脉冲偏压对铝合金上TiN膜生长的影响

为了研究在铝合金上硬质膜的性能,促进硬质TiN膜在铝合金构件上的应用,利用电弧离子镀在7075铝合金上沉积TiN膜层,并通过改变脉冲偏压幅值研究其对薄膜生长过程的影响.结果表明,生长的TiN膜具有柱状特征,在无偏压或低偏压时,柱状特征明显,但随着负偏压值的增大,柱状特征变得不明显,膜层中Ti和N的原子比率增加,由无偏压、低偏压时近似为1.0增加到-200V偏压时的1.2.在0～-200V偏压范围内,沉积膜的平均生长速率由1.5μm/h增加到11.3μm/h.随着负偏压的增加,TiN膜的(111)方向的择优取向越来越明显,而(200)方向强度越来越小.沉积膜呈柱状生长,具有明显的择优取向,其程度受脉冲偏压影响.     

结构调制高硬度TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜制备及其机械性能

为改善TiN硬质薄膜的硬度和耐摩擦磨损性能,采用多弧离子镀技术,在硬质合金基底上制备了单层TiN-Cu薄膜和调制周期Λ=5.9～62.1 nm的5组TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、划痕仪和摩擦磨损试验机等测试仪器,表征了薄膜的微观结构及机械性能,并研究了调制周期对纳米多层复合膜结构及机械性能的影响。实验结果表明:与单层TiN-Cu薄膜相比,TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜有效地抑制了晶粒生长,而且分层明显,薄膜均匀致密,薄膜中TiN晶粒以面心立方结构沿(111)方向生长。随着调制周期的减小,薄膜的结晶性有所下降,薄膜的硬度呈现先增大后减小的趋势。在调制周期为13.7 nm时,薄膜综合性能达到最佳,薄膜的硬度达到了42.6 GPa,H~3/E~2值也达到了0.689,摩擦系数为0.17,附着力为49.2 N,接近53.1 N的最高值,表明薄膜具有理想的硬度和耐摩擦磨损能力。在使用多弧离子镀工艺制备TiCu/TiN-Cu纳米多层复合多层膜的过程中,通过调整调制周期,有效地改善了膜层的机械性能,拓展了膜层的应用范围。     

脉冲激光沉积AlN薄膜的工艺优化与机械性能

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在单晶Si衬底上制备AlN薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜的形貌和微观结构进行了分析;采用显微硬度仪、球-盘式磨损试验机和涂层自动划痕仪测试了薄膜的机械性能.通过正交实验,分析了工艺参数与AlN薄膜硬度之间的关系,得出沉积气压是对薄膜硬度影响大的因素,并研究了沉积气压对AlN薄膜表面形貌、微观结构、沉积速率、硬度、结合力和摩擦性能的影响.实验结果表明:所制备的薄膜均为非晶结构,随着沉积气压的上升,薄膜沉积速率降低,薄膜表面粗糙度降低,摩擦系数变小,当气压由0.1Pa增加到1Pa时,薄膜的硬度和耐磨性提高,但是随着气压进一步增大,其硬度和耐磨性下降.     

基于多弧离子镀基体负偏压对复合膜层性能的影响

采用多弧离子镀技术在齿轮材料40Cr基体上制备Ti/N与Ti/Al/N复合膜层.在一定范围内改变基体负偏压,观察相应膜层的形貌和性能变化,分析基体负偏压对膜层表面形貌、膜层厚度、膜基结合力及显微硬度的影响,得出基体负偏压设计范围内的一个最佳值,以获得膜层最优性能.实验表明,在一定范围内,膜层的性能随基体负偏压增加先增强后减弱.     

MoS2/Zr复合薄膜的制备工艺研究

采用中频磁控溅射及多弧离子镀相结合的复合镀膜工艺,在硬质合金YT14基体上制备了MoS2/Zr复合薄膜.采用扫描电子显微镜(SEM)考察了复合薄膜表面及截面的形貌,利用能谱分析(EDX)薄膜的成分组成.研究了沉积温度、基体负偏压及Zr电流等沉积工艺参数对复合薄膜的结合力、显微硬度、厚度等性能的影响.结果表明:沉积工艺参数对MoS2/Zr复合薄膜的性能影响很大,合理选择沉积工艺参数能够明显提高和改善复合薄膜的性能,并分析了沉积参数对性能的影响机理.在本实验条件下,最佳沉积工艺参数为:沉积温度200 ℃,基体偏压180 V,Zr电流30 A,制备的MoS2/Zr复合薄膜结构致密,其结合力约为60 N,厚度约为2.4 μm,显微硬度约为HV900.     

