掺Ti量对类金刚石薄膜机械性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术,通过改变Ti靶溅射电流,在不锈钢衬底表面沉积了不同掺Ti量的类金刚石薄膜(Ti-DLC),研究了掺Ti量对薄膜的显微硬度、弹性模量、膜/基结合强度、断裂韧性及摩擦磨损行为的影响。结果表明:DLC薄膜掺杂Ti后,硬度明显提高,且随着Ti靶溅射电流的增大,薄膜硬度先增加、后降低,Ti靶溅射电流为1.5A时,薄膜硬度最高;掺杂适量的Ti,可以明显改善DLC薄膜的膜/基结合强度和断裂韧性,并能明显降低DLC薄膜的摩擦系数。     

铝表面磁控溅射沉积不锈钢薄膜及其性能

在铝箔表面采用直流反应磁控溅射方法进行溅射试验,在铝箔表面沉积出不锈钢薄膜.采用磨损试验、盐雾试验、显微硬度试验和薄膜厚度测试等方法对试样进行检测,用扫描电镜和金相显微镜对试样表面形貌观察分析.试验结果表明,溅射功率选择在300 W时,在铝箔表面沉积不锈钢薄膜,铝箔表面耐磨性增大,硬度增大,沉积的不锈钢薄膜晶粒尺寸细小、均匀致密,表面呈金属光泽,薄膜与基体结合良好,并具有一定的耐蚀性能.     

ZL109铝合金表面多弧离子镀TiN薄膜的制备及性能

利用正交设计试验探讨了基体温度、偏压、溅射时间、沉积时间对ZL109表面沉积TiN涂层时,对薄膜显微硬度和膜/基结合力的影响.结果表明,在ZL109表面多弧离子镀制备TiN薄膜的最佳工艺为:基体温度260 ℃、偏压200 V、沉积时间30 min、溅射时间8 min、Ti靶电流80 A、炉内总压1 Pa(Ar和N_2流量比为1∶2).在此工艺下制备的TiN薄膜显微硬度达到1500 HV0.05,膜/基结合力达到36 N,膜厚约2～3 μm.     

用于发动机活塞环表面涂层的CrN薄膜

设计了一套电子源辅助中频孪生非平衡磁控溅射装置,在单晶硅、高速钢、硬质合金衬底上制备了CrN,研究了气体流量、衬底偏压、溅射功率对薄膜结构和性能的影响.X射线衍射表明,在N2/(N2+Ar)比例低于60 %时,CrN薄膜呈明显的 (200) 结构,当N2/(N2+Ar)高于60 %时,出现含Cr2N的多晶结构.沉积速率在8.5～12.5 mm/h之间,显微硬度为10～18 GPa.衬底偏压对沉积速率、薄膜结构和显微硬度都有重要影响.在较低偏压下得到的薄膜以CrN(200)为主;在较高偏压下出现(200)和(111)相.AFM和SEM测试表明,在较低偏压下沉积的样品呈纤维状微结构,在Vb>25 V时,样品呈现柱状结构.CrN涂层的沉积速率和力学性能基本达到了发动机活塞环表面涂层的要求.     

非平衡磁控溅射掺Ti类金刚石薄膜的结构分析

采用非平衡磁控溅射沉积技术在SCM415渗碳淬火钢基片上沉积了无氢Ti掺杂类金刚石(Ti-DLC)薄膜和无氢高纯类金刚石(DLC)薄膜,通过调节Ti靶的溅射功率使获得的Ti-DLC薄膜Ti含量(原子分数)为1.9%-34%.利用Raman分光光谱仪、XPS,XRD、显微硬度计及纳米划痕仪分析研究了Ti-DLC的组织结构、显微硬度及薄膜附着力.结果表明,利用非平衡磁控溅射得到的Ti-DLC薄膜,在Ti含量小于25%时,Ti-DLC薄膜仍具有类金刚石薄膜的sp2,sp3结构,但Ti的掺杂促进了sp3键向sp2键的转变.掺杂的Ti以TiC纳米晶的形式存在于非晶态的DLC中.掺杂Ti后薄膜的硬度明显降低,而薄膜附着力明显改善;但是当Ti含量超过3%后,薄膜附着力无明显变化,硬度逐渐回升.     

