Fracture behavior of CrN coatings under indentation and dynamic cycle impact

Fracture behavior of CrN coatings deposited on the surface of silicon and AISI52100 steel by different energy ion beam assisted magnetron sputtering technique (IBAMS) was studied using indentation and dynamic cycle impact. It is found that, for the coatings on silicon substrate, the cracks form in the indentation corners and then propagate outward under Vickers indentation. The coating prepared using ion assisted energy of 800 eV shows the highest fracture resistance due to its compact structure. Under Rockwell indentation, only finer radial cracks are found in the CrN coating on AISI 52100 steel without ion assisting while in the condition of ion assisting energy of 800 eV, radial, lateral cracks and spalling appear in the vicinity of indentation. The fracture of CrN coatings under dynamic cycle impact is similar to fatigue. The impact fracture resistance of CrN coatings increases with the increase of ion assisting energy.     

Ti6Al4V表面等离子Cu/Ni合金化（英文）

利用等离子表面合金化技术对Ti6Al4V表面进行Cu/Ni合金化处理,采用SEM研究了温度对合金层微观结构的影响,采用GDS和XRD对合金层的成分和相组成进行测试。结果表明,850℃制备的合金层与基体冶金结合,厚度约7μm,主要由Ti,Ti2Ni,TiNi,Cu0.81Ni0.19和CuTi相组成。抗菌结果表明,合金化试样在12 h内展现了优良的抗菌性能。表面合金层也显著提高了钛合金的耐磨性能。     

Cr-N硬质镀层的断裂韧性和冲击疲劳特性研究

采用离子束辅助磁控溅射技术(IBAMS)沉积Cr-N硬质镀层,用压入法评定镀层的断裂韧性,多次冲击试验法测定镀层的多冲疲劳抗力,探讨了多冲疲劳抗力与镀层组织结构和断裂韧性等机械性能的关系。结果表明,通过调节离子束辅助轰击能量,可以提高Cr-N镀层的硬度和断裂韧性。镀层断裂韧性的提高除了与晶块尺寸减小有关外,还与离子轰击导致镀层致密度增加相关。在冲击载荷作用下Cr-N镀层的失效方式为内聚力型疲劳剥落,随硬度和断裂韧性增加,镀层的抗多次冲击疲劳能力提高。     

放电等离子烧结氧化锆陶瓷的工艺优化及性能

采用放电等离子烧结制备了氧化锆陶瓷,利用正交试验方法优化了烧结工艺参数,研究了烧结温度、时间、压力等工艺参数对其组织和性能的影响。结果表明,影响氧化锆陶瓷强韧性能的主要因素是烧结温度,其次是烧结时间;最佳放电等离子烧结工艺参数为烧结温度1400 ℃、烧结时间5 min、烧结压力15 MPa;经最佳SPS工艺烧结后的氧化锆陶瓷,其组织为均匀单一的四方相氧化锆,致密度为95.9%、硬度1332 HV0.5、断裂韧性为5.18 MPa·m^0..5。     

碳膜与CrN-Cu膜的摩擦学性能对比

采用自制薄膜球盘磨损试验机 ,研究用IBAD技术制备碳膜的碳膜的摩擦学性能 ,并与CrN Cu膜进行对比。结果表明 ,碳膜的摩擦系数明显低于CrN Cu膜。CrN Cu随载荷增加摩擦系数增大 ,而类石墨膜却出现随载荷增大摩擦系数减小。CrN Cu膜的磨屑增大摩擦系数 ,碳膜的磨屑在一定程度上减小摩擦系数。     

电子浴辅助阴极电弧源法合成AlN薄膜影响因素研究

研究了Ｎ２流量、阴极偏压、工作气压等工艺参数对电子浴辅助阴极电弧源法合成ＡｌＮ薄膜质量的影响规律及其原因。     

Ti6Al4V合金渗镀Cr-Mo表面改性层组织结构及其耐磨特性研究

采用双层辉光离子渗技术在Ti6Al4V合金表面进行多元合金化,形成均匀致密的Cr-Mo合金渗层.通过GDOES、XRD等手段标定表层成分和相结构,借助显微硬度计和球盘磨损仪测试合金渗层的性能.结果表明:合金渗层中合金化元素Cr与Mo呈梯度分布,主要由化合物Cr_(1.93)Ti_(1.07)、Cr_2Ti、Cr_2Ti_4O_(11)等相构成;改性的Ti6Al4V合金表面硬度有较大程度的提高,抗磨损性能明显改善.     

