温度对电弧离子镀CrN过程等离子体状态及涂层结构和力学性能的影响

先采用发射光谱法分析了在不同温度下电弧离子镀CrN涂层过程中的等离子体状态,并在假设局部热力学平衡的条件下计算了等离子体密度,用玻尔兹曼作图法计算了等离子体温度。根据Cr靶弧光放电特点选择镀膜工艺,在不同温度下制备了CrN涂层,并研究了其微观结构和力学性能。结果表明：随着温度升高,光谱强度先升高后降低,在350°C下电弧离子镀时等离子体光谱强度、等离子体密度及等离子体温度均最高,所得CrN涂层最致密。450°C时所得CrN涂层的纳米硬度和弹性模量都最高,力学性能最优。     

铝合金化学镀Ni-P-B的研究

以二甲基胺硼烷（DMAB）为还原剂,在铝合金上获得了化学镀镍低磷低硼镀层,研究了硫酸镍、次磷酸钠、DMAB、络合剂、pH值和稳定剂对镀层的沉积速度、显微硬度和微观形貌的影响。通过正交实验和单因素实验,确定了最佳工艺配方为：24g／L硫酸镍,适量DMAB,12g／L次磷酸钠,3mg／L硫脲,30mL／L络合剂。所获得的化学镀镍镀层中P、B、Ni的质量分数分别为：1．8l％、0．26％和97．93％。该镀层与基体的结合力良好,硬度在550～710Hp。范围内,在铝质活塞上应用获得了满意的效果。     

WO3薄膜制备及其电致变色性能研究

采用直流反应磁控溅射方法在室温下制备WO3薄膜。研究溅射功率对WO3薄膜结构及电致变色性能的影响规律,考察退火后WO3薄膜的结构演变及电致变色性能变化。结果表明溅射功率为270W时薄膜表现出较好的电致变色性能,其调制幅度达78.5%,着色时间为9s,褪色时间为3.2s。将该功率下制备的WO3薄膜进行退火处理,其结构由非晶态转变为晶态,但调制幅度、响应时间特性都发生一定程度的退化。非晶态WO3薄膜相比晶态结构具有更快的响应时间和更宽的调制幅度,但晶态薄膜具有更好的循环稳定性。     

WC/DLC纳米多层膜微观结构研究

阳极层流型气体离子源与非平衡磁控溅射复合技术沉积制备WC/DLC纳米多层膜,并在膜/基间设计了中间过渡层.用扫描电镜、拉曼光谱仪、光电子能谱仪、X衍射仪、透射电镜、干涉显微镜等,对WC/DLC纳米多层膜的微观形貌结构进行分析研究.结果表明:沉积的WC/DLC膜层表面致密、光滑细腻;多层调制周期在3～4 nn,多层界面不清晰,形成渐变过渡界面.WC/DLC膜中主要是sp2键中掺杂有一定量的sp3键,WC则以纳米晶结构弥散分布在DLC之中.     

Al含量对TiAlN涂层组织结构和性能的影响

采用电弧离子镀技术在M35高速钢基体表面沉积三种Al含量的TiAlN涂层(Ti、Al的原子比为1∶2、1∶1.5、1∶1)。采用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、X射线衍射仪(XRD)、三维表面轮廓仪、多功能材料表面性能试验仪以及高温氧化试验对涂层显微结构及性能进行分析表征。结果表明:在同一工艺条件下,随着Al含量增加,TiAlN涂层的粗糙度增大,涂层表面质量下降,抗氧化性能降低,在800 ℃下氧化后表面形成TiO₂和Al₂O₃。在三种不同Al含量的TiAlN涂层中,Ti0.5Al0.5N涂层的综合力学性能最好,在800 ℃下,10 h内具有最为优异的抗氧化性能。     

磁控溅射WS2薄膜的制备工艺及其性能

采用孪生中频磁控溅射的方法在低温条件下制备了WS2薄膜,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDX)、显微硬度仪、划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机对薄膜的物相结构、微观形貌以及摩擦学性能进行了研究。结果表明:所制备的WS2薄膜呈现出明显的(002)晶面择优生长,S/W原子比1.52,在大气环境中摩擦系数可低于0.01,载荷与转速对薄膜的摩擦系数影响显著,在一定范围内加大载荷和提高转速都会增大其摩擦系数。     

