基板偏压对溅镀AlCrNbSiTiV高熵合金氮化物薄膜性能的影响

用真空电弧熔炼法制备了AlCrNbSiTiV高熵合金,并将其作为靶材,利用直流反应式磁控溅镀法在T1200A金属陶瓷刀具或硅晶片上沉积了高熵合金氮化物薄膜。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪考察了基板偏压对薄膜形貌、元素含量、物相成分和性能的影响。所得氮化物薄膜均匀、致密,所有元素的原子分数与靶材相当。由于再溅射,沉积速率随着基板偏压增大而减小。薄膜的弹性恢复和显微硬度在基板偏压为0~-100 V时随着偏压增大而提高,进一步增大偏压反而减小。相比未溅镀薄膜的刀具,用溅镀了AlCrNbSiTiV氮化物薄膜的刀具干切削S45C中碳钢圆柱工件,工件表面的粗糙度和刀具的侧面磨损显著降低。-100 V偏压溅镀的刀具的切削性能最佳。     

(AlCrNbSiTiV)N高熵合金氮化薄膜溅镀参数的灰关联分析优化

采用直流反应式磁控溅镀法在硅晶片和住友刀具BN2000上制备(AlCrNbSiTiV)N高熵合金氮化薄膜。通过正交试验考察了溅镀功率、沉积温度、氮氩气流量比和基材偏压对薄膜的摩擦因数、硬度和刀具磨损的影响。对信噪比进行灰关联分析,以实现多目标优化,得出最佳工艺参数为:溅镀功率200 W,沉积温度200°C,氮氩气流量比0.3,基材偏压100 V。该条件下所得薄膜的摩擦因数为0.46,显微硬度为1243.72 HV,刀具磨损最小。     

高熵合金AlCrNbSiTiV氮化物薄膜溅镀参数的优化

以AlCrNbSiTiV为靶材,用反应式磁控溅镀系统分别在住友BNX20刀具和硅晶片上沉积高熵合金氮化物(AlCrNbSiTiV)N薄膜。采用田口方法的L9(34)正交表考察了沉积时间、基材偏压、溅射功率和基材温度对沉积速率、薄膜硬度和刀具寿命的影响,通过方差分析(ANOVA)确定了影响各性能的主要因素。对信噪比(S/N)进行灰关联分析以实现多目标优化,得出最佳工艺参数为:沉积时间20min,基材偏压-100V,溅射功率250W,基材温度400°C。在该条件下,沉积速率为17.28nm/min,薄膜硬度达到2814HV,刀具寿命2.50m。     

磁控溅射AlCrFeNiTi高熵合金薄膜的组织和表面形貌

用直流磁控溅射法在单晶硅片上制备了AlCrFeNiTi高熵合金薄膜,采用X射线衍射仪、扫描电镜和原子力显微镜考察了溅射参数对薄膜结构及表面形貌的影响.结果表明,当溅射功率一定,随着衬底温度升高,AlCrFeNiTi高熵合金薄膜由非晶向2个BCC相转变,衍射峰强度也随之增大,同时薄膜的结晶度提高,晶粒尺寸增大,导致薄膜粗糙度增加.当衬底温度一定时,随着溅射功率增大,X射线衍射峰强度大幅度上升,薄膜表面晶粒迅速长大,但因为溅射功率过大会导致表面形成缺陷,所以表面粗糙度先减小后增大.     

铝锰合金表面直流反应磁控溅射制备氧化铟锡薄膜

采用直流反应磁控溅射在AlMn合金表面制备出ITO薄膜.采用扫描电镜、X射线衍射、紫外-可见光测试、磨损试验、盐雾试验、薄膜厚度测量和显微硬度试验等方法对制备的ITO薄膜表面进行检测分析.结果表明:在溅射功率210 W、衬底温度120℃、溅射时间20 min的条件下,AlMn合金表面的ITO薄膜晶粒尺寸细小,与基底结合良好,AlMn合金表面光泽度好,强度、硬度高,并具有一定的耐磨、耐蚀性能.     

浅谈机械加工过程中积屑瘤的形成与消除

在精切削加工时,为什么采用极低或高速切削时工件表面粗糙度低？为什么采用润滑性能好的切削液、刀具前角大、进给量和刀具主偏角小工件表面粗糙度低？为什么工件材料硬度高、脆性大的材料,在切削时粗糙度低？怎么保证加工质量,值得深思。本文论述了在切削塑性材料过程中一种常见的物理、力学作用下,积屑瘤的生长条件,消失、防止措施,及对精加工表面粗糙度产生的影响。本文主要讲述积屑瘤的形成,对其进行分析,寻求最佳方案和控制方法。     

金刚石刀具化学磨损的预防

单晶金刚石刀具因其化学磨损严重,不适用于微切削加工铁基材料.为了保护金刚石刀具免受化学磨损,可将切削刀具沉积硬质涂层,以防止金刚石与工件材料直接接触.本研究则利用磁控溅射工艺在金刚石刀具上沉积TiN、TiAlN和AlN涂层.经过优化工艺参数,所沉积涂层的化学成分接近化学计量,表面非常光滑,晶粒很细,硬度高且附着强度大.虽然刃口半径因涂层略有增加,但对微切削加工来说仍可容忍.在试验切削条件下,与参比未涂层金刚石刀具相比,TiAlN涂层金刚石刀具磨损的减少高达50%.     

