形貌;测量了改性层的显微硬度并用XRD观察分析了改性层的相结构;采用MFT–4000型高速往复磨损试验机对渗镀改性层的摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:在试验工艺条件下20CrNiMo试样表面制备的TiN改性层厚度约为40μm。改性后表面摩擦因数为0.169,较20CrNiMo基体的摩擦因数0.324明显减小,耐磨性能提高。     

等离子合成TiN渗镀层组织结构及耐蚀性研究

采用等离子合成TiN渗镀层方法,在碳钢表面形成TiN沉积层＋含TiN的扩散层组织,Ti和N原子由表及里呈梯度分布,表面是均匀、致密的TiN胞状组织,显微硬度在20 GPa～25 GPa之间;沉积层与基体之间有一扩散过渡区,结合力好,无剥落现象.X射线衍射结果表明：渗镀层表面为TiN层,(200)晶面的衍射峰最强,具有明显的择优取向.将TiN渗镀试样与不锈钢1Cr18Ni9Ti和Q235钢在1 mol/L H2SO4溶液中进行电化学腐蚀对比实验表明：TiN渗镀层的耐蚀性能比不锈钢和Q235钢基体分别提高了1.4和4.2倍.      

负压铸渗法制备铜合金表面Ni60A渗层的摩擦学性能

用MM-200型摩擦实验机,对偶采用GCr15钢环,对比考察了ZQAl9-4和其表面Ni60A渗层在干滑动摩擦状态下的摩擦磨损性能以及摩擦热对对偶钢的影响。研究表明:渗层的宏观硬度呈明显的梯度变化;在相同条件下,Ni60A渗层的磨损率比ZQAl9-4低两个数量级,这主要由于渗层的耐热性能优于ZQAl9-4;表面渗层的磨损受氧化、转移和粘着磨损机制控制;随着PV值的增加,摩擦热使得摩擦表面温度呈线性升高,从而引起了钢的回火处理效应,使钢的硬度降低。     

物理气相沉积Ti/TiN提高冷冲模具寿命研究

对Cr12MoV冷作模具钢表面进行了单一处理(PVD Ti／TiN)和双重处理(低温等离子氮化 PVD Ti／TiN),通过显微硬度、划痕和磨损试验综合分析了这两种不同处理涂层的摩擦学性能。而且,对PVD Ti／TiN涂覆的“控制臂翻边凸模”进行应用试验。研究结果和应用试验表明：较单一处理,双重处理改善了涂层与基体界面的结合,显著提高了Cr12MoV钢的表面承载能力和耐磨性,PVD Ti／TiN涂覆的“控制臂翻边凸模”寿命提高了2倍多。