物理气相沉积硬质涂层的开发及工程应用

概述了物理气相沉积(PVD)技术的发展过程、特点及工程应用。介绍了香港城市大学先进涂层应用研究实验室(ACARL)近10年来在硬质涂层的开发与应用方面所做的主要工作,包括金刚石薄膜和纳米复合涂层在香港制造业的应用研究,超硬纳米复合涂层的完整性和可靠性研究,以及以脉冲磁控溅射为基础的新型大面积涂层技术的开发和工业化应用研究等。     

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。     

气相沉积涂层技术与模具表面强化处理

介绍了在模具表面上气相沉积涂层的方法，分析了物理气相沉积和化学气相沉积的工艺特点及应用，指出模具表面气相沉积技术的发展方向。     

高熵合金涂层的研究现状

综述了高熵合金的概念与特性,介绍了高熵合金涂层的设计和制备手段。重点讨论了激光熔覆、磁控溅射和热喷涂这3种制备高熵合金涂层的技术手段的原理、特点及国内外的研究现状,展望了高熵合金涂层的研究和应用前景。     

基于机器学习设计和制备高熵氮化物陶瓷

高熵陶瓷作为一种新兴的陶瓷材料自问世起就成为陶瓷领域的研究热点,然而,其巨大的成分设计空间也为基于实验和“试错法”的组分设计带来了挑战。近年来,通过机器学习与实验探索相结合的方式为这一问题的解决带来新方法。基于此,本研究建立了4个机器学习模型,通过训练评估选出性能最好的梯度提升决策树模型(R²=0.92)并用于预测,然后通过实验成功合成了单相的(Ti_0.2V_0.2Zr_0.2Nb_0.2Hf_0.2)N高熵氮化物陶瓷,验证了模型的准确性,为高熵氮化物陶瓷的设计提供了新思路,加快了新体系的发现。     

物理气相沉积多元、多层金属陶瓷涂层的研究现状

物理气相沉积(Physical vapor deposition,简称PVD)硬质金属陶瓷涂层在各行业的应用广泛,并逐渐成为促进国民行业发展的重要支柱之一。硬质涂层性能对于工模具加工特性的影响极为关键。近些年,由于我国巨大的市场需求,致使我国涂层技术发展速度迅猛,在高硬度、多组元、多层膜研究领域已取得巨大进步。但为满足高强度材料的制造及复杂成型加工对高性能硬质涂层的迫切需求,超硬、耐磨、抗高温已成为开发高性能硬质涂层的关键技术指标。详细介绍了掺杂IVB族、VB族和VIB族元素对TiN、TiAlN涂层性能的影响,以及多层化、周期化涂层技术在强化硬质涂层性能方面的研究现状,并针对研究现状提出拟解决的问题。     

物理气相沉积用于汽车外饰件的可行性分析

为探索物理气相沉积（PVD）用于汽车外饰件的可行性,分析了紫外光可固化涂层固化能量、基材种类和PVD工艺类型（包括真空蒸发镀铟和磁控溅射镀铬）对样品各项性能的影响。结果表明,将PVD用于汽车外饰件可行。说明了相关注意事项。     

氧化铝陶瓷表面化学气相沉积钛涂层的制备及性能

利用卤化物还原原理,以Ti粉和I2粉为反应原料,通过化学气相沉积的方法在Al2O3陶瓷基体上制备了金属Ti涂层。考察了原料配比、加热温度及保温时间等工艺参数对涂层沉积的影响。通过X射线衍射仪分析了涂层的物相组成。利用扫描电子显微镜及能谱仪对涂层的微观组织形貌及成分进行了分析。采用座滴法考察铜与沉积了涂层的氧化铝陶瓷间的润湿性。研究结果表明,化学气相沉积法在氧化铝陶瓷表面制备Ti涂层的适宜工艺参数为:Ti与I2的质量比=1∶3,沉积温度为1 100℃,沉积时间为60min。所获得的Ti涂层纯度较高,具有明显的(110)晶面择优取向性,涂层与陶瓷结合良好。铜与涂层间的润湿角在1 113℃时为57°。     

