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。     

低能离子束轰击对Ti和Ti—N膜组织与性能的影响

研究了用能量为3．0keV－4．0keV,束流为80mA－200mA的低能氮和氩离子束对Ti膜进行轰击的作用以及用低能氮离子束对真空电弧沉积Ti－N膜层辅助沉积作用。结果表明：用低能氮离子束对Ti膜进行轰击可以形成Ti2N相,在（204）晶面出现一定的择优取向,并对Ti膜层有一定的强化作用;在低能氮离子束对真空电弧辅助沉积过程中,膜层表现为较高的显微硬度;随低能离子束能量的增大,真空电弧沉积膜层中Ti2N相增多,在（002）晶面出现择优取向,膜层晶粒有粗化的趋势,但显微硬度却增加,这与Hall-Petch公式不符。     

氮化钛含量对热塑性涂层光热效应及自修复性能的影响

为了实现涂层破损的高效自修复,将纳米氮化钛与热塑性聚氨酯混合,制备了不同氮化钛含量的复合涂层。 利用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)分析了氮化钛的结构和光谱吸收特征;利用差示扫描量热仪(DSC)、热电偶、光学显微镜、扫描电子显微镜( SEM)、交流阻抗谱(EIS)等对复合涂层的热力学性能、光热转换性能、自修复性能及防腐性能进行测试。 结果表明:基于纳米氮化钛的表面等离激元特性,在热塑性聚氨酯中添加质量分数为 2%的氮化钛后,复合涂层具有良好的光热转换性能,在近红外激光照射后其表面温度高于聚氨酯的玻璃化转变温度。 当涂层表面有划口时,通过激光照射可以提高涂层的局部温度,使聚合物分子链运动并流向划痕界面,复合涂层的结构和防腐性能均得到恢复,并且修复后涂层中氮化钛仍分布均匀。 此外,氮化钛纳米颗粒还有助于填补涂层的微观孔隙,使复合涂层的防腐性能提高。     

铝合金微弧氧化膜与基体界面区的硬度和弹性模量分布

用显微力学探针和维氏显微硬度计测定了ＬＹ１２ＣＺ铝合金微弧氧化膜与基体界面区的显微硬度Ｈ和弹性模量Ｅ分布，并分析了引起界两侧力学性能差异的原因，结果显示，界面两侧Ｈ和Ｅ值相差较大，因界面附近，Ｈ，Ｅ值从界面到膜内部是逐渐增加，界面附近铝合金基体上无明显硬化区，基体未发生重熔，而界面另一侧氧化膜则重熔过，氧化膜的硬度和弹性模量分布同膜的重熔有关。     

离子镀钛和氮化钛膜的结构与耐蚀性

离子镀技术作为物理气相沉积(PVD)表面改性的一种手段,由于其优良的工艺特性(如处理温度低、沉积速率高及适用范围广等)以及获得的镀膜具有良好的附着性、致密性和均布性而日益得到广泛的应用。如离子镀Ti膜等已作为耐特殊介质腐蚀保护层,离子镀Al_2O_3,SiO_2等镀膜对于抗高温腐蚀有良好效果,TiN涂层具有很好的耐蚀性,又是很好的表面耐磨强化层,也将得到应用。本工作DML-500A型离子镀膜机在抛光的A3钢和18-8(1Cr18Ni8)不锈钢基材上分别沉积Ti和TiN膜,采用室温下极化曲线测定法研究了镀膜工艺(主要是负偏压作用)以及添加微量稀土元素对镀膜结构和耐蚀性的影响。     

多弧离子镀负偏压对氮化钛薄膜的影响

目的确定适当的负偏压,提高多弧离子镀氮化钛薄膜的综合性能。方法采用不同的负偏压,在4Cr13不锈钢表面制备Ti N薄膜,探讨偏压对薄膜表面质量、结构、硬度、结合力和摩擦系数的影响。结果负偏压对薄膜表面质量的影响较大:负偏压为0 V时,Ti N薄膜表面凹凸不平,液滴较多;随着负偏压升高,薄膜表面变得光滑,液滴减少并变小,薄膜致密性也得到提高。在不同负偏压下,Ti N薄膜均呈现出在(111)晶面的择优取向,但随着负偏压的增大,这种择优取向逐渐减弱,当负偏压达到400 V时,薄膜在(220)晶面的峰值逐渐增强。随着负偏压从0增至400 V,薄膜的硬度、结合力和耐磨性均先提高,后降低。当负偏压为300 V时,薄膜的硬度和结合力达到最大,分别为2650HV和58 N;摩擦系数和磨损量最小,分别为0.48和0.1065 mm3。结论施加适当的负偏压可以提高薄膜的硬度、结合力、耐磨性等性能,当负偏压为300 V时,薄膜的各项性能达到最佳。     

