脉冲偏压频率对TiSiN薄膜的微观结构和性能的影响

采用脉冲偏压电弧离子镀技术,通过改变脉冲偏压频率在M2高速钢基体上沉积TiSiN薄膜,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等仪器,研究脉冲偏压频率对TiSiN薄膜的表面和截面形貌、元素成分、相结构的影响,并通过纳米压痕仪测试了TiSiN薄膜的纳米硬度和弹性模量。在统计的视场内(9×10³ μm²),TiSiN薄膜表面的大颗粒直径在0.30~7.26 μm之间,脉冲偏压频率从40 kHz到60 kHz,数量由495个减少到356个,之后随着脉冲偏压频率增加到80 kHz,大颗粒数量又增加到657个;当脉冲偏压频率为60 kHz时,TiSiN薄膜表面大颗粒和微坑缺陷数量最少,Si原子含量达到最小值0.46%;脉冲偏压频率为50 kHz时,TiSiN薄膜以非柱状晶的结构进行生长,厚度达到最小值1.63 μm;脉冲偏压频率为60 kHz时,柱状晶结构细化,薄膜的致密度增加。不同脉冲偏压频率下TiSiN薄膜都在(111)晶面位置出现择优取向,Si以非晶态Si₃N₄的形式存在于TiSiN薄膜中,没有检测到Si的峰值,形成了TiN晶体和Si₃N₄非晶态的复合结构。脉冲偏压频率60 kHz下TiSiN薄膜的表面大颗粒最少,纳米硬度达到最大值34.56 GPa,比M2高速钢基体的硬度提高了约3倍。当脉冲偏压频率为50 kHz时,TiSiN薄膜的腐蚀电位达到最大值－0.352 V(vs SCE),比基体提高了723 mV,自腐蚀电流密度达到0.73 μA/cm²;当脉冲偏压频率为70 kHz时,TiSiN薄膜的腐蚀电位达到－0.526 V(vs SCE),自腐蚀电流密度达到最小值 0.66 μA/cm²。     

Si含量对多元等离子体浸没离子注入与沉积技术制备TiAlSiN涂层微结构和机械性能的影响(英文)

采用多元等离子体浸没离子注入与沉积制备TiAlSiN纳米复合涂层,利用EDX,XRD,SEM,XPS,纳米探针和划痕试验对涂层成分组成、微结构和机械性能进行测试分析。XRD测试表明,TiAlSiN涂层具有较强的TiN(200)择优取向。XPS测试表明,TiAlSiN涂层中也含有AlN、Si3N4、Al2O3和Ti2O3。与制备的TiN涂层相比,当涂层中的Si含量为0.9%时,TiAlSiN涂层表现出较高的硬度,达32GPa,但涂层的断裂韧性和结合强度较低;当涂层中的Si含量增加至6.0%时,TiAlSiN涂层具有超高的硬度57GPa,并表现出较好的断裂韧性和结合强度。     

一种新型纳米硬度检测装置的研究

纳米压痕装置是一种具有纳米级压痕深度检测能力，能够完成载荷一位移测量的一种装置，根据所得到的载荷一位移曲线可以用来获得材料的纳米硬度值。文中讨论了一种新型便携的纳米硬度检测装置的研制，并通过对单晶铝进行压痕试验，验证此硬度检测装置的实用性与可靠性。     

纳米压痕法测量经深冷处理后铝青铜的硬度和弹性模量

借助纳米力学测试系统测试经深冷处理后铝青铜的硬度和弹性模量。结果表明:深冷处理后铝青铜的硬度和弹性模量分别为3.82GPa和117.67GPa,且铝青铜的硬度随压入深度的增加而逐渐降低,反映出硬度存在的尺寸效应,但弹性模量不存在尺寸效应现象。     

Deposition and mechanical property evaluation of amorphous silicon-containing diamond-like carbon (Si-DLC) coatings on steel

Amorphous silicon-containing diamond-like carbon (Si-DLC) coatings were deposited by Ar⁺ ion beam-assisted physical vapor deposition of tetraphenyl-tetramethyl-trisiloxane (704 Dow Corning diffusion pump oil). The steel substrates studied included AISI 4130, 17-7 PH, 440-C, and 4340 (bare and nitride-precoated) specimens. DLC coating thicknesses ranged from 1.8 to 4.31 μm. Deposition rates increased with increasing beam current density and varied with the steel substrate composition. Nanoindentation measurements of the hardness and elastic modulus at two different depths yielded values of 9-10 GPa and 99-128 GPa, respectively. Film cohesion and adhesion failure loads increased with increasing underlying layer hardness, chromium content in the substrate, or the presence of a titanium nitride precoat. The friction coefficient of a diamond stylus against the coating surface decreased and wear resistance increased with nitride precoating.     