工艺参数对反应磁控溅射TiN薄膜硬度的影响

采用反应磁控溅射工艺,在W18Cr4V高速钢基片上制备TiN薄膜;运用正交设计方法选取工艺参数,研究溅射电流、N_2流量、Ar流量、负偏压等工艺参数对TiN薄膜硬度的影响;并进一步研究了负偏压对薄膜硬度影响。结果表明,各参数对硬度的影响次序由大到小依次为:负偏压、N_2流量、溅射电流、Ar流量。当负偏压小于100V时,负偏压可增加离子对基片的轰击作用,提高致密度,从而提高薄膜硬度;当负偏压大于100V时,过强的离子轰击使薄膜产生更多的缺陷,使薄膜硬度降低。     

调制比对多层DLC薄膜性能的影响

针对DLC薄膜内应力大,膜基结合强度较差的问题.本文通过磁过滤真空阴极电弧设备,沉积不同偏压下的单层DLC薄膜,并以此为基础控制沉积多层DLC薄膜时各个阶段的偏压,镀制不同调制比下三层结构的DLC薄膜,最终使用纳米压痕划痕仪测试薄膜硬度、弹性模量和膜基结合强度,探讨了不同调制比对DLC薄膜机械性能的影响.实验结果表明:...     

磁控溅射Cu薄膜退火过程中的织构演变行为

利用磁控溅射法在单晶Si基底上制备了Cu薄膜,通过分析薄膜退火前后的X射线衍射图谱、取向分布函数图、微观组织和背散射电子衍射数据,揭示了薄膜在退火过程中的织构演变行为.结果表明：采用低溅射气压制备的Cu薄膜具有较强的{111}纤维织构,沉积态Cu薄膜内部存在大量的小角度晶界和Σ3晶界,经过200℃退火后,小角度晶界减少,而Σ3晶界增加,出现了退火孪晶,释放了薄膜内部的弹性应变能,阻碍了{001}纤维织构的形成,使得沉积态和退火态下的Cu薄膜织构特征没有明显变化,均以{111}纤维织构为主.     

脉冲偏压对TiAlN/TiN多层膜生长及熔滴的影响

针对直流脉冲负偏压对PVD涂层形成过程和熔滴造成很大影响的问题,通过施加脉冲偏压有利于实现低温沉积.研究发现,沉积速率随直流脉冲负偏压峰值的提高先升高后降低,在-300V偏压时沉积速率最大;熔滴密度和直径随脉冲负偏压峰值的提高递减;随偏压升高,加大了元素溅射产额的差异,使涂层中铝元素和钛元素的含量发生变化.     

离子镀TiN膜织构的研究

通过自动极图衍射测量与极图分析研究空心阴极离子镀TiN膜晶粒取向,结果表明,TiN膜存在(111)织构,(111)晶面平行于沉积表面,研究了负偏压对TiN晶粒取向的影响,负偏压在0～200V范围内变化不改变织构类型与取向。     

不同Al含量的Ti/Al合金靶对磁控溅射离子镀TiAlN薄膜力学性能的影响

采用不同Al含量的Ti/Al合金靶材在硬质合金刀具上沉积TiAlN薄膜,研究靶材中不同的Al含量对TiAlN薄膜表面粗糙度、硬度以及膜基结合力等性能的影响,通过显微硬度仪、划痕仪、金相显微镜和XRD等仪器分别对薄膜的硬度、结合力、组织结构等主要性能进行测试分析。实验结果表明:随着Ti/Al合金靶中Al含量的增加,TiAlN薄膜的硬度先增加后减小,膜基结合力逐渐增加;当Al在Ti/Al合金靶材中所占的比值为2:3时,TiAlN薄膜的硬度、耐磨性等综合力学性能最佳。     

Influence of negative bias voltage on the mechanical and tribological properties of MoS<Subscript>2</Subscript>/Zr composite films

MoS2/Zr composite films were deposited on the cemented carbide YT14 (WC+14%TiC+6%Co) by medium-frequency magnetron sputtered and coupled with multi-arc ion plated techniques.The influence of negative bias voltage on the composite film properties,including adhesion strength,micro-hardness,thickness and tribological properties were investigated.The results showed that proper negative bias voltage could significantly improve the mechanical and tribological properties of composite films.The effects of negative ...     

Adhesion of NiCu Films DC Biased Plasma-Sputter-Deposited on MgO (001)

NiCu films about 60nm thick were deposited on MgO (001) substrates at 230℃ by DC plasma-sputtering at 2.7kV and 8mA in pure Ar gas using a Ni90Cu10 target. A DC bias voltage of 0, 60, 110 or 140V was applied to the substrate during deposition. The adhesion of the film to the substrate was studied using a scratch test as a function of . The application of is very effective in increasing the adhesion of the film to the substrate. In conclusion, the adhesion increases with cleaning the substrate surface by sputtering off impurity admolecules during the film initial formation due to the energetic Ar ion particle bombardment.     