多弧离子镀负偏压对氮化钛薄膜的影响研究

在4Cr13不锈钢表面制备TiN薄膜,通过改变负偏压,探讨偏压对薄膜的表面质量、结构、硬度、结合力和摩擦系数的影响。结果表明：负偏压对薄膜的表面质量影响较大。偏压为0 V时,TiN薄膜表面凹凸不平,液滴较多。随着偏压的升高,薄膜表面变得光滑,液滴的尺寸和数量都减小,致密性也得到提高;TiN薄膜在不同偏压下均体现出了在(111)晶面的择优取向,但随着偏压的增大,这种择优取向逐渐减弱,当偏压达到400V时,薄膜在(220)晶面的峰值逐渐增强;当偏压在0 V-400 V之间变化时,薄膜的硬度先增大后减小,当偏压为300 V时,薄膜硬度达到最大值2650 HV;超过300 V时,薄膜的硬度开始降低;当偏压为200 V时,薄膜的结合力为42 N左右;偏压为300 V时,薄膜结合力最大为58 N,偏压为400 V时,薄膜的结合力反而出现下降,为42 N;当偏压为：0V、200V、300V、400V时：平均摩擦系数分别为：0.66、0.55、0.48和0.5;适当的偏压可以提高薄膜的硬度、结合力、耐磨性等性能,当偏压为300 V时,薄膜的各项性能达到最佳。     

不同基体激光熔覆涂层组织和性能特点

45钢及1Cr18Ni9Ti表面采用激光熔覆WFCL-11涂层,观察了激光熔覆涂层界面及表面显微组织和硬度特点,分析其在冲击载荷作用下,其显微组织、结合性能、硬度变化等特点.     

摩擦条件对微镦粗流动应力波动影响

为了研究微小尺度成形件材料流动应力波动特点,采用纯铜圆柱体,在不同的摩擦条件下进行镦粗试验,并通过测量端面显微硬度来研究应力波动情况。结果显示,在大变形和有润滑的条件下,流动应力波动较小。     

低能Si离子注入对TiN硬质薄膜性能的影响

采用低能MEVVA离子源技术对由磁过滤阴极真空弧沉积的TiN硬质膜进行了Si离子注入.采用场发射扫描电子显微镜、纳米硬度测试等方法,研究了基体离子注入剂量对薄膜性能的影响.结果表明,Si离子注入能在薄膜表面形成均匀细小的纳米颗粒.使基体及薄膜硬度从33 GPa提高到56 GPa,弹性模量从360 GPa提高到750 GPa.对薄膜进行多(4)次注入,硬度和弹性模量的提高并不显著,但对基体离子注入充分,薄膜的整体硬度和吸收塑性变形能的能力均有显著提高.     

Ti层对316L不锈钢表面TiB2薄膜结合力的影晌

基于多层膜优异的力学性能,采用磁控溅射法在316L不锈钢基体表面沉淀[Ti／TiB2]。（n=1,2,3）多层膜以增强TiB2薄膜的膜基结合强度。研究周期数对多层膜的结构、硬度及结合力的影响。结果表明：TiB：单层膜表现为（001）方向的织构。随着周期数的增加,多层膜的织构方向由（001）转变为（100）;多层膜的硬度从20GPa增加到26GPa,但略低于TiB2单层膜的硬度（33GPa）;相对于单膜的膜基结合力（9．5N）,多层膜表现出较好膜基结合力,最大结合力可达24N。     

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.     

室温下反应磁控溅射沉积氧化钛薄膜光学性能和力学性能研究

目的通过对比不同溅射功率和氧气分压下氧化钛薄膜性能的变化规律,分析其力学性能和光学性能的关系。方法在室温条件下,采用直流反应磁控溅射技术在K9玻璃基底上沉积TiO_2薄膜,通过紫外可见红外分光光度计和椭偏仪对薄膜的光学特性进行分析,通过微纳米压痕技术对薄膜的力学性能进行表征。结果在给定工艺参数范围内,薄膜的光学折射率与纳米硬度和弹性模量正相关,随着溅射靶功率的增大,所制备薄膜的折射率、纳米硬度和弹性模量随之增大,而薄膜的光学带隙则随着溅射功率的增大而下降。同时,O_2流量对薄膜的光学性能和力学性能的影响更明显,在较低O_2流量条件下(Q(Ar)/Q(O_2)=10/1),所制备薄膜的折射率减小而光学带隙变大,随着O_2流量进一步减少(Q(Ar)/Q(O2)=20/1),薄膜的折射率增大而光学带隙减小,但薄膜的纳米硬度和弹性模量随O_2流量的减少而下降。结论磁控溅射沉积TiO_2薄膜的折射率与其光学带隙反向相关,而仅在适量氧气条件下所制备的薄膜的力学性能与光学特性有相关性。     

