直流等离子化学气相沉积TiC,TiC/TiN和弥散型Ti(CN)

用直流PCVD(等离子化学气相沉积)法沉积TiC、TiC/TiN双层复合膜和弥散型Ti(CN)涂层。试验表明在反应温度为550～600℃下得到的这些涂层,具有很高的显微硬度和良好的粘接力。沉积的Ti(CN)涂层结构非常细密,是一种由TiC和TiN两种晶体组成的高度弥散混合物。     

非平衡磁控溅射TiCxN1-x薄膜微结构及性能分析

为了研究不同沉积条件下TiCxN1-x(0≤x≤1)薄膜的相结构、显微硬度及摩擦性能的影响因素,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪分析薄膜的形貌和相结构,用HXD-1000数字式显微硬度计、MCMS-1摩擦磨损仪测试薄膜的硬度和摩擦系数.研究结果表明:TiN,TiC薄膜显示出〈111〉择优取向生长趋势,Ti(C,N)有较强的〈200〉取向,Ti(C,N)衍射峰涵盖了TiN峰和TiC峰,薄膜存在TiN和TiC两相共存.与TiN,TiC相比,Ti(C,N)薄膜具有更高硬度,当C原子含量x＝0.582时,Ti(C,N)薄膜硬度达到最大值为33.6 GPa,且表现出更低的摩擦系数和更好的耐磨性能.     

氩弧熔覆原位自生Ti(C、N)-WC增强Ni60A复合涂层的研究

以Ni60A、TiC、TiN、WC、Co粉为原料,在Q235钢的表面用氩弧熔覆原位合成技术制备了Ti(C、N)-WC增强镍基复合材料涂层.研究了涂层的显微组织、化学成分、硬度变化和摩擦磨损特性.熔覆层组织主要由富Ni的γ(Ni,Fe)相、Ti(C、N)、WC和(Fe,Cr)xC等组成.涂层的显微硬度和耐磨性分别是基体Q235钢的6.5倍和10倍.显微硬度由表及里呈先上升后下降的阶梯状趋势,到热影响区时又明显降低.基体Q235钢的磨损机制为黏着磨损和磨料磨损,而复合涂层的的磨损形式主要是磨屑充当第三体引起的磨粒磨损.     

碳含量对反应等离子喷涂TiCN涂层的影响

以廉价Ti粉和碳黑为原始粉末,采用喷涂造粒制备Ti-C团聚复合喷涂材料,并通过反应等离子喷涂在氮气气氛下合成TiCN涂层.使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及显微硬度计对涂层进行表征,探讨了碳含量(14.3%,16.7%及20%)对TiCN涂层物相组成、显微结构及显微硬度的影响.结果表明:所制备的涂层均由Ti C0.2N0.8和少量钛的氧化物组成,随着碳含量的增加,钛的氧化物含量降低.涂层为典型层状结构,存在少量裂纹及孔洞,当碳含量为20%时,制备的涂层相对致密,缺陷最少.此外,涂层由细小等轴晶和柱状晶组成,当碳含量为20%时,制备的涂层平均显微硬度最高,为(1 589±98.7)Hv0.2,这是晶粒细化和显微结构致密的结果.     

PCVD法沉积Ti(CN)涂层及其抗氧化性研究

应用PCVD技术，以金属有机物TPT作钛源在H13模具钢表面沉积Ti(CN)涂层，研究了不同工艺参数对涂层组织和性能的影响，并对涂层的抗氧化性进行了试验。结果表明，采用适当的沉积温度、压力及氮气流量，可以在H13钢表面得到以Ti(CN)为主的致密涂层，在沉积温度500℃时达到最高硬度HV1760，涂层在600℃以下具有良好的抗氧化性。     

沉积参数对CVD的TiN涂层性能影响

CVD TiN 涂层硬度随沉积温度和气体总流量的增加而增加。沉积温度高于1323K,Cr12M_0V 基体表面生成的是 Ti(C,N)复合涂层。其硬度和粘附性能均高于 TiN 涂层,最高维氏硬度达到3363kg/mm~2。Gr12MoV 基体,沉积金黄色、粘附性能好,维氏硬度高达2000—2500kg/mm~2。TiN 涂层最佳沉积条件是:TiCl_4蒸发温度313K,1:2N—H 摩尔比,1323K 沉积温度和2400Cm~3/min 气体总流量。(220)方向择优成长,随气体线速度增加或沉积温度升高而增加。     

沉积电压对辅助加热PCVD-TiN涂层的影响

研究了不同的沉积电压对辅助加热式PCVD-TiN涂层的影响。实验证明,提高沉积电压可以细化TiN涂层的柱状晶结构,增加TiN涂层的显微硬度和沉积速率。在试验范围内,涂层内残存的氯含量基本不受沉积电压的影响。     