单晶铝纳米级硬度试验研究

使用纳米硬度计对单晶铝进行了纳米压痕试验,利用原子力显微镜对压痕形貌进行扫描并计算硬度值,重点观察和分析了纳米级条件下单晶铝的硬度性质,结果表明,当压痕深度小于2000nm时,单晶铝纳米硬度存在尺寸效应现象;从材料性质的角度分析了纳米硬度尺寸效应现象;探讨了纳米硬度和传统硬度本质上的区别,指出其根本原因在于不同尺度下人们对材料性质的关注点不同。     

铝合金等离子体基离子注入形成AlN/TiN层及其耐磨性能

用X射线光电子能谱 (XPS)和小掠射角X射线衍射 (GAXRD)研究了铝合金LY12等离子体基离子注入形成AlN/TiN改性层的成分分布及相结构 .在此基础上测量了改性层的纳米硬度 ,并进行了摩擦磨损试验 .结果表明 ,氮和钛都能有效地注入到铝合金里 ,后注入的元素对先注元素的含量和分布有重要影响 .钛、氮同时注入在试样表面形成一层稳定的钛、氮化合层 .和未改性试样相比 ,所形成的AlN/TiN改性层纳米硬度及承载能力都提高 5倍以上 .在低滑动载荷下 ,摩擦系数减小 70 %以上 ,耐磨性提高近 10倍 ,耐磨寿命提高了近 6倍 ,粘着磨损程度显著减轻 .随着载荷的增加 ,相应的耐磨性能有所降低 .适当的改性层结构及其中分布的TiO2 、TiN、TiAl3、Al2 O3、AlN等相是性能改善的主要原因     

TiCx/NiAl复合材料界面纳米硬度与弹性模量分布

对C、Ti比x分别为0.6，0.75，0.8和0.9的四种不同TICx/NiAl复合材料进行扫描电镜研究，发现陶瓷颗粒随着C、Ti比的增加而变小，并且Ti元素向金属相存在较强的扩散，而Ni和Al元素几乎没有向陶瓷相中扩散，扩散形成了两相界面处直接的原子结合，提高了复合材料相界面结合的强度和韧性。利用纳米压痕技术得出材料相界面附近的纳米硬度H和弹性模量E呈连续梯度分布，C、Ti比为0.75的复合材料相界面处的纳米硬度和弹性模量值较大。     

单晶硅在氦离子注入前后的力学性能研究

以微机电系统常用的单晶硅材料和经氮离子注入单晶硅后形成的表面改性层为研究对象，在原位纳米力学测试系统上进行微压痕实验，对样品的表面纳米硬度进行了测试。同时，还通过该仪器的原子力成像功能对实验区域扫描成像，在纳米尺度下观察和分析形貌。结果表明：单晶硅在氮离子注入前后的纳米硬度值与载荷有很大关系。通过对微压痕和原子力图像的分析，表明单晶硅在氮离子注入后的纳米硬度值有所降低，其主要原因是氮离子注入后导致晶格抵抗变形的能力降低。     

1Cr18Ni9等离子体注渗氮层的组织及性能分析

研究了等离子体注渗氮的温度和注渗电压对1Cr18Ni9奥氏体不锈钢注渗层组织结构、纳米硬度及腐蚀性能的影响规律.结果表明：注渗后表层晶粒细化,表层新相主要有非晶,（N相,氮化物相（（Fe,Cr,Ni）2N1-x和（Fe,Cr）2N1-x）及α相.注入电压10 kV,450 ℃可生成非晶,390～420 ℃生成氮化物相,330～360 ℃无新相生成.注渗层纳米硬度值升高1.3～4.9倍,并与注渗温度保持单调关系.表层有非晶或（N相生成的试样表现出优越的耐腐蚀性能,没有新相生成的试样耐蚀性变差.