常用碳基固体润滑薄膜的研究现状与展望

首先从碳基固体润滑薄膜的应用需求与成本效益出发,探讨了研究碳基固体润滑薄膜的迫切要求和重要意义,然后对类金刚石(DLC)薄膜、类富勒烯(FLC)薄膜及石墨烯薄膜三类最常用的碳基固体润滑薄膜的研究现状进行了较详细的介绍。其中,重点介绍了DLC薄膜的三种减摩抗磨机理,探讨了掺杂元素改性对DLC薄膜硬度、摩擦系数和磨损率等多个方面的影响,并指出外部因素(基体材料、过渡层和应用环境等)对DLC薄膜性能的重要作用。探讨了掺氢、掺氟和掺氮对FLC薄膜构性转变和摩擦学性能的影响。总体来说,氟掺杂导致FLC结构变化,并显著改变薄膜硬度;掺氮会诱导类富勒烯微结构的增加;掺氢FLC薄膜热处理后可达到超润滑状态。总结了石墨烯薄膜制备工艺的发展、石墨烯基复合薄膜的摩擦学性能和石墨烯薄膜在不同基体材料的应用。最后,指出了碳基润滑薄膜领域亟待解决的关键难题,并对未来的研究方向做出了预测。     

MoS2/C复合薄膜多环境摩擦学行为的研究

目的 考察不同摩擦环境（真空、PAO、不同对磨副和温度）对MoS2/C复合薄膜摩擦性能的影响,并探究其摩擦磨损机理。方法 使用直流磁控溅射技术（DCMS）和高功率脉冲磁控溅射技术（HiPIMS）在高速钢和硅基底上沉积MoS2/C复合薄膜。利用多功能摩擦试验机表征薄膜在空气、PAO、不同温度条件下的摩擦学行为。利用真空摩擦试验机表征薄膜在真空及不同对磨副条件下的摩擦性能。利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）及共聚焦激光拉曼光谱仪,分析摩擦测试后,薄膜和对磨副上的形貌、磨屑成分等。结果 真空下,除氧化锆外,其他对磨副均使薄膜迅速失效。MoS2含量超过50%时,薄膜可以在真空中维持较低的摩擦系数,约为0.1。PAO环境下,边界润滑阶段摩擦系数为0.08,流体润滑阶段摩擦系数最高为0.1。随着温度从25 ℃升高至450 ℃,薄膜摩擦系数由0.09降低至0.026,450 ℃下,薄膜在700 s时失效。结论 真空下,氧化锆和氧化铝作为对磨副可以降低MoS2/C复合薄膜的粘着性,且复合薄膜中MoS2含量超过50%,可以展示出更好的摩擦性能。PAO油润滑环境下,摩擦行为主要取决于PAO的性质。高温环境下,更高的石墨化程度与MoS2再结晶可以降低薄膜的摩擦系数。     

奥氏体不锈钢上功能梯度SiC薄膜的制备和性能

用磁控溅射法在奥氏体不锈钢基片上制备了SiC单层膜和Ti/TiN双层膜以及Ti/TiN/SiC功能梯度薄膜。采用XRD和显微硬度计对薄膜的结晶质量和硬度进行表征;用AFM和SEM对薄膜的表面和截面形貌进行了表征。结果表明:Ti/TiN双层膜在氩氮流量比为15∶15时,薄膜的结晶质量最好,硬度最高,达到15.6 GPa,最适合作为钢基SiC薄膜的缓冲层。另外,功能梯度SiC薄膜比SiC单层膜的结晶质量好;不同退火温度下功能梯度SiC薄膜的硬度高于SiC单层膜,同时功能梯度SiC薄膜的表面结晶质量也优于SiC单层膜。     

反应磁控溅射TiN/AlON纳米多层膜的微结构与显微硬度

采用Ti靶和Al2O3靶在Ar、 N2混合气氛中进行反应磁控溅射的方法,制备了一系列不同AlON层厚度的TiN/AlON纳米多层膜,利用EDS、XRD、HRTEM和微力学探针研究了AlON的形成条件以及AlON调制层厚的改变对多层膜生长方式和显微硬度的影响.结果表明,在Ar、N2混合气氛中对Al2O3进行溅射,N原子会部分取代Al2O3中的O原子,形成非晶态的AlON化合物.在TiN/AION纳米多层膜中,由于TiN晶体层的模板效应,AlON层在厚度小于0.6 nm时被强制晶化并与TiN形成共格外延生长结构,多层膜显示出最高硬度达40.5 Gpa的超硬效应;进一步增加AlON的层厚,其生长模式由晶态向非晶态转变,破坏了多层膜的共格外延生长结构,多层膜的硬度随之降低.     

不同磁控溅射工艺对纳米晶TiN薄膜微观结构与力学性能的影响

对比研究了直流磁控溅射（dcMS）、高功率脉冲磁控溅射（HPPMS）和调制脉冲磁控溅射（MPPMS）所沉积纳米晶TiN薄膜的组织结构与力学性能。结果表明,因dcMS溅射粒子离化率与动能均较低,薄膜表现为存在少量空洞的柱状晶结构,薄膜力学性能差、沉积速率为51 nm/min。HPPMS因具有较高的瞬时离化率和较低的占空比,薄膜结构致密而光滑,性能得到了显著改善,但平均沉积速率较低,仅为25 nm/min。通过MPPMS技术可大范围调节峰值靶功率和占空比,从而得到较高的离化率和平均沉积速率,薄膜结构致密光滑、力学性能优异,沉积速率达45 nm/min,接近dcMS。