PVD法制备(Ti,Al)N涂层中残余应力对其质量的影响

在国产离子镀和空心阴极离子镀复合镀膜机上,通过改变脉冲偏压值制备了(Ti,Al)N涂层。用X射线衍射仪对涂层的相组成进行了检测分析,并通过测得的衍射谱线计算了(Ti,Al)N涂层中的残余应力值;扫描电镜观察涂层表面微观形貌显示涂层表面存在"大颗粒"现象;用材料表面微纳米力学测试系统检测了涂层与基体间的结合力和涂层的硬度值。对涂层中残余应力与质量和性能之间关系的研究分析表明:(Ti,Al)N涂层中存在着残余压应力,且随脉冲偏压值的增加其值有先减小后增大的趋势;涂层中"大颗粒"现象随脉冲偏压值的提高能够显著得到减轻,涂层与基体间结合力得到提高,涂层的硬度值增大,涂层质量和力学性能均得到改善。     

湿式微喷砂处理对切削TC4的涂层刀具表面完整性及切削性能影响

采用涂层刀具高速切削TC4(Ti6-Al4-V)时,其寿命短的问题较为突出.对涂层刀具进行表面后处理可大幅提高涂层刀具的表面完整性,是延长刀具寿命的有效途径.针对高速干切削钛合金的TiAlN涂层刀具,选用湿式微喷砂处理工艺进行表面后处理,分析微喷砂处理对涂层刀具表面微观形貌、表面粗糙度、表面显微硬度、表面残余应力的影响规律,并进行高速干切削试验,深入研究微喷砂处理对涂层刀具寿命及磨损机理的影响.结果表明:合适的微喷砂处理工艺(水料混合湿式微喷砂,喷砂压强为0. 1～0. 5 MPa,喷砂时间为0～10 s,喷砂颗粒为Al2 O3 或ZrO2 颗粒)可去除涂层初始表面大颗粒、凸起等缺陷,从而改善刀具的表面形貌,但过高的喷砂参数会在涂层刀面引入凹坑、微裂纹等,增大了其表面粗糙度值.喷砂颗粒、喷砂时间主要影响颗粒撞击涂层表面时对TiAlN涂层材料的去除量,改变涂层刀面的形貌、粗糙度与残余应力,喷砂压强主要影响颗粒的冲击力度,改变表面的硬度与残余压应力.与未处理刀具相比,处理后的涂层刀具的表面完整性提升显著,稳定磨损阶段持续时间延长,刀具寿命可提升50% ,微喷砂表面处理可广泛应用于各种涂层刀具表面处理.     

表面粗糙度对PS-PVD YSZ陶瓷层性能的影响EI北大核心CSCD

采用PS-PVD工艺在预制有NiCoCrAlYTa黏结层的K417G高温合金上制备YSZ陶瓷层;采用万能拉伸试验机、粒子冲刷仪、静态氧化炉等设备测试PS-PVD YSZ陶瓷涂层的结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能;采用SEM和EDS分析涂层表面、截面形貌和元素分布等。结果表明:表面粗糙度对YSZ陶瓷层拉伸结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能的影响很大。随着粗糙度的增大,结合强度先增大而后减小。Ra=0.40μm表面上沉积的YSZ涂层,其结合强度最高,达到23.5 MPa。拉伸断裂发生在涂层内部,并距离黏结层40~70μm的位置。随着表面粗糙度的增大,冲刷速率先减小而后增大,Ra=0.40μm涂层的抗粒子冲刷性能最好,冲刷速率仅为2.8×10^-3 g/g,表面起伏小和孔隙率低是涂层具有良好抗粒子冲刷性能的重要原因。不同表面粗糙度制备的YSZ涂层均能生成致密连续的热生长氧化物(TGO)层。粗糙度大则生长的TGO起伏大,更容易导致局部增厚和应力集中而失效。     

溅射气压对磁控溅射Mo背电极层形貌与结构的影响

采用直流磁控溅射法在溅射气压为0.1~1.0Pa下制备了金属Mo膜。用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对单层Mo膜的表面、断面形貌和粗糙度进行了分析与表征;用X射线衍射(XRD)研究了气压对Mo膜晶粒尺寸和薄膜应力应变的影响;用SEM观察了双层和三层Mo背电极层的表面形貌。结果表明,溅射气压升高,表面颗粒由细长变得圆润,均方根粗糙度升高,其值介于1.32~4.81nm之间;Mo膜的晶粒尺寸随气压的升高而降低,其值介于27.2~11.7nm之间;溅射气压为0.2Pa和0.3Pa时制备的Mo膜显现为张应力;将双层Mo背电极表面制备0.7Pa的Mo层后,表面更加圆润,孔隙增多。     