退火温度对氮化钽薄膜电阻器性能的影响

通过反应直流磁控溅射法在Si片表面沉积氮化钽(Ta N)电阻薄膜,并在空气中进行退火,系统研究了退火温度对薄膜的物相组成、微观形貌、电阻性能的影响。结合X射线衍射(XRD)物相分析、扫描电子显微镜(SEM)形貌分析及电阻性能测试结果,Ta N薄膜最佳退火温度为400~450℃,在此温度范围内退火,可制备出与硅基底附着良好、较小电阻温度系数(TCR,≤±100×10-6/℃)、2000 h老化电阻变化率(ACR)约0.43%的高稳定Ta N薄膜电阻器。     

PcBN刀具TiN涂层制备及性能研究

通过JCP-350M2高真空多靶磁控溅射镀膜机,采用直流磁控溅射的方法,在PcBN刀具表面沉积TiN涂层。通过SEM、XRD等方法分析N2流量、Ar流量、温度、电流等参数变化对TiN涂层表面形貌、物相组成、涂层厚度和显微硬度的影响,找出制备TiN涂层的优化参数。     

磁控溅射功率对玻璃基DLC薄膜的结构和硬度的影响

用直流-射频磁控溅射镀膜工艺,在不同的溅射功率条件下,制备了玻璃/SiC/DLC(diamond-like carbon)薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、共焦显微拉曼光谱仪(Raman)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、纳米显微硬度仪,研究了DLC薄膜的组织结构、物相组成、表面形貌、维氏硬度.结果表明,随着功率的增大,ID/IG值先增大后减小,薄膜硬度呈现先增大后减小的趋势;当溅射功率为200 W时,ID/IG值为0.56,镀膜玻璃的硬度值最大(830 HV),相比未镀膜的玻璃基片,硬度值增加了23.88％.     

膜厚对(Ti,Al)N涂层微结构、机械性能及切削特性的影响

利用蒸发与磁控溅射二元组合源设备,通过控制沉积时间在钨钴类硬质合金螺纹刀表面制备了不同膜厚的(Ti,Al)N涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、维氏显微硬度计、洛氏硬度计和摩擦试验机考察了涂层厚度对涂层微观结构、表面形貌、元素组成、显微硬度、膜-基结合力及摩擦磨损性能的影响,并通过切削40Cr钢材研究了涂层刀具的切削特性。结果表明,沉积6 h所得涂层(膜厚约5.0μm)的复合硬度(涂层+基材的显微硬度)显著高于沉积2 h(膜厚约1.8μm)所得涂层,但膜-基结合力更弱,磨耗速率更快。     

不同退火温度对HfO_2薄膜结构和性能的影响

采用等离子增强蒸发镀膜方法在石英玻璃上制备了HfO_2薄膜,并进行了退火实验。利用X射线衍射(XRD)、纳米压入仪、紫外-可见分光光度计等分别研究了不同退火温度对HfO_2薄膜表面硬度、晶体结构和光学性能的影响。结果发现:未退火的HfO_2薄膜为非晶结构,退火之后,薄膜变为多晶结构,呈现出(002)晶面择优生长;随着退火温度的增加,膜层的表面硬度有明显提高;退火后,可见光波段和近红外波段透过率没有明显的变化。     

热处理对(Co40Cr25Fe15.5Ni15.5Mo4)99.5C0.5高熵合金组织及性能的影响

高熵合金作为一种新型的材料研究方向,在本世纪得到了广泛的关注。用真空电弧熔炼制备(Co₄₀Cr₂₅Fe_15.5Ni_15.5Mo₄)_99.5C_0.5高熵合金,经过均匀化和轧制工艺,研究了不同退火温度对高熵合金组织及性能的影响。结果表明:退火态合金由面心立方结构(FCC)相构成,合金组织形貌为等轴晶,析出相富集C、Mo元素,细晶强化作用提高了材料强度。随着退火温度的提高,高熵合金的屈服强度和抗拉强度以及硬度逐步下降,延伸率增大,合金塑性随温度上升而增大。退火孪晶减少,塑性提高,材料由脆性断裂向韧性断裂转变。     

TiO2薄膜的相变与光学性能

采用射频磁控溅射法在单晶硅片和石英玻璃片上沉积TiO2薄膜.通过X射线衍射、原子力显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见光谱和荧光发射光谱对薄膜的结构、相组成和表面形貌进行了表征.研究了退火温度对薄膜相结构、表面化学组成、形貌及光学性能的影响.结果表明:沉积的TiO2薄膜为无定形结构,经400℃以上退火后的薄膜出现锐钛矿相,600℃以上退火后的薄膜开始出现金红石相,1000℃以上退火的薄膜完全转变为金红石相.随着退火温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,仅在950～l000℃时出现减小,1 000℃退火的薄膜组成为TiOx.随着退火温度的升高,薄膜的透射率下降,折射率和消光系数有所增加.     