Si/Ce化学气相共沉积制备抗结焦涂层的研究

对Si/Ce化学气相共沉积在裂解炉管内表面制备抗结焦涂层进行了研究。通过EDS、SEM、XRD对硅沉积涂层和硅铈共沉积涂层进行表征,发现Ce的加入可以减少沉积过程中C元素在涂层中的沉积,从而在炉管内表面得到致密、平整的涂层。石脑油裂解实验表明,硅铈共沉积涂层表现出了较优的抗结焦能力,经过6次石脑油2小时裂解试验后结焦抑制率依然保持在50%以上,该涂层对裂解产物的三烯收率影响不明显。     

化学气相沉积六方氮化硼涂层的制备及应用

六方氮化硼(h-BN)涂层是一种性能优异的功能陶瓷材料,介绍了化学气相沉积( CVD)六方氮化硼涂层的制备工艺,综述了h-BN涂层的优异性能和应用现状,并对其研究发展趋势进行了展望.认为先驱体性能存在缺陷、沉积机理复杂、工艺可控性差、生产成本高是目前CVD制备h-BN涂层存在的主要工艺问题,指出今后还需在新型先驱体的研发和使用、沉积机理的深入探究、工艺优化和放大等方面开展深入研究,以实现h-BN涂层的大规模工业化生产和应用.     

低温化学气相沉积SiC涂层显微结构及晶体结构研究

在CH_3SiCl_3-H_2体系中,采用化学气相沉积法(CVD)在1000～1300℃制备了SiC涂层。研究了SiC涂层的沉积速率和温度之间的关系,发现低温化学气相沉积SiC为动力学控制过程,反应的表观活化能为85～156 kJ/mol。SiC涂层的外观颜色及涂层表面的显微结构随沉积温度变化而呈现规律的变化:当沉积温度<1150℃时,SiC涂层的外观颜色为银白色,涂层表面致密、光滑;当温度≥1150℃时,SiC涂层外观颜色逐渐变暗,涂层表面变得疏松、粗糙。利用XRD分析了不同沉积温度下SiC涂层的晶体结构,随着温度的升高,SiC涂层的结晶由不完整趋向于完整;当沉积温度≥1150℃,SiC涂层的XRD谱图中除了β-SiC外还出现了少量α-SiC。     

化学气相沉积制备SiC涂层——I.热力学研究

对化学气相沉积（ＣＶＤ）法制备ＳｉＣ的热力学进行了系统研究,考察了Ｈ２－ＭＴＳ,Ａｒ－ＳｉＯ－Ｃ,Ｈ２－ＳｉＯ－ＣｘＨｙ,Ｈ２－ＳｉＨ４－ＣｘＨｙ等体系,着重研究了温度、压力、载气量和初始反应气体浓度对沉积单相ＳｉＣ的影响,以ＣＶＤ相图的形式给出了计算结果,这些相图对ＣＶＤ法制备ＳｉＣ的实验具有指导作用．     

PVD(物理气相沉积)简介

PVD是英文Physical Vapor Deposition(物理气相沉积)的缩写,是指在真空条件下,采用低电压、大电流的电弧放电技术,利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离,利用电场的加速     

稀释气体对化学气相沉积SiC涂层生长行为的影响

以CH3SiCl3-H2为反应气体,采用Ar和H2作为稀释气体。在1100℃、负压条件下,由化学气相沉积制备了SiC涂层,研究了稀释气体对涂层沉积速率、形貌以及晶体结构的影响。以Ar为稀释气体时,随着稀释气体流量的增加沉积速率迅速减小;用Ar作稀释气体制备的SiC涂层相对粗糙,随着Ar流量的增加,晶粒簇之间的空隙较大,涂层变得疏松。XRD分析表明：当稀释气体Ar流量超过200ml／min时,涂层中除了β-SiC外,还逐渐出现了少量的α-SiC。以H2为稀释气体时,当H2流量增加到400ml／min时,涂层的沉积速率迅速增大;以H2为稀释气体制备的SiC涂层致密、光滑,沉积的SiC涂层全部是β-SiC,且具有非常强的(111)晶面取向,涂层中无α-SiC出现。     