镀银磁性PMMA微球的制备

采用化学镀法制得了表面包覆银层的导电磁性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球。对粗糙度不同的微球进行镀银,研究了银在微球上的沉积机理。表面改性使磁性PMMA微球功能化,具有和银强烈结合的能力,从而得到包覆均匀的导电磁性微球。研究了硝酸银和磁性微球的含量对包覆效果及导电性能的影响,并通过SEM和EDS对镀银磁性微球的表面形貌及组成进行了分析。     

AZ31和Ti6Al4V表面Nb2O5涂层的微观结构与性能研究

采用射频溅射技术在AZ31镁合金和Ti6Al4V钛合金表面分别沉积Nb2O5陶瓷涂层,对比研究其微观结构、残余应力、附着力和耐腐蚀性能。研究结果表明：两种涂层试样表面组织致密,颗粒大小均匀,无明显的裂纹和孔洞等缺陷。当Nb2O5涂层的厚度为1.98 μm时,Ti6Al4V涂层试样的残余应力（27.1 MPa）比AZ31涂层试样的小65.1%,附着力（9.24 N）比AZ31涂层试样的大13.2倍。Nb2O5陶瓷涂层能明显提高Ti6Al4V和AZ31的耐腐蚀性能,但在腐蚀电流密度的降低幅度、极化电阻的增大程度和保护效率方面,镁合金涂层试样优于钛合金涂层试样。     

空心玻璃微球镍镀层的制备及其电磁性能

采用化学镀技术在低密度玻璃微球表面沉积了一层Ni镀层,制备了具有导电性和磁性的Ni镀层/玻璃微球壳-核复合粉体.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对化学镀前后玻璃微球的结构、表面形貌以及成分进行了分析.结果表明,化学镀后玻璃微球表面包覆了一层均匀致密的Ni薄膜,厚度约为0.2μm,镍具有面心立方结构.使用波导法在8～12GHz波段内对化学镀前后的微球进行了介电常数和磁导率测试.电磁性能研究表明,玻璃微球化学镀镍后电磁损耗增大,显示出作为电磁波吸收材料的应用前景.     

直流溅射工艺参数对Mo薄膜结构及电性能的影响

采用直流磁控溅射法在SLG衬底上沉积Mo薄膜,对不同溅射功率和溅射工作气压下沉积的薄膜进行X射线衍射、SEM(扫描电子显微镜)、电阻率测试,讨论了工艺参数对沉积Mo薄膜相结构、表面微观形貌、薄膜沉积速率和电学性能的影响。结果表明,随着溅射功率的增加,薄膜的结晶性能变好,沉积速率提高,在沉积功率范围内薄膜均匀致密,表面无空隙,电阻率较低;随着溅射工作气压增加,薄膜结晶性能变差,沉积速率先增加后降低,在沉积工作气压范围内,薄膜致密;随气压降低,电阻率急剧减小。因此,较高的溅射功率和较低的工作气压沉积的Mo薄膜更适合作CIGS薄膜太阳电池的BC层(背接触层)。     

不同厚度纳米Ti薄膜的力学性能

通过直流磁控溅射方法制备出四个不同厚度的纳米Ti薄膜,并分别采用纳米压痕仪、电子薄膜应力分布测试仪研究了Ti薄膜的力学性能和残余应力大小,结合分形维数方法和原子力显微镜对薄膜表面粗糙度和表面形貌进行了分析。实验结果表明:随Ti薄膜厚度的增加,薄膜晶粒尺寸逐渐增大,表面粗糙度和残余应力值随厚度的增加先增大后减小,而Ti薄膜弹性模量和硬度随薄膜厚度增加呈现出先减小随后增大的趋势。当薄膜厚度为600,2400,3600nm时薄膜中存在残余压应力,厚度为1200nm时存在残余拉应力,薄膜中残余应力分布最为均匀,但此时薄膜具有较低的硬度和弹性模量值。分析得出Ti薄膜中存在残余拉应力会使薄膜硬度和弹性模量值变小,残余压应力反之。     