反应室氮气流量对TiN-Al3Ti-Al复相陶瓷涂层的影响

通过XRD、SEM等手段主要研究了反应室氮气流量对复合涂层组织结构的影响.XRD结果表明随氮气流量变化,涂层组织由Al3Ti为主相转化为TiN、Al、Al3Ti三相同时共存;SEM表明复相涂层是由富硬质相和富软质相堆叠在一起的层状组织结构;通过对玻璃基体的喷涂层的研究表明涂层中颗粒剥落是由于颗粒在形成涂层之前表面已经凝固形核所致;当(N2)=0时,复合涂层的显微硬度为445.22HV,韧性较差;而(N2)=2.5时,显微硬度为639.98HV,韧性较好.     

直流等离子体化学气相沉积TiN涂层的组织、结构的研究

本文用直流等离子体化学气相沉积技术在高速钢,Cr_(12)、40Cr、GCr15、38CrMoA1氮化、40Cr渗硼、合全钢喷涂镍基合金的试块上沉积了TiN涂层。对各基材上沉积的TiN涂层进行了晶体构造、表面及断口形貌、针孔率及硬度测定和分析。     

TC4合金表面TiN陶瓷激光熔覆层的组织和耐磨性能

为提高TC4合金的耐磨性能，采用连续波CO2激光在其表面熔覆TiN陶瓷涂层，分析了熔覆层的微观组织结构，对熔覆层的硬度和磨损性能进行了测试．结果表明，TiN激光熔覆层分为两个亚层，表层为TiN熔凝层，由TiN棒状树枝晶组成，底层为TiN和钛合金混凝层，由TiN棒状树枝晶、TiN颗粒和钛合金马氏体组成；TiN激光熔覆层的显微硬度在500—900HV之间，明显地改善了TC4合金的磨损性能．     

镁合金表面等离子熔覆镍铝／陶瓷复合涂层的研究

镁及镁合金是一种极具发展潜力的轻质结构材料,但镁合金的耐磨耐蚀性较差,极大地限制了镁合金的应用。本文采用等离子熔覆技术,在AZglD镁合金表面获得了以NiAL金属间化合物为基体,TiC为增强相的复合涂层。借助x射线衍射仪、扫描电子显微镜、EDS对涂层的物相及组织进行了分析,并测试了涂层的显微硬度和耐蚀性。试验结果表明：涂层与基体呈现良好的冶金结合,以NiAL金属间化合物为基体,TiC为增强相,并含有少量MgO及未反应的Ti单质。复合涂层具有较高的显微硬度,耐腐蚀性能也远好于基体。随着陶瓷相的减少,涂层的硬度和耐蚀性均逐渐增强。     

激光熔覆钛基复合涂层的显微组织和硬度分析

采用激光熔覆快速非平衡合成方法制备了原位反应合成TiB增强钛基复合材料.用Y2O3、Ti和B的混合粉末在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制得TiB/Ti复合涂层.采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱仪(EDS)和硬度测试等方法,研究了原位合成TiB/Ti复合涂层的显微结构和显微硬度.结果显示:激光熔覆层的相结构主要为α-Ti和TiB两相,TiB增强相均匀地分布于复合涂层中,熔覆层的硬度值高于基体Ti合金的硬度值1倍以上,Y2O3含量(质量分数w,全文同)为1％的激光熔覆涂层内部的增强相组织最为均匀、细小,且硬度值也最高,平均硬度(HV)值约为830.     

硬质合金表面硬质薄膜的制备和性能分析

利用热阴极离子镀技术改变主弧电流,控制镀膜时间等参数,在硬质合金基体上制备了TiN薄膜;利用XRD、自动划痕仪、SEM和显微硬度计对所制备的样品进行了结构分析和性能检测.结果表明,生成的膜层是单一的TiN薄膜,所得膜层晶体是细小的柱状晶,膜基结合力最小77N,最大可达98N,显微硬度最高可达HV2757.     

TiC、TiN和Al_2O_3涂层硬质合金结构和磨损研究

用化学气相沉积方法,研究了沉积到C-6硬质合金基体上的Ti C,Ti C/Ti CN/Ti N,Ti C/Al2O3和Ti C/Al2O3/Ti N涂层的显微结构和磨损特性。涂层后硬质合金的高温化学稳定性、抗氧化性能、硬度和切削性能明显提高,Al2O3的加入进一步提高了CVD多层涂层硬质合金的抗氧化性能、硬度和切削性能、隔热和阻碍氧扩散的作用;通过提高涂层硬质合金的抗氧化性能和硬度能提高涂层硬质合金的切削性能。同时也研究了Ti C/Al2O3涂层厚度与磨损以及温度之间的关系。     