细晶粒硬质合金预处理工艺优化及金刚石涂层性能研究

为了进一步拓展金刚石涂层刀具的产业化应用,提升金刚石涂层刀具的结合力性能,本文开展了细晶粒钨钴类硬质合金的化学预处理研究,考察了三步法预处理工艺对不同晶粒度基体形貌和成分的影响,实现了金刚石涂层与基体的高结合强度。利用扫描电子显微镜和EDS能谱仪对预处理后基体的表面形貌和钴含量以及涂层形貌进行分析,采用拉曼光谱、X 射线衍射光谱对涂层物相结构进行分析表征,并利用固体颗粒冲刷评价金刚石涂层的抗冲刷性能。结果表明:酸处理对Co的去除起着重要作用,WC晶粒越小所需酸处理的时间越长,碱处理对WC的刻蚀能力表现出先增大后减小的趋势,在3min时达到最大Co暴露量。由此分别确定了WC-6%Co(0.2,0.4,1.0 μm)基体三步法最佳工艺,三步法预处理后的基体均获得均匀致密,晶粒取向为(111)面,抗冲刷性能优异,膜基结合性能好的金刚石涂层。     

H13钢离子渗氮(PN)与类金刚石(DLC)复合处理的摩擦磨损性能研究

采用阳极层流离子源与非平衡磁控溅射结合的沉积方法在H13钢基体表面沉积出类金刚石膜(DLC),并对H13钢经不同表面预处理对后沉积的DLC膜的摩擦学性能进行了对比研究.结果表明:DLC膜结构致密,且DLC膜与梯度过渡层及基体三者之间结合牢固;H13钢经离子氮化后,梯度过渡层与氮化层间结合紧密,提高了膜与基体的承载能力;在保持相同摩擦速率的条件下,摩擦系数随着载荷的增加先增大后减小;H13钢离子渗氮处理后沉积的DLC膜其摩擦系数远小于未采用离子渗氮处理沉积的DLC薄膜.     

钛合金及其表面沉积Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜的冲蚀行为

采用多弧离子镀技术在TC11钛合金表面制备了厚度为18.7 μm的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜,用45 μm白刚玉通过微喷砂试验机评价TC11钛合金及Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜在30°和90°攻角下的抗冲蚀性能,并分析其冲蚀机理.结果表明:30°攻角下,冲蚀砂量为70 g时,Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜被冲破,此时该多层膜的冲蚀坑深度为21.88 μm,TC11钛合金基材为269.9 μm.90°攻角下,冲蚀砂量为20 g时,Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜被冲破,此时该多层膜的冲蚀坑深度为8.95 μm,TC11钛合金基材为46.96 μm.30°攻角下,钛合金的冲蚀以微切削为主,多层膜以微切削和微断裂为主.在90°攻角下,钛合金的冲蚀以点坑冲蚀为主,多层膜以裂纹萌生扩展和点坑冲蚀的混合冲蚀为主.     

沉积温度对NiCrAlY/Ag复合薄膜结构及性能的影响

目的改善GH4169合金的表面性能,制备摩擦学性能优良的复合薄膜。方法采用离子源辅助直流磁控溅射技术制备NiCrAlY/Ag复合薄膜,研究沉积温度分别为60、120、180℃对薄膜结构和性能的影响。利用能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)进行薄膜元素成分含量、表面形貌、截面形貌、粗糙度和相结构的检测。采用纳米压痕仪、划痕法、球-盘式摩擦磨损试验机对薄膜的硬度、结合力、摩擦磨损性能进行分析。结果 NiCrAlY/Ag复合薄膜的表面致密度、晶粒尺寸以及表面粗糙度随沉积温度的升高而增大,物相组成主要为Ni3Al、Ag和Cr,薄膜的硬度在5.67～6.41GPa之间。复合薄膜的膜/基结合力随沉积温度的增加而降低,其中沉积温度为60℃时的膜基结合力最佳(33.1N),并且在此沉积温度下的复合薄膜具有最佳的室温摩擦学性能,其平均摩擦系数为0.24,磨损率为3.52×10–5 mm3/(N·m),磨损机制为氧化磨损和磨粒磨损。结论沉积温度对NiCrAlY/Ag复合薄膜的结构性能影响显著,当沉积温度为60℃时,薄膜综合性能最好。