碳纤维表面处理及熔盐电镀Al涂层的研究

通过对碳纤维(CF)进行混合酸处理后,采用AlCl3-NaCl-KCl三元无机熔盐体系在CF表面电镀获得Al涂层。对处理后CF的形貌及性能进行表征,并研究了不同的电镀工艺对涂层厚度、形貌、结构及性能的影响。结果表明,经过混合酸处理后CF表面粗糙度及比表面积增大,润湿性得到改善,处理后CF的拉伸性能呈小幅上升。电镀工艺参数对于涂层的厚度及形貌影响显著。随着电镀时间的增加,涂层厚度增加;当电流密度改变时,Al涂层形貌结构变化明显;电镀时间为3 h、电流密度为35 mA/cm2时,得到的涂层均匀致密。     

L245钢基体表面粗糙度对Ni-Sn-P化学镀层耐蚀性的影响

在不同表面粗糙度的L245钢表面获得Ni-Sn-P化学镀层。采用光学显微镜观察镀层的表面形貌;根据极化曲线、交流阻抗谱及浸泡腐蚀试验分析镀层耐蚀性。结果表明,较粗糙基体表面上的Ni-Sn-P镀层胞状物沿沟槽生长为条块状,当基体表面粗糙度Ra=0.147μm时,镀层的自腐蚀电流密度小,腐蚀速率相对较低;当基体表面粗糙度下降到Ra=0.053μm时,镀层致密性下降,耐蚀性最差。其原因是随着基体表面粗糙度的降低,镀层表面生长的条块状组织相互接合增多,产生孔隙的可能性增大。     

Atomic force microscopy characterization of Zerodur mirror substrates for the extreme ultraviolet telescopes aboard NASA's Solar Dynamics Observatory

The high-spatial frequency roughness of a mirror operating at extreme ultraviolet (EUV) wavelengths is crucial for the reflective performance and is subject to very stringent specifications. To understand and predict mirror performance, precision metrology is required for measuring the surface roughness. Zerodur mirror substrates made by two different polishing vendors for a suite of EUV telescopes for solar physics were characterized by atomic force microscopy (AFM). The AFM measurements revealed features in the topography of each substrate that are associated with specific polishing techniques. Theoretical predictions of the mirror performance based on the AFM-measured high-spatial-frequency roughness are in good agreement with EUV reflectance measurements of the mirrors after multilayer coating.     

类金刚石涂层结构对活塞销耐磨特性的影响

为了提高活塞销表面类金刚石(DLC)涂层的结合力及抗磨损性能,使用扫描电子显微镜、圆度仪、粗糙度仪等检测设备对2种活塞销DLC涂层表面、截面及涂层结合处的微观形貌、组成元素和成分进行了对比分析,并对2种活塞销进行了发动机台架耐久试验。结果表明:原样件活塞销耐久试验后涂层大面积脱落且磨损严重,通过改变工艺参数将原样件活塞销进行优化,优化后的活塞销DLC涂层表面的均匀性、平整性及光滑度都有了明显改善,涂层厚度由1.08μm增加到了1.49μm,且粗糙度Ra值由原样件的0.369μm减小为0.144μm,同时圆柱度也明显减小,耐久试验后涂层完好,没有发生脱落。此研究为提高活塞销表面质量,改善活塞销在工作中的磨损及失效提供了参考。     

热镀锌钢板表面状况对漆膜性能的影响

热浸镀锌钢板表面粗糙度、无铬耐指纹钝化后锌层的均匀性及锌渣等表面状况直接影响着镀锌钢板漆膜层的各项性能;热浸镀锌钢板表面的粗糙度对钝化膜的性能有影响,进而影响耐指纹热镀锌钢板的涂漆附着力和耐蚀性能.采用SEM,EDS,EPMA等方法,对耐指纹热镀锌钢板进行分析,找出了漆膜性能与镀锌钢板表面粗糙度之间的关系,发现锌层的不...     

合金化热镀锌IF钢表面亮条纹缺陷分析

利用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析仪分析了合金化热镀锌IF钢板表面的亮条纹缺陷。条纹部位与正常部位相比,镀层的表面形貌、截面特征以及侵蚀锌层后的钢板表面形貌均有不同。造成条纹的直接原因是钢板表面的微裂纹,而引起微裂纹的原因是Al2O3颗粒。     

Surface modification of implant materials and its effect on attachment and proliferation of bone cells

