电弧离子镀与中频磁控溅射复合制备TiAlN薄膜

采用Ti靶电弧离子镀与Al靶中频磁控溅射相结合的复合工艺,分别在单晶硅抛光面和高速钢抛光面两种基体上成功地制备了TiAlN薄膜样品.电子扫描电镜(SEM)、能谱和X射线衍射(XRD)分析结果表明:此复合工艺下制备的TiAlN薄膜比TiN薄膜表面液滴尺寸更小,针状孔洞基本消除,组织更为致密均匀.TiAlN薄膜的含Al量为0.86 %(原子百分比)左右,Ti与N的含量比(原子百分比)大致为1:1,Al原子的加入使TiN结晶结构发生畸变,晶格常数变小.TiAlN薄膜的硬度比TiN薄膜的硬度,提高30 %左右.     

电弧离子镀与中频磁控溅射复合制备TiAlN薄膜的研究

采用Ti靶电弧离子镀与Al靶中频磁控溅射相结合的复合工艺,分别在单晶硅抛光面和高速钢抛光面两种基体上成功地制备了TiAlN薄膜样品。扫描电镜、能谱和X射线衍射分析结果表明,此复合工艺下制备的TiAlN薄膜比TiN薄膜表面液滴尺寸更小,针状孔洞基本消除,组织更为致密均匀。TiAlN薄膜的Al含量(摩尔分数)为0.86%左右,x(Ti)%∶x(N)%约为1∶1,Al的加入使TiN结晶结构发生畸变,晶格常数变小。TiAlN薄膜的硬度比TiN薄膜的硬度有较大的提高,提高了30%左右。     

空心阴极离子镀TiAlN复合薄膜结构及抗氧化性能的研究

利用IPB30/30T型空心阴极离子镀膜机并改变蒸发源料中Ti、Al的比例,在不锈钢表面沉积了不同Al含量的TiAlN薄膜;电子探针分析结果表明涂层为内层富铝,外层富TiN的梯度涂层;X-ray衍射分析表明,薄膜相结构主要为δ-TiN的B1NaCl结构,薄膜的择优取向随着镀料中Al含量的增加由(111)向(220)转变.与TiN相似,TiAlN薄膜为柱状晶结构,但Al的引入使薄膜中使针孔数量和直径减小,致密性改善.600℃～800℃下静态空气中恒温氧化实验表明,TiN和TiAlN薄膜氧化时都在表面形成金红石结构的TiO2,但添加Al的薄膜具有比TiN薄膜更好的抗氧化性.扫描电镜观察表明,添加Al的薄膜表面的氧化膜平整致密,无孔洞;而TiN薄膜在氧化过程中形成数量众多的孔洞.600℃时在NaCl和水蒸气的综合作用下,不锈钢基体材料腐蚀严重,TiN涂层对不锈钢基体有一定的保护作用,但其表面腐蚀产物部分脱落,出现大量的腐蚀空洞,而TiAlN涂层表面腐蚀产物均匀致密,无明显空洞.加入Al引起薄膜结构的改善可能是薄膜抗氧化性和抗腐蚀性提高的原因.     

分离靶电弧离子镀制备TiN/TiAlN多层薄膜的微观结构和力学性能(英文)

采用分离靶电弧离子镀制备TiN/TiAlN多层薄膜。为了减少大颗粒的不利影响,利用直线型磁过滤方法来减少低熔点铝靶产生的大颗粒。结果表明,没有过滤的钛靶和磁过滤的铝靶等离子体到达基体的输出量在相同的数量级,同时,采用该方法制备的薄膜中的大颗粒数目是文献中报道的合金靶制备的薄膜大颗粒数目的1/10～1/3。Al元素的添加引起薄膜在(200)晶面的峰值降低,而在(111)和(220)晶面的峰值增强。TiN/TiAlN多层薄膜的最大硬度为HV2495,薄膜的硬度增强符合混合法则,结合力达75 N。     

氧化温度对TiAlN薄膜成分的影响

采用磁控溅射方法在硬质合金表面沉积TiAlN硬质薄膜,并在400～850℃的温度下进行氧化处理,通过XPS分析氧化后薄膜表面层的物质组成及变化.结果表明:氧化后的薄膜表面层存在AlN,TiN,Al2O3,TiO2和N-O;随着氧化温度的升高,氧元素和铝元素增加,氮元素和钛元素减少,最终在薄膜表面形成一层耐高温的Al2O...     