物理气相沉积对化学钢化玻璃抗冲击强度的影响

用真空热蒸发沉积、离子束辅助沉积和磁控溅射三种方法在化学钢化玻璃上分别镀制铬薄膜和硫化锌薄膜,并对镀膜的化学钢化玻璃进行落球冲击实验,结果表明:镀膜的化学钢化玻璃的抗冲击强度变弱,不同的物理气相沉积方法对化学钢化玻璃的抗冲击强度影响不同.本文主要分析了薄膜应力和粒子束能量对化学钢化玻璃表面压应力的影响,并探讨化学钢化玻璃抗冲击强度变弱的原因,提出了解决的方法.     

电泳沉积羟基磷灰石生物陶瓷涂层的研究进展

羟基磷灰石(hydroxyapatite，HAP)生物陶瓷涂层被认为是目前最好的用于替代人体硬组织的一种生物医用材料。电泳沉积是一种全新的涂层制备方法，它可以解决传统HAP生物陶瓷涂层制备工艺上的各种不足。文中综合介绍了国内外有关电泳沉积HAP生物陶瓷涂层的研究报道，概述了电泳沉积的工艺流程和工艺参数，并对各种影响因素全面地进行了详细的探讨，进而提出了相应的设想和展望。     

磁控溅射制备高熵氧化物薄膜的阻挡扩散性能

利用磁控溅射在Ni–8at%W合金基体表面沉积(CoCrNiTa)O_x高熵氧化物薄膜,研究了它在1 000℃、100 h的真空扩散条件下的高温稳定性及其阻挡Ni–30at%Cr涂层与Ni–8at%W合金基体中元素互扩散的性能,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、纳米压痕仪及划痕仪对薄膜进行研究。结果表明：(CoCrNiTa)O_x高熵氧化物薄膜较为致密,为非晶结构。随着溅射时间延长,薄膜纳米硬度上升的趋势很小,但膜基结合力增幅较大。(CoCrNiTa)O_x扩散障具有较好的高温稳定性,对Cr元素具有较好的扩散阻挡性能。     

高能量密度脉冲等离子枪在硬质合金刀具上沉积高硬耐磨涂层研究

用高能量密度脉冲等离子体枪，于室温下在硬质合金刀具基体上分别成功沉积了硬度高、耐磨损、膜基结合力强的TiN、TiCN和TiAlN薄膜。在优化的工艺条件下，所得TiN、TiCN、TiAlN薄膜纳米硬度分别可达27GPa、50GPa和38GPa；杨氏模量分别可达450GPa、550GPa、650GPa。纳米划痕实验临界载荷分别达90mN、110mN和100mN以上。切削实验表明，涂层刀具可用于高速切削，刀具后面磨损明显减小。刀具力学性能的改善归因于更优异力学性能涂层的沉积、良好的膜基结合力以及涂层特殊的显微结构。     

物理气相沉积对离子交换玻璃中钾离子浓度的影响(英文)

采用真空烘烤热蒸发沉积和离子束辅助沉积两种方法在离子交换玻璃上分别镀制ZnS薄膜,用扫描电镜和电子探针线扫描分析了物理气相沉积对离子交换玻璃中K＋浓度的影响,并测量了经不同方法镀膜玻璃的抗弯强度。结果表明：镀膜的离子交换玻璃中K＋的分布峰值减小并从玻璃表面向玻璃内部移动;与真空烘烤热蒸发沉积相比,离子束辅助沉积ZnS薄膜的离子交换玻璃中K＋的分布峰值增大且继续向玻璃内部移动,K＋浓度分布也随之移动,并导致离子交换玻璃力学性能下降。