轰击能量对离子束辅助磁控溅射沉积Cr-N薄膜断裂韧性的影响

应用低能离子束辅助磁控溅射技术(IBAMS)沉积Cr-N薄膜,用场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射表征薄膜的组织结构,讨论了轰击能量对Cr-N薄膜组织、晶粒度以及硬度和断裂韧性的影响.结果表明:随离子束辅助轰击能量的升高,Cr-N薄膜由粗大的柱状晶变为细小的晶粒,当轰击能量达到1 200 V时,薄膜呈现等轴晶结构,薄膜致密度增加.FESEM得到的表面颗粒尺寸和AFM得到的粗糙度随轰击能量升高呈现相同的变化趋势,这些表观大颗粒是由许多小的亚晶块聚集而成.进一步用X射线衍射谱形分析表明:随轰击能量从0 V升高到800 V时,亚晶块的尺寸逐渐减小;到800 V时,晶块尺寸约为9 nm,但当能量升到1 200 V时,晶块尺寸反而增大,这是由离子束辅助轰击导致的两种不同机制而引起的,一种是离子轰击导致的喷丸碎化作用,而另一种为热效应引起的晶粒长大;当轰击能量从0 V增加800 V时,薄膜的硬度和断裂韧性都显著提高,与晶粒度的减小有关;而到1 200 V时,晶粒度较未辅助略大,但却具有很高的硬度以及较高的断裂韧性,说明硬度和断裂韧性的提高还与离子束轰击导致薄膜的致密化增加有关.     

利用纳米压入的反演分析法确定金属材料的塑性性能

建立了一种确定金属材料塑性性能的方法,即利用有限元数值模拟对纳米压入过程进行反演分析,确定金属材料的屈服极限和应变强化指数.首先在不考虑材料加工硬化的情况下,对纳米压入过程进行反演修正模拟,当模拟曲线同正向分析曲线相吻合时,确定金属材料的代表性应力;其次在考虑不同应变强化指数的情况下,采用相同的方法确定金属材料的代表性应变;最后结合量纲分析确定金属材料的应变强化指数,继而确定金属材料的屈服极限.经过实验验证,该方法具有较高的精度.     

不同气体流量比对Cu/a-C∶H复合薄膜结构及摩擦学性能的影响

采用磁控溅射技术结合等离子体气相沉积技术,通过调节CH₄与Ar的气体流量比例,获得了不同Cu含量的Cu/a-C∶H复合薄膜。采用XPS、Raman等表征方法分析了不同气体流量比对Cu在复合薄膜中的存在形式及薄膜结构的影响,利用纳米压痕仪测量了复合薄膜的硬度与弹性模量,采用往复式摩擦磨损试验机、白光干涉仪、FESEM等分析了复合薄膜在空气中的摩擦学性能及相关机理。结果表明:随着CH₄在混合气体中所占比例增加,复合薄膜中sp²C含量升高,Cu含量降低,Cu晶粒的尺寸变小,复合薄膜的硬度逐渐升高,韧性降低。CH₄气体流量比为60%、Cu含量为 6.68at%的复合薄膜具有较高的硬度、良好的韧性以及在空气中最低的摩擦因数(0.091)与磨损率(1.77×10^-6 mm³·N^-1·m^-1),这与复合薄膜中sp²C含量及Cu纳米粒子的尺寸和含量有关。