低模量Ti6Al4V表面Ti(Al/Pt)N薄膜强化改性

为解决硬质薄膜因与软基体硬度和模量差较大导致的薄膜失效问题,提高硬质薄膜在Ti6Al4V(TC4)钛合金基体上的适应性,使用掺杂氮化钛（TiN）陶瓷薄膜对低模量Ti6Al4V合金表面强化。采用热丝增强等离子体磁控溅射技术在Ti6Al4V合金表面制备Ti(Al/Pt)N薄膜：包括本征TiN、Al&Pt掺杂TiAlN和TiAl(Pt)N薄膜。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、纳米压痕仪、洛氏硬度计和摩擦磨损测试仪分别表征三种薄膜组织形貌、能谱分析、相结构和内应力、纳米硬度和模量及耐磨性。结果表明：Al元素掺杂使TiN薄膜柱状晶细化,截面形貌柱状晶更致密;同时微量Pt掺杂后,截面断口呈韧性撕裂。本征TiN和TiAlN薄膜衍射峰图谱呈现TiN(111)取向,TiAl(Pt)N薄膜的衍射峰呈TiN(200)主峰位。Al元素掺杂使TiN薄膜晶格畸变增多,内应力从-13 MPa增大到-115 MPa,导致膜-基结合力恶化,洛氏压痕和摩擦磨损实验中均出现薄膜剥落。Pt掺杂后薄膜内应力降低到-66 MPa,在洛氏压痕试验中TiAl(Pt)N薄膜与基体结合良好,仅有少许环形裂纹。摩擦磨损试验中本...     

AISI M2钢上磁控溅射TiN、TiAlN和TiAlVN薄膜的显微结构(英文)

为了研究Al和V掺杂对TiN薄膜微结构的影响,用磁控溅射法在AISI M2高速钢上沉积TiN、TiAlN和TiAlVN薄膜。采用XRD、SEM和TEM对薄膜的显微结构进行表征。结果表明,TiN薄膜中掺杂Al引起了晶格常数的降低,TiAlN中掺杂V则导致晶格常数的增加。另外,TiN、TiAlN和TiAlVN薄膜的生长形态显示,添加Al和V有改善柱状结构的倾向。在TiN、TiAlN和TiAlVN薄膜中鉴定出(111)和(200)晶向,ε(Fe3N-Fe2N)相的存在是因为薄膜中存在少量的Fe。TiAlN和TiAlVN薄膜夹层具有)0101(择优取向。在TiAlN和TiAlVN薄膜中观察到(111)和(200)晶向的织构(柱状)结构,在TiAlVN/M2夹层和回火马氏体之间存在)0101(α-Ti//(110)T.M的位向关系。     

非平衡磁控溅射离子镀TiN、TiAlN涂层抗高温氧化行为的研究

采用非平衡磁控溅射离子镀在W6M05Cr4V（M2）高速钢表面分别进行TiN、TiAlN涂覆．对TiN涂层和TiAIN涂层的抗高温氧化性能做对比性分析。通过观察不同温度下氧化后涂层的宏观形貌和色泽,涂层表面光学显微彤貌以及涂层表面显微硬度的变化,判定TiN、TiAlN涂层的抗高温氧化性能。结果表明,TiN涂层开始氧化温度为600℃,TiAIN涂层开始氧化温度为750℃。     

靶电流对TiAIN/TiN复合膜组织及硬度的影响

采用多弧离子镀技术在 40Cr 基体上制备 TiAlN/TiN 复合膜层,通过金相显微镜、扫描电镜和显微硬度仪研究靶电流对膜层表面形貌、沉积率及硬度的影响.结果表明:靶材电流对膜层组织和硬度有显著影响,电流越高膜层表面越不平整,显微硬度随靶材电流的升高先上升后降低.靶电流越高,膜层中 Ti、Al 原子的含量就越高.     