Impact fatigue behavior of ZrN/Zr-N/Zr coatings on H13 steel by CFUBMSIP

ZrN/Zr-N/Zr coatings were deposited on H13 steel by close field unbalanced magnetron sputtering ion plating （CFUBMSIP） technique. The effect of two main parameters such as OEM and bias voltage for the CFUBMSIP process on the microstructure, mechanical properties and impact fatigue behavior of the coatings was investigated. The results indicate that with OEM increasing from 55% to 65% the surface particles size of the coatings increases while it remains almost similar when the bias voltage changes from 60 to 75 V. An aggregation of the particles occurs on the coatings surface, with further increasing the OEM and bias voltage to 75% and 90 V, respectively. The coatings show a columnar grain structure and are mainly composed of two phases of ZrN and Zr. The coating hardness decreases with OEM value increasing and both the coating hardness and modulus go up with bias voltage. The coating deposited under OEM of 65% and bias voltage of 75 V shows the best impact fatigue property.     

碳纳米管/铝基复合材料的制备及摩擦性能研究

采用无压渗透法制备了碳纳米管增强铝基复合材料，并对其摩擦性能进行了研究。利用扫描电镜（SEM）观察了复合材料断面的形貌，通过复合材料硬度测量和摩擦磨损实验，研究了不同碳纳米管体积分数对复合材料的硬度及摩擦磨损性能的影响。实验结果表明，碳纳米管均匀地分散于复合材料中，且与铝基体结合良好；碳纳米管的加入增大了复合材料的硬度，且其摩擦系数和磨损率随着碳纳米管体积分数的增大而减小。由于碳纳米管本身具有自润滑和增强作用，碳纳米管的加入极大地改善了铝合金材料的摩擦性能。     

Friction and Wear Behaviors of Ti/Cu/N Coatings on Titanium Alloy Surface by DC Magnetron Sputtering

Ti/Cu/N coatings with different Cu contents were deposited on titanium alloy surface by the DC magnetron sputtering technique.XPS and FESEM were employed to characterize the composition and structure of the coating on the Ti6A14 V substrates.In addition,The adhesion force,friction,and wear properties of the Ti/Cu/N coatings were investigated.The experimental results showed that the coarse particles of the coatings would grow more and the surface roughness increased with the increase of copper content in the coatings;The coatings showed a strong adhesion force;The friction coefficient of the coating of the samples was less than the substrate,reaching 0.19 at least.The wear resistance of the coatings could be improved by optimizing and controlling the relative content of Ti,Cu,N elements on the titanium alloy surface,especially the 10.98 at%contents of the copper.The sample C2 kept the best wear resistance.     

高速钢表面PN＋PVD复合处理工艺和性能研究

采用多弧离子镀设备,在高速钢W18Cr4V上先进行等离子氮化,再沉积TiN薄膜,研究了不同渗氮温度和时间对PN＋TiN薄膜组织和性能的影响。结果表明,温度为500℃左右和时间为2h以上条件下对W18Cr4V进行渗氮处理后再沉积TiN薄膜,可以得到最佳的薄膜表面显微硬度（1800～2000HV0.05）和膜／基结合力（50N）,涂层耐磨性也得到明显提高。     

碳纤维增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

实验选用螺旋碳纤维(CMCs)和直碳纤维(SCF)填充改善聚四氟乙烯(PTFE)的综合性能。测试了纯PTFE及其复合材料的摩擦磨损、硬度、抗压强度等性能,并利用扫描电镜对磨损表面及残留在表面的磨屑和转移膜进行形貌观察。结果表明:添加其中任何一种碳纤维都会不同程度地提高PTFE复合材料的摩擦因数,高载下的摩擦因数稍低于低载下的摩擦因数,另外,随着碳纤维含量的增加,其耐磨性能逐步提高,磨损率下降;直纤维增强复合材料的硬度呈先增大后减小的趋势,螺旋碳纤维增强复合材料的硬度则缓慢提高,两种纤维均可使抗压强度提高,且螺旋碳纤维的效果更为明显,从断裂位移可以看出,碳纤维的添加大大改善了纯PTFE的塑性性能。     

氧化铝短纤维增强铝基复合材料的性能研究

利用国内现有的原料制备出了氧化铝短纤维增强铝基复合材料。研究了强度、硬度及耐磨性能与纤维体积率、基体合金的关系并对复合材料的拉伸断口做了扫描观察。实验表明:在相同的工艺条件下,氧化铝短纤维与基体合金复合良好;氧化铝短纤维增强铝基复合材料的强度、硬度及耐磨性能均随纤维体积率的增加而提高;在基体中加入适当的合金元素还可进一步提高复合材料的性能。