脉冲激光沉积制备TiN/AlN多层薄膜的研究

采用脉冲激光沉积(PLA)法,在单晶Si试样表面沉积制备了一系列TiN/AlN硬质多层膜,并采用基于免疫算法的免疫径向基函数(IRBF)神经网络对AlN厚度建立预测模型,设计出具有可控调制周期和调制比的TiN/AlN多层膜。X射线衍射(XRD)结果表明,小调制层周期下,过高或过低的工艺条件下薄膜通常为非晶态,适当的工艺条件下TiN、AlN形成具有强烈织构的超晶格柱状晶多层膜;与此相应,纳米多层膜产生了硬度和弹性模量异常增高;随着调制比增加,使纳米多层膜形成非晶AlN层和纳米晶TiN层的多层结构,多层膜的硬度和弹性模量逐渐下降。XPS结果表明,薄膜界面由Ti+4、Ti+3离子组成,N的负二价、三价亚谱结构预示着非当量TiN、AlN的形成。AFM研究显示,薄膜的调制周期均在10~200 nm范围内,且薄膜表面较均匀;当多层薄膜调制周期在50 nm以下时,薄膜的纳米硬度值明显高于TiN和AlN的混合硬度值,达30 Gpa。     

Ti对激光熔覆铁基合金涂层组织和耐磨性的影响

采用激光熔覆技术在低碳钢表面制备Fe基合金涂层（Fe50）和添加1％（质量分数）Ti粉的Ti／Fe50涂层,分析研究两涂层的相结构、显微组织、硬度及耐磨性。结果表明：激光熔覆Fe50涂层主要由α-Fe和Cr23C6组成,其组织由柱状枝晶固溶体及其间网状分布的共晶组成;添加质量分数为1％的Ti后,涂层中除了α-Fe和Cr23C6相,还含有γ—Fe相,组织明显等轴化、均匀化;与Fe50涂层相比,Ti／Fe50涂层耐磨性提高了20％以上。     

硬质合金表面热阴极离子镀TiN涂层抗氧化性研究

利用热阴极离子镀技术在牌号为ZK1的硬质合金表面镀制TiN硬质涂层,并在300℃至700℃空气环境下进行抗氧化实验。运用XRD和XPS对涂层进行微观结构和成分的分析,并用SEM进行涂层断口的观察,最后采用显微硬度计和自动划痕仪分別对涂层的显微硬度和膜基结合力进行了检测。实验结果表明,涂层厚度约为5μm,涂层成分以TiN为主,平均显微硬度达2388HV,结合力最大达85N。随着氧化温度的升高,在涂层表面先后形成了TiNxOy、TiO2,涂层的显微硬度和膜基结合力都呈下降趋势并在550℃处剧烈下降。     

TiN涂层相组成计算机分析

用计算机分析系统对不同TiNPVD涂层工艺的镀膜层相组成进行了分析,并用Winfit和Origin软件对X衍射图谱进行作图标定。研究表明,TiN涂层相组成主要有TiN、Ti2N、TiN0.26和FeTi相;工艺参数(如负偏压、靶电流和氮分压等)对涂层性能和质量的影响很大。在分析的基础上提出了合理的工艺参数。     

激光熔覆功率对原位合成TiB/TiN涂层组织和摩擦性能的影响

以光学显微镜(OM)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子探针(EPMA)方法分析涂层相组织结构和显微形貌,采用硬度测试仪及滑动磨损机测试涂层硬度及耐磨性能.结果表明,涂层中原位合成了TiB和TiN强化相颗粒,分别呈现针棒状形貌组织和等轴晶形貌组织;激光功率对组织形貌影响较大,随着激光功率的提高,熔覆层的硬度和耐磨性能呈上升的趋势;母材的磨损机制主要为疲劳磨损,而熔覆层金属的磨损主要由疲劳磨损和磨粒磨损共同作用,其中磨粒磨损占主体作用.     

真空固体渗钛及其动力学的研究

本文采用铁钛合金、氯化铵、三氧化二铝组成的渗钛剂对45钢、3G_r2W8V钢进行低真空固体渗钛,并研究了渗钛层的组织形貌、相结构、生长过程、硬度和耐磨性.结果表明,用该渗剂可使钢获得硬度高、耐磨性好的渗钛层.渗钛层由TiC构成,硬度为HV_(m,0.05)2800～3800,推荐的渗钛工艺是1000℃×4～6h、这时渗层厚度可达5～7μm.研究发现,钢在快速渗钛后即可形成TiC细晶层,保温时间大于2小时后,TiC晶粒沿〔220〕方向柱状生长.文中在实验的基础上,进一步对渗钛的动力学过程进行了分析,提出可描述该渗钛过程的模型.