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。     

离子束增强沉积Si—N膜

用离子束增强沉积方法制备了Ｓｉ－Ｎ薄膜，其中Ｓｉ由一束Ａｒ离子从Ｓｉ靶上溅射上下来，在溅射沉只的同时，以一束Ｎ离子轰击正在沉积的膜层，于是获得了Ｓｉ－Ｎ膜。采用卢瑟福背散射，红外光谱和透射电镜对膜层的成分和结构进行了分析，结果表明：膜面平整，膜层为非晶或微晶结构，由Ｓｉ和βＳ３Ｎ４组成。     

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。     

离子束增强沉积CrN膜层及其微动摩擦学性能研究

以不同氮离子辅助轰击能量制备CrN膜层．利用纳米压入仪及显微硬度计分别测试单晶Si片上膜层的硬度及断裂韧度K1C．使用XRD、XPS及EPMA分析离子轰击能量对镀层组织结构的影响。结果表明，采用能量较低的氮离子轰击得到的涂层，由于金属Cr的存在，涂层硬度虽有所降低，但断裂韧度K1C数值较高。选择较低的4keV辅助轰击能量，在M2高速钢基体上沉积CrN涂层，膜层在空气介质中表现出优异的耐磨减摩特性.但在水介质条件下，由于膜层接触区域的去钝化，再钝化使腐蚀和磨损相互加速，导致CrN膜层摩擦系数，尤其是磨损量明显高于基材。     

离子束辅助磁控溅射沉积TiN薄膜的研究

利用三离子束辅助沉积设备，以离子束辅助沉积、磁控溅射和离子束辅助磁控溅射几种工艺在GCr15基体上沉积TiN薄膜。实验结果表明：离子束辅助磁控溅射有效地提高了薄膜的硬度、耐磨性和耐蚀性，改善了膜基结合力。     

TiN薄膜的合成及其性能研究

用电子束蒸发沉积钛和40keV氮离子束轰击交替进行的办法合成了TiN薄膜。用RBS,AES,TEM,XPS,和X射线衍射研究TiN薄膜的组分和结构表明:用离子束增强沉积制备的TiN薄膜主要由TiN相构成;晶粒大小为30—40um,无择优取向;而非离子束轰击沉积的薄膜则是无定形的;用离子束增强沉积制备的TiN薄膜,其氧含量明显小于无离子束轰击薄膜的值;在TiN薄膜和衬底之间存在一个界面混合区,厚度为40um左右。机械性能测试表明,TiN薄膜具有高的显微硬度,低的摩擦系数。     

激光熔覆Si3N4陶瓷层的显微组织与性能

用横流式连续CO_2激光器在金属基材上熔覆Si_3N_4陶瓷。用光学显微镜、透射电镜和X射线衍射仪进行显微组织观察与物相分析。结果表明,以50Wt％Si_3N_4和50wt％(WC Co)配比的混合粉末,选用比能P/dv为42.46J/mm~2时,熔覆层由均匀分布的Si_3N_4颗粒及粘结相组成,且与基材有良好的结合,具有较高的硬度(1600～1800HV)和耐磨性.其主要组成相为α-Si_3N_4、β-Si_3N_4、WC和Co。     

用DC—PCVD装置对钢沉积Si3N4薄膜

控制工艺参数，用直流等离子化学气相沉积（ＤＣ－ＰＣＶＤ）装置，对碳钢、合金结构钢、高速钢等沉积Ｓｉ３Ｎ４非晶态薄膜。并研究了薄膜的成分、结构、形貌及硬度。     

LPCVD-Si3N4工艺及性能研究

使用低压化学气相沉积工艺（LPCVD），以三氯硅烷和氨气作为硅源和氮源，在烧结氮化硅表面制备氮化硅薄膜。分别考察了载气、沉积温度以及原料配比等工艺参数对沉积速率的影响，并对薄膜的组成、结构及硬度等性能进行了分析。结果表明，较好的工艺条件是，采用N2或N2＋H2为载气、沉积温度为800℃，NH3／HSiCl3流量比为4，此时薄膜沉积速率可达23．4nm／min，其主要由Si—N组成，并含有部分Si-O，硬度为28650MPa。     

掺杂类金刚石薄膜微观结构和摩擦学性能的研究进展

类金刚石(Diamond like carbon,DLC)薄膜具有高硬度、低摩擦系数、低磨损率的特点,已广泛应用于各行各业,但也存在内应力大、热稳定性差以及摩擦学性能对环境敏感等问题,制约了DLC薄膜的应用.在DLC薄膜中,掺入异质元素能够改变薄膜成分、微观结构和sp3杂化键含量,可有效地减小薄膜内应力,提高结合力并改...     