Ti6Al4V表面增强CrN和TiN薄膜

目的 研究表面增强氮化铬(CrN)和氮化钛(TiN)薄膜与Ti6Al4V(TC4)基体的适应性。方法 采用热丝增强等离子体磁控溅射技术,通过改变热丝放电电流,在TC4合金表面制备CrN、TiN薄膜。采用扫描电子显微镜、X–射线衍射仪、纳米压痕仪、洛氏硬度计和摩擦磨损测试仪分别表征薄膜的组织形貌、成分、相结构、内应力、纳米硬度、弹性模量及耐磨性。结果 随着热丝放电电流从0 A增加至32 A,等离子体密度增大,薄膜表面形貌由较疏松的四棱锥形转变成致密球形,截面柱状晶排列更加致密;薄膜择优取向从低应变能的(111)取向转变为低表面能的(200)取向;无热丝放电时TiN薄膜内应力高于CrN薄膜,随着热丝放电电流的增大,TiN薄膜内应力逐渐低于CrN薄膜;并且随着热丝放电电流的增大,薄膜的弹性模量与硬度均增大,但相同试验条件下CrN薄膜的弹性模量与硬度均低于TiN薄膜;压痕检测结果表明,薄膜与基体结合完好;低载荷摩擦磨损检测结果表明,硬度及弹性模量较高的TiN薄膜磨损量最低。结论 在相同等离子体密度能量轰击下,硬度和弹性模量较高的TiN薄膜内应力增幅较小;低载荷磨损时,弹性模量及硬度较高、内应力较低的TiN薄膜更适用于Ti6Al4V基体的增强改性。     

Influence of substrate surface topography in the deposition of nanostructured diamond-like carbon films by high density plasma chemical vapor deposition

In this work, we have studied the influence of the substrate surface condition on the roughness and the structure of the nanostructured DLC films deposited by High Density Plasma Chemical Vapor Deposition. Four methods were used to modify the silicon wafers surface before starting the deposition processes of the nanostructured DLC films: micro-diamond powder dispersion, micro-graphite powder dispersion, and roughness generation by wet chemical etching and roughness generation by plasma etching. The reference wafer was only submitted to a chemical cleaning. It was possible to see that the final roughness and the sp³ hybridization degree strongly depend on the substrate surface conditions. The surface roughness was observed by AFM and SEM and the hybridization degree of the DLC films was analyzed by Raman Spectroscopy. In these samples, the final roughness and the sp³ hybridization quantity depend strongly on the substrate surface condition. Thus, the effects of the substrate surface on the DLC film structure were confirmed. These phenomena can be explained by the fact that the locally higher surface energy and the sharp edges may induce local defects promoting the nanostructured characteristics in the DLC films.     

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。     

超硬多层薄膜的研究现状及展望

由于超硬多层薄膜的性能随调制周期的变化而发生变化,在某一范围出现超硬等异常效应.其潜在的实际应用价值及理论意义,使其成为近年来人们研究的热点.本文综述了近年来国内外超硬多层薄膜的研究结果,介绍了其分类、主要性能特点以及制备工艺,并对超硬多层薄膜以后的发展趋势进行了展望.     

硅表面金刚石膜红外增透性能研究

通过在大面积区熔硅表面沉积金刚石膜,制作硅的红外增透膜.经扫描电镜观察,金刚石膜的颗粒尺寸平均约2μm,晶体颗粒形状规则;测试单面镀膜的红外透过率最高达65％,双面镀膜红外透过率最高达84％;实验证明硅表面金刚石具有一定的抗热冲击性能;分析了硅表面金刚石薄膜的红外增透特性,提出了进一步提高金刚石膜红外增透性能的方法.     