溅射环境下影响硅薄膜晶化的因素

基于溅射沉积和薄膜生长原理,系统综述分析溅射功率、沉积气压、衬底温度、衬底的选择等对硅薄膜晶化过程的客观影响规律,旨在为学术界和产业界基于溅射原理研发晶态硅薄膜、生产高效率硅基组件提供实验支持与理论参考.     

H13钢表面电火花沉积Nb涂层组织与性能研究

目的提高H13钢表面的力学性能和耐蚀性,延长模具的使用寿命。方法用Nb棒作为电极,氩气作为保护气体,通过电火花沉积技术在H13钢表面制备Nb沉积层。利用扫描电子显微镜分析沉积层的表面形貌、显微结构及磨痕形貌,利用X射线衍射仪分析沉积层的相组成,利用能谱仪分析沉积层的元素分布,采用显微硬度计和磨损试验机测试沉积层的显微硬度和耐磨性,采用电化学工作站对沉积层进行耐蚀性测试。结果 Nb电火花沉积层表面呈橘皮状,具有一定的粗糙度,主要由Fe_2Nb和Fe_(0.2)Nb_(0.8)等相组成。沉积层截面组织连续、致密,无明显缺陷,强化层内存在大量的微晶组织和非晶组织。Nb涂层与基体发生了元素的相互扩散和冶金结合的过程。沉积层显微硬度高达642HV,为基体的3.2倍。在同等磨损条件下,Nb沉积层磨损失重约为基体的1/3,磨痕较浅。沉积层在3.5%NaCl溶液中的电化学自腐蚀电位比基体提高了113 mV,自腐蚀电流密度显著降低。结论在H13钢表面电火花沉积Nb涂层,可有效提高其表面的显微硬度、耐磨性和耐蚀性,从而延长模具的使用寿命。     

溅射时间对异面镀氮化钛膜性能的影响

采用直流反应磁控溅射法,通过改变溅射时间在304钢空心管上溅射氮化钛薄膜。采用数字显微镜、显微硬度计、万能材料试验机分别对薄膜的微观组织、显微硬度和抗拉强度进行研究。结果表明:随时间的延长,晶粒生长越不均匀;显微硬度随时间延长由4892 HV上升到5666.5 HV,再降到4871 HV,薄膜的最大拉伸应力呈先增加再减小的趋势。     

感应加热对铌微合金化 C95油井管用钢组织与性能的影响

研究了Nb在快速感应加热条件下对C95油井管用调质钢显微组织的影响。将不同Nb含量的试验钢感应加热到850℃～1000℃后立即淬火,结果表明,不含Nb试验钢奥氏体晶粒尺寸与淬火温度服从 Arrhenius关系（D＝8．98×102 exp（-5．8×103/T））,而含Nb试验钢存在一个临界温度Tc ,且Nb含量增加Tc升高,超过临界温度Tc 后服从Arrhenius关系,Tc 以下Nb显著抑制奥氏体晶粒长大。扫描电镜分析表明,Nb不仅减小了奥氏体晶粒尺寸同时还减小了马氏体板条束尺寸,650℃回火后含Nb试验钢的回火硬度较高,不含Nb试验钢的回火硬度随淬火温度的升高而明显下降,而含Nb试验钢的回火硬度随淬火温度升高变化不大。     

碳含量及合金元素对低温盐浴渗铬层的影响

以45钢、T10钢及3Cr2W8V钢为例,使用OM、SEM等方法,研究了碳以及合金元素含量对低温盐浴渗铬层的影响.结果表明,钢的碳含量在低温盐浴渗铬过程中起到了促进作用,能增加渗铬层的深度,提高渗层的显微硬度和铬浓度,T10钢表面铬浓度为85.4％,45钢为81.3％,T10钢表面硬度为1 380 HV,45钢为1 290 HV;而合金元素则起到了阻碍作用,减少了渗铬层的深度,渗层的显微硬度和铬浓度均有所下降,3Cr2W8V钢表面硬度为1 280 HV,表面铬浓度为76.3％.