硬质合金基体金刚石薄膜摩擦学性能研究的进展

硬质合金基体表面沉积金刚石薄膜可以提高其硬度和耐磨性,延长其使用寿命,有效保护和节约钨、钴等稀有金属。作为一种多晶膜,金刚石薄膜的摩擦系数直接影响了其在摩擦学领域的应用。对近年来硬质合金基体表面CVD金刚石薄膜的摩擦磨损性能的研究状况进行了阐述,分析了CVD金刚石薄膜在摩擦实验过程中的摩擦磨损机制,并对金刚石薄膜在摩擦学领域中的应用研究进行了展望。     

激光熔覆Si3N4陶瓷层的微观结构研究

介绍了用横流式ＣＯ２激光器在Ｘ６０ＣｒＭｎＭｏＶＮｂＮ２１１０钢表面熔覆Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的方法。用透射电镜和光学显微镜熔覆层内相组成及界面结构。结果表明，熔覆层内Ｓｉ３Ｎ４或ＷＣ颗粒与粘结相Ｃｏ形成包裹结构，各相结合致密，且与基材形成了冶金结合。其主要组成相为α－Ｓｉ３Ｎ４，β－Ｓｉ３Ｎ４，ＷＣ和Ｃｏ，Ｓｉ３Ｎ４在α→β相转变时，形成非周期性的反相畴结构。性能测定指出，熔覆层具有较高的硬度（１６００     

纳米金刚石薄膜涂覆钛合金的摩擦学性能

医用钛合金(Ti6Al4V)具有低密度、高强度、耐腐蚀等优点而应用广泛,但是其耐磨性差.采用微波等离子体化学气相沉积法在医用钛合金上沉积金刚石薄膜,经喇曼光谱检测为纳米金刚石结构,原子力显微镜测试其晶粒尺寸为40 nm左右,表面粗糙度Ra=39 nm(视场10×10μm).在SiC球为摩擦副的干摩擦实验中,在2 N载荷下,摩擦因数在0.25左右,并且没有出现任何薄膜破裂或剥落现象.实验结果表明,钛合金表面沉积纳米金刚石薄膜后明显提高了耐磨性,薄膜的表面粗糙度和形貌是影响其摩擦学性能的关键因素.     

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。     

低温磁控溅射与普通多弧离子镀TiN薄膜的摩擦学性能比较

采用低温磁控溅射和普通多弧离子镀分别在冷作模具钢基体上制备了TiN薄膜，用纳米压痕法测量了薄膜的表面硬度，并比较了低温磁控溅射与普通多弧离子镀TiN薄膜的摩擦学性能。试验表明，低温磁控溅射TiN薄膜具有与普通多弧离子镀TiN薄膜相近的表面硬度，在多种试验条件下，低温磁控溅射TiN薄膜都有较好的摩擦学性能，摩擦副的磨损率低，摩擦因数小且变化平稳，磨损表面光滑。     

LPCVD-Si3N4工艺及性能研究

使用低压化学气相沉积工艺(LPCVD),以三氯硅烷和氨气作为硅源和氮源,在烧结氮化硅表面制备氮化硅薄膜.分别考察了载气、沉积温度以及原料配比等工艺参数对沉积速率的影响,并对薄膜的组成、结构及硬度等性能进行了分析.结果表明,较好的工艺条件是,采用N2或N2+H2为载气、沉积温度为800℃,NH3/HSiCl3流量比为4,此时薄膜沉积速率可达23.4 nm/min,其主要由Si-N组成,并含有部分Si-O,硬度为28 650 MPa.     