偏压对GLC镀层的结构及应力的影响研究

采用磁控溅射离子镀技术制备了类石墨镀层（GLC）,利用扫描电子显微镜（SEM）测量了镀层的厚度、X射线衍射仪（XRD）研究了材料的物相和应力,并结合透射电子显微镜（TEM）观察和分析了材料的组织结构。研究结果表明：不同偏压下得到的镀层结构相同,均为非晶为主的类石墨镀层,并且随着偏压增大,膜厚逐渐减小;在所研究的偏压下,应力变化规律是随着偏压的增加,样品与基体的复合应力先增大,后减小,其中～65V时达到最大值。     

超硬薄膜研究的新进展

本文介绍了碳系列薄膜、纳米多层及纳米复合超硬薄膜近年来所取得的研究成果，重点是氮化物纳米多层与复合超硬薄膜的研究状况，并对纳米多层膜在应用中存在的问题提出了解决的思路，指出了超硬薄膜的发展趋势。     

GNiCr40Al3Ti合金表面Cr-DLC、CrAlN和CrN薄膜在去离子水环境中的摩擦磨损性能

目的 在去离子水环境中,研究GNiCr40Al3Ti合金表面制备的铬掺杂类金刚石(Cr-DLC)、氮化铬铝(CrAlN)和氮化铬(CrN)等薄膜的摩擦磨损性能。方法 在GNiCr40Al3Ti合金表面采用离子源辅助非平衡磁控溅射制备Cr-DLC薄膜,采用多弧离子镀技术制备CrAlN薄膜和CrN薄膜。利用冷场发射扫描电镜、拉曼光谱仪和X射线衍射仪,对薄膜的微观结构和形貌进行分析。利用显微硬度计、摩擦磨损试验机、白光干涉扫描轮廓仪等,对薄膜的硬度、摩擦磨损性能、磨痕二维轮廓等进行研究。结果 在10 h连续的去离子水环境摩擦过程中,CrN薄膜的平均摩擦系数最低,仅为0.17,比GNiCr40Al3Ti合金的摩擦系数降低了54%。与GNiCr40Al3Ti合金相比,其表面制备的Cr-DLC、CrAlN和CrN薄膜在去离子水环境摩擦条件下都减小了磨损体积,其中,CrN薄膜表现出最好的耐磨性,磨损体积为0.017 mm³,仅为GNiCr40Al3Ti合金磨损体积的0.18%。Cr-DLC薄膜与CrAlN薄膜的耐磨性不及CrN薄膜,主要是由薄膜的微观结构造成的,Cr-DLC薄膜的柱状疏松结构造成薄膜过早的被磨穿,CrAlN薄膜中存在的Cr相引起薄膜硬度降低,从而降低了抗剪切的能力。结论 在去离子水环境中,CrN薄膜具有最低的摩擦系数和最佳的耐磨性。     

Composition and structure of Ti-C/DLC graded composite films

The Ti-C→DLC gradient composite films were characterized systematically.The elemental depth profile and elemental chemical state evolution were determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).The transmission electron microscope (TEM) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) were used to study the structure of interfacial zone between DLC film and Ti-C layers.Results show that there are composition transition zone between DLC film and either Ti-C layer or steel substrate on condition that pre-deposited Ti layers on the steel substrate then plasma based bias deposited DLC films.In Ti-C graded layer,the chemical state of titanium and carbon are changed gradually.The structures of zone in Ti-C layer near the DLC film is consisted of random oriented nanocrystallines TiC dispersed in amorphous DLC matrix.The structure of the zone between DLC film and Ti-C graded layer is gradually changed too.     

PZT超细陶瓷微粒／硬脂酸复合LB膜及超薄膜的制备和性能研究

用胶体化学的方法获得PZT溶胶，利用LB技术制备PZT超细陶瓷微粒／硬脂酸复合LB膜，热处理后得到PZT超薄膜。由π-A曲线确定了具体的拉膜工艺参数和条件，由紫外．可见吸收光谱和AFM照片对复合LB膜和超薄膜进行表征和性能检测。结果表明：超薄膜中PZT超微粒排布较均匀，覆盖度较高；复合膜层均匀，在194nm和256nm处均有较强的吸收峰。     

具有憎水性的无机/有机膜层的制备方法与研究进展

综述了近年来国内外关于材料表面憎水膜层的研究进展.介绍了具有憎水性能的有机膜层、无机膜层及有机-无机复合膜层的制备方法,包括溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、电化学沉积法、化学镀膜法、化学吸附法、乳液聚合、悬浮聚合等,并总结归纳了这些方法的特点及其对表面膜层憎水性能的影响.展望了在材料表面憎水膜层向耐腐蚀、耐磨、高透光等功能膜层发展的趋势,同时对自洁、憎水憎油等方向发展的膜层进行了介绍.