磁控溅射制备高熵合金薄膜研究进展∗

作为新兴合金材料,多主元高熵合金打破了传统合金中主要组成元素为一种或两种的合金设计理念,由至少五种主要元素构成,从而获得的高熵效应使其在性能上往往比传统合金具有更大的优势,如高硬度、高强度、抗高温氧化、耐腐蚀等。 近年来,高熵合金薄膜的性能及制备技术同样备受学术界和工业界的关注。 磁控溅射薄膜制备技术具有成膜温度低、膜层致密、结合力好等优点,已逐渐应用于高熵合金薄膜的制备及性能研究,具有非常大的工程应用前景。 介绍直流、射频、离子束及脉冲磁控溅射的特点及其在高熵合金薄膜中的应用,重点分析不同磁控溅射技术下制备的高熵合金薄膜的相结构特点和规律,并系统地阐述薄膜优异的各种性能,最后展望磁控溅射技术制备高熵合金薄膜发展的方向。     

高压对高功率脉冲磁控放电等离子体注入与沉积氧化钒薄膜的影响

利用高功率脉冲磁控放电等离子体注入与沉积技术制备了氧化钒薄膜,分别采用X射线衍射仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜和电化学分析仪研究了不同高压幅值对氧化钒薄膜的相结构、表面形貌、截面形貌以及耐腐蚀性能的影响。结果表明制备的氧化钒薄膜以VO2(-211)相为主,还含有少量的VO2(111)、VO(220)、VO(222)相。不同高压下氧化钒薄膜表面致密、平整,其表面粗糙度仅为几个纳米,显示出良好的表面质量。氧化钒薄膜表现出典型致密的柱状晶生长形貌,且随着高压增加,氧化钒薄膜膜层厚度有所下降。氧化钒薄膜耐腐蚀性能较纯铝基体有较大提高,腐蚀电位提高0.093V,腐蚀电流下降1～2个数量级;当高压为-15kV时,氧化钒薄膜腐蚀电位最高,腐蚀电流最低,表现出最佳的耐蚀性能。     

高频低压等离子体浸没离子注入技术研究

利用低电压注入可以在相同的温度下较传统高压PIII获得更高的注入剂量率,同时在注入脉冲过程中形成较薄的离子阵鞘层,以利于提高注入剂量均匀性。低压与高频注入相配合可获得合适的处理温度和注入剂量率。研究结果表明,经高频低压PIII处理后的SS304样品硬度明显提高;氮元素内扩散可达1.5μm,表面氮浓度接近20%。     

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。     

直流偏压对铝合金表面高功率脉冲磁控溅射沉积钒薄膜耐蚀性的影响

采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)法,在工业纯铝基体上生长得到V薄膜,研究不同直流偏压对薄膜相结构、形貌及不同温度处理对耐蚀性的影响。结果表明,薄膜相结构为单一的V(111)相。薄膜表面光滑、平整,且随偏压的增大,薄膜表面粗糙度先减小后增大,最小仅为0.488nm。薄膜沉积过程中离子吸引效应和溅射效应的竞争导致薄膜沉积速率随着偏压的增大先减小后增大。20℃时镀V薄膜样品在偏压为-100V时耐蚀性最佳,其腐蚀电位比基体提高了0.425V,腐蚀电流下降了2个数量级以上。镀V薄膜样品经过200和300℃加热处理后,其耐蚀性提高,但是与基体相比,经200℃处理后的镀V薄膜样品腐蚀电流最大降低了1个数量级,而经300℃处理后的镀V薄膜样品耐蚀性与基体相比提高并不明显。     

直流磁控溅射电源研制及输出特性研究

磁控溅射技术在薄膜制备领域广泛应用,电源是磁控溅射镀膜的关键设备之一.本文介绍了全桥逆变直流磁控溅射电源主电路和控制电路的设计,该电源输出功率2 kW,采用PI恒流控制,具有过流保护.通过阻性负载测试表明电源具有很好恒流特性,在输出功率超过400 W时电源效率比较高.利用氮气/氩气不锈钢靶直流磁控溅射实际的等离子体负载测试表明在保证真空室内压力不变的前提下,随着氮气比例的增加,电压下降,但电源恒流效果好,工作稳定.     

内表面等离子体浸没离子注入过程的数值模拟

采用流体模型对圆筒内表面PIII过程进行了二维数值模拟,研究了筒内鞘层扩展和交叉重叠对内表面注入的注入能量和注入剂量的影响.通过模拟发现,内表面注入过程存在注入能量和注入剂量偏低的问题,但前者并不十分严重,而后者则比较严重.在鞘层发生交叉重叠后筒内出现的高能离子流对注入能量和注入剂量偏低的问题有改善作用.     

高功率脉冲磁控放电等离子体注入与沉积CrN薄膜研究

采用高功率脉冲磁控放电等离子体离子注入与沉积的方法在不锈钢基体上制备了高膜基结合力的CrN硬质薄膜,并研究了不同的Ar/N流量比对薄膜形貌、结构及性能的影响.采用扫描电子显微镜、X射线衍射对其表面形貌和结构进行分析,发现制备的薄膜表面光滑、致密,相结构单一,主要是CrN(200)相.对薄膜的结合力、硬度、弹性模量、耐磨...