反烧结Si3N4复合陶瓷抗氧化性能研究

以TiSi2、SiC和Mo粉为原料通过反应烧结方法制备Si3N4基陶瓷,并测试其抗氧化性能.结果表明：Si3N4-TiN-SiC陶瓷的质量增量随着氧化时间的延长而增加,氧化质量增量随时间的变化基本服从抛物线规律,同时质量增量随着氧化温度的升高而增加.而Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷质量增量在低温下随着时间延长而增加,在高温下质量增量随着时间延长而减少.XRD和SEM结果表明Si3N4-TiN-SiC陶瓷的氧化产物主要是TiO2、Si02和Si2N20,而Si3N4-TiN-MoSi2-SiC陶瓷则是Ti02、Si02、Si2N2O和Mo03.     

高熵合金薄膜微观结构与摩擦学性能的研究综述

在机械系统运行中存在的摩擦磨损问题直接影响系统的工作效率、运行可靠性和使用寿命。如何降低摩擦磨损对机械系统运行的影响至关重要。通过特殊的表面处理工艺在关键工件表面沉积耐磨损、自润滑的薄膜在众多的减摩降损方法中效果突出。相较于传统薄膜,高熵合金薄膜具有独特的微观结构和优异的力学性能,在摩擦领域表现出极佳的发展潜力。概述了近年来有关高熵合金薄膜的研究进展。首先介绍了高熵合金薄膜的基本概念和制备方法,论述了这些制备方法的原理、优缺点和适用领域。其中,通过磁控溅射法制备的高熵合金薄膜的表面光滑致密、成分均匀性好、膜基结合强度较高、组织结构可控,该方法已成为高熵合金薄膜最常用的制备方法。重点论述了采用磁控溅射法来调节元素组分、工艺参数、界面结构对高熵合金薄膜的微观结构和摩擦性能的影响,并从耐磨损性和减摩自润滑性等方面分析改善高熵合金薄膜摩擦学性能的关键因素。高熵合金薄膜具有硬质的组织结构、表面光滑致密、膜基结合牢固等特点,这是提升耐磨损性能的关键。通过复合自润滑相或氧化磨损诱导生成致密的润滑膜,可显著改善其减摩性能。总结了目前研究中存在的问题和不足,并就未来高熵合金薄膜在摩擦领域的研究方向进行了展望。     

退火处理对DLC薄膜结构及摩擦学性能的影响

目的研究退火处理对DLC薄膜结构及摩擦学性能的影响,并讨论它们之间的相互关系。方法采用平板空心阴极等离子体增强化学气相沉积系统,以C2H2和Ar作为反应气源制备DLC薄膜,将DLC薄膜在大气环境中进行不同温度的退火处理。采用扫描电子显微镜、Raman光谱仪及金相显微镜、薄膜应力测试仪及球-盘摩擦实验仪等,对退火处理前后的DLC薄膜结构、应力及摩擦学性能等进行测试分析。结果在较低温度(?≤300℃)下退火,随退火温度的增加,薄膜中sp3-C的相对含量缓慢减少,结构没有发生明显的变化,内应力降低,薄膜的摩擦系数变化趋势相同,且随退火温度的增加,摩擦系数达到平稳的趋势发生得更早。在400℃退火温度下,DLC薄膜的结构发生了明显的改变,且表面发生了一定的氧化,初始摩擦系数较高,随摩擦时间的延长,薄膜的摩擦系数降低,同时稳定后的摩擦系数(～0.16)较低温退火的DLC薄膜高。在450℃退火温度下,DLC薄膜结构发生了明显的改变,并出现了严重的氧化,摩擦学性能严重恶化并迅速失效。结论退火温度的选择对DLC薄膜的结构及摩擦学性能具有重要影响。     

单源低能离子束辅助沉积类金刚石薄膜结构及性能研究

用单源低能氩离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）法制备了非晶碳薄膜．氩离子能量为４００－１５００ｅＶ．膜面光滑致密，与衬底的结合力较高。用Ｒａｍａｎ，ＦＴＩＲ，ＨＲＴＥＭ，ＴＥＤ，ＳＥＭ，ＥＲＤ及ＲＢＳ研究了薄膜的形貌、结构和组分，测量了膜的电阻率、显微硬度及摩擦系数．薄膜为无定形的类金刚石（ＤＬＣ）．其中含氢约为２０５ａｔ．－％，碳原子与氢原子几乎没有形成Ｃ－Ｈ键．随着离子束能量及束流的增加，显微硬度、摩擦系数增加，电阻率减小．硬度增加是由于薄膜致密度的增加，而电阻率降低是由于膜中金刚石键（ｓｐ~３键）含量减少的缘故．