表面镀膜刀具钻削试验研究

均匀镀覆镍-金刚石薄膜于刀具表面,以提高刀具基体的硬度并起保护作用,减轻磨损程度。选取难加工的碳纤维复合材料作为对象,以轴向力和扭矩为指标,进行钻削试验研究。得出结论:镀膜刀具的轴向力、扭矩和表面磨损不同程度地受钻削参数的影响;为减轻刀具的磨损并获得较好的加工质量,宜合理设定进给量、钻削速率等参数。     

退火时间对Bi/Te多层薄膜结构和热电性能的影响

采用磁控溅射法在玻璃衬底上室温沉积厚度不同的Bi/Te多层薄膜,在氩气保护下对薄膜在150℃进行不同时间退火处理,研究了退火时间对Bi/Te多层薄膜物相组成、微观形貌、表面粗糙度和热电性能的影响。结果表明:退火过程使Bi、Te原子在相邻单质层界面上产生了强烈的扩散反应,生成以Bi_2Te_3为主相的Bi-Te化合物;随退火时间的延长,薄膜的界面空洞增多,表面粗糙度变大。短时间退火可提高薄膜的热电性能;而随退火时间的延长,量子尺寸效应逐渐显现,薄膜的载流子浓度、迁移率、电导率和Seebeck系数均出现明显的振荡现象,沉积的单质层越厚,振荡周期越大。     

物理气相沉积制备高熵氮化物涂层的进展

从体系和沉积方法入手，分析了强氮化金属元素体系、弱氮化金属元素体系及含非金属元素体系在结构上的特性和共性给高熵氮化物涂层性能带来的影响，阐述磁控溅射和电弧离子镀膜技术沉积涂层的表面形貌、微观结构及性能方面的差异性，并分别总结这些制备技术的优缺点。最后对高熵氮化物涂层体系在结构成分设计和沉积方法两方面未来的研究方向进行了展望。     

低温液体氧氮化对奥氏体不锈钢磨损行为的影响

[目的]奥氏体不锈钢被广泛用于制造各种航空电子装备零部件,但其硬度和耐磨性欠佳。[方法]采用低温液体氧氮化技术对304奥氏体不锈钢进行表面改性处理。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、维氏硬度计等分析了所得复合改性层的微观组织和截面显微硬度分布,通过摩擦磨损试验探究了表面改性层的耐磨性。[结果]低温液体氧氮化表面改性层由外侧致密的Fe₃O₄相和内侧富氮S相构成。S相是含氮过饱和固溶体,含有大量位错、层错和孪晶,因此硬度较高。载荷和温度会影响不锈钢样品的磨损行为,温度升高和载荷增大都会使304奥氏体不锈钢样品和低温液体氧氮化样品的平均摩擦因数轻微下降,磨损体积损失增大。不过低温液体氧氮化处理能够缩短304奥氏体不锈钢样品初始磨损阶段的持续时间,使其在载荷10 N、温度200°C条件下的最大磨损体积损失由1.086 mm³降至0.144 mm³。[结论]低温液体氧氮化处理能够显著提高304奥氏体不锈钢的耐磨性。     

PDC刀具切削硅铝合金的表面粗糙度研究

采用自制的金刚石复合片研磨成PDC刀片,研究了不同形状的PDC刀片在切削含硅20％的硅铝合金时的表面粗糙度,并研究了不同切削速度下的表面粗糙度和切削温度.随着切削速度提高切削温度也提高,切削速度达到1000m/min左右,温度超过400℃,已加工工件表面粗糙度迅速降低.结合文献数据分析,认为高速切削硅铝合金时,已加工工件表面粗糙度主要受控于切削温度.     

等离子物理气相沉积高熵合金涂层及组织性能

采用等离子物理气相沉积的方法在316L不锈钢表面制备了AlCoCrFeNi高熵合金涂层,研究了喷涂距离和电流对高熵合金涂层物相组成、表面形貌、截面形貌、硬度、结合强度和耐磨性的影响。结果表明,不同喷涂距离和电流下,高熵合金涂层都主要由BCC、B2和FCC相组成;随着电流或者喷涂距离增加,涂层中BCC平均晶粒尺寸先增后减。当喷涂距离为460 mm时,随着电流从1600 A增加至2000 A,涂层平均摩擦系数逐渐增大,表面和截面硬度先减后增,涂层结合力和结合强度先增大后减小,涂层的磨损率先增加后减小;当电流为1800 A时,随着喷涂距离从420 mm增加至500 mm,涂层平均摩擦系数逐渐减小,表面硬度先减后增,截面硬度先增后减,涂层结合力和结合强度逐渐增大,涂层的磨损率逐渐减小。高熵合金涂层的磨损率与涂层表面硬度和内聚强度都有一定相关性。