Osteoblast-like cell response in variation with the air plasma sprayed (APS) TiO2 coating process parameters correlated with coating properties were investigated to evaluate the durability and biocompatibility of the surface-modified implant. The Taguchi technique was used to determine the coating properties affected by plasma spraying parameters on Ti-6AI-4V alloy substrate. The coating properties were characterized by porosity and surface roughness using an image analyzer and surf analyzer, respectively. The MG-63 osteoblast like cell morphology and proliferation data on TiO2 coated substrate were measured by SEM observation and direct cell counting. It was demonstrated that surface roughness increased as spray distance decreased but gas flow rates and spray distance were major factors in the case of porosity. The osteoblast adhesion morphology and proliferation data indicated that osteoblast-like cell morphology was not influenced by process parameters, but cell proliferation was affected to some extent by surface roughness and porosity among TiO2 coated specimens. Specifically, the difference between those of substrate and coating layer was relatively more visible.     

汽车用钛合金表面双辉等离子Mo合金化层的制备及其摩擦磨损性能

为了改善钛合金的表面摩擦磨损性能,采用双辉等离子合金化法在汽车用近β型钛合金(Ti-5Zn-3Sn)表面制备了Mo合金层,通过微观组织观察及硬度、摩擦系数、磨损率测试等考察了合金化层的形貌以及摩擦磨损性能.结果表明:钛合金表面等离子合金化后,呈现出银白色,表面形貌很不平整,粗糙度和致密性得到提高.钛合金Mo合金化层与基体之间结合很好,没有出现不可控的断层以及裂纹.随着合金化层的逐渐深入,Mo元素占比慢慢降低.在Mo元素固溶强化作用的影响之下,钛合金表面硬度得到明显提高,有效地改善了钛合金表面摩擦学性能.随着Mo合金化温度增加,合金化层的硬度明显增加.合金化后钛合金表面硬度高,受压屈服极限大,黏着效应小,摩擦系数小,磨损率明显降低.     

AFM and SEM characterization of iron oxide coated ceramic membranes

Alumina–zirconia–titania (AZT) ceramic membranes coated with iron oxide nanoparticles have been shown to improve water quality by significantly reducing the concentration of disinfection by-product precursors, and in the case of membrane filtration combined with ozonation, to reduce ozonation by-products such as aldehydes, ketones and ketoacids. Commercially available ceramic membranes with a nominal molecular weight cut-off of 5 kilodaltons (kD) were coated 20, 30, 40 or 45 times with sol suspension processed Fe₂O₃ nanoparticles having an average diameter of 4–6 nm. These coated membranes were sintered in air at 900 °C for 30 min. The effects of sintering and coating layer thickness on the microstructure of the ceramic membranes were characterized using atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). AFM images show a decreasing roughness after iron oxide coating with an average surface roughness of ∼161 nm for the uncoated and ∼130 nm for the coated membranes. SEM showed that as the coating thickness increased, the microstructure of the coating changed from a fine grained (average grain size of ∼27 nm) morphology at 20 coating layers to a coarse grained (average grain size of ∼66 nm) morphology at 40 coating layers with a corresponding increase in the average pore size from ∼57 nm to ∼120 nm. Optimum water quality was achieved at 40 layers, which corresponds to a surface coating morphology consisting of a uniform, coarse-grained structure with open, nano-sized interconnected pores.     

可剥布对T300/Cycom 970环氧树脂复合材料胶接性能的影响

在商用飞机复合材料结构制造过程中,可剥布在复合材料共胶接和二次胶接的表面处理过程中应用越来越广泛,逐步替代传统打磨方式。然而在实际应用中,可剥布与复合材料树脂体系之间存在一定的匹配性,经不同可剥布处理后的复合材料表面胶接性能存在较大差异。为研究其对胶接性能的影响,选用四种航空用可剥布对复合材料进行表面处理,采用热压罐工艺制备T300/Cycom 970环氧复合材料层压板,选取同一种航空用胶膜进行胶接。按照ASTM剥离测试和单搭接剪切测试标准,对T300/Cycom 970环氧复合材料胶接结构的性能进行测试,采用接触角测试、SEM和X射线能谱测试(XPS)分别对复合材料层压板制件和可剥布织物的表面润湿性、表面形貌和表面元素进行测试与分析。结果表明:选用聚酯湿可剥布处理后的T300/Cycom 970环氧复合材料胶接性能最佳;可剥布织物及涂层的残留会影响复合材料胶接性能;可剥布处理能改善复合材料表面润湿性,提高表面能,但并不能保障胶接质量;可剥布编织形式直接影响复合材料表面形貌,决定其表面粗糙度,对复合材料胶接性能也有较大的影响。