电弧离子镀制备TiAlN膜工艺研究

采用阴极电弧离子镀技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢基材上制备TiAlN膜层,镀膜装置为俄罗斯科学院UVN 0.5D2I电弧离子镀膜机,该设备由一个大功率的气体离子源和两个金属蒸发源组成.气体离子源具有气体离子轰击和辅助沉积的特点.研究了电弧电流、负偏压和气体离子源功率等工艺参数对膜层的影响规律.实验结果表明:气体离子源具有明显的细化金属颗粒的作用.提出了制备TiAlN膜层的最佳工艺,得到了厚度为5 ～10μm、相结构为Ti0.5Al0.5N、显微硬度为1200HV0.01的TiAlN膜层.     

回火热处理对TiAlN膜层硬度和耐磨性影响的研究

采用SX-4-13箱式回火电阻炉,在氮气保护条件下对电弧离子镀技术沉积的TiAlN膜层进行回火热处理。研究回火温度对TiAlN膜层表面形貌、粗糙度、显微硬度、耐磨性的影响。结果表明:回火温度为300℃时膜层表面形貌连续、光滑、粗糙度最低,粗糙度值为0.30。力学试验结果表明:回火温度为300℃时膜层的表面显微硬度最高,由未回火热处理前的1800HV0.01升高到2000HV0.01,此温度下膜层的耐磨性最好,回火温度过高或者过低都会降低膜层的表面质量。     

铝靶电流对TiAlN薄膜组织结构与性能的影响

采用非平衡磁控溅射离子镀技术在YG6硬质合金表面沉积Ti Al N薄膜,研究Al靶的溅射电流对TixAl1-xN薄膜组织结构与性能的影响。利用X线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度仪等分析仪器对制备的TixAl1-xN薄膜的相结构、表面形貌和显微硬度进行测试分析。测试结果表明:膜层中存在Ti3Al N、Al N相,且Ti3Al N沿(220)晶面择优取向。SEM测试表明,随Al靶功率的提高,膜层晶粒结构变得更致密。显微硬度仪测得薄膜平均硬度最高可达2 980 HV。     

CrAlN/TiAlN 纳米多层膜的微结构及其性能研究

采用磁控反应溅射法制备了不同调制周期的CrAlN/TiAlN纳米多层膜,并通过X射线衍射仪 、显微硬度计、扫描电镜分析了调制周期对多层膜的微结构、力学性能和高温抗氧化性能的影响。结果表明：CrAlN/TiAlN纳米多层膜共格外延生长,呈现CrAlN（或TiAlN）面心立方结构,且呈（111）择优取向;CrAlN/TiAlN纳米多层膜在某些调制周期出现硬度异常升高的超硬度效应;CrAlN/TiAlN纳米多层膜比CrAlN, TiAlN单层膜具有更好的高温稳定性,高温时仍具有较高的硬度。     

曲轴修复中的堆焊工艺研究

为提高曲轴的耐磨性,用WSE-350交直流脉冲氩弧焊机在20CrMn Ti上用SHQ-605耐磨焊丝进行了堆焊工艺参数的研究,研究堆焊过程中焊接电流和氩气流量对堆焊层性能和组织的影响。用HV-1000显微硬度仪测试堆焊层的显微硬度为2291～3549HV;用M DW-02磨损试验机测试堆焊层磨损率为2×10-7～7. 33×10-7g/N·min,摩擦系数为0. 2～0. 8;用SEM分析堆焊层显微组织,堆焊层与20CrMnTi熔合良好,金相组织主要为板条状马氏体。结果表明,当氩气流量为8L/min,焊接电流为50A时,此时堆焊层显微硬度为2837HV,摩擦系数为0. 27,磨损率2×10-7g/N·min,堆焊层的耐磨性较好。     

基材表面粗糙度对镀铬层膜基结合性能的影响

为了提高紧固件的摩擦磨损性能,采用直流电镀工艺,在1Cr13钢表面制备了单层标准镀铬层,研究了基材1Cr13钢表面粗糙度对其表面镀铬层的组织结构与膜基结合强度的影响.利用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计与多功能材料表面性能测试仪对镀铬层的微观组织、相结构、显微硬度及膜基结合强度进行了分析.结果表明,随着基材表面粗糙度的降低,镀铬层表面更加致密、均匀,微裂纹数量明显减少,镀铬层的显微硬度增加,临界载荷达到了38.7 N,膜基结合强度得到明显提高.     

电解液浓度对镁合金阳极氧化膜层硬度的影响

在由氨水、有机胺、Na2SiO3、Na2B4O7和添加剂组成的电解液中,以恒电流方式对AZ91D镁合金进行阳极氧化处理,并研究了电解液各组分浓度对AZ91D镁合金阳极氧化膜层硬度的影响规律.结果表明,电解液各组分浓度对膜层硬度有不同程度的影响:有机胺具有抑制火花放电、提高膜层硬度和降低膜层粗糙度的作用;Na2SiO3是提高膜层硬度的主要成分;氨水、Na2B4O7和添加剂对膜层硬度的影响较小.在该电解液体系下可以在镁合金表面沉积一层组织致密、显微硬度达400～500HV的氧化膜.     

Cr12钢常压等离子束表面淬火研究

研究了不同扫描电流条件下，Cr12钢经等离子束扫描后硬化层的深度、显微组织及显微硬度。试验结果表明，Cr12钢经等离子束扫描后，表面得到隐针马氏体组织，起到了淬火硬化及细晶强化作用；硬化层深度随扫描电流而变化，大约为0．40—0．60mm，显微硬度可达600HV左右。     

双能级离子束合成氮化类金刚石试验研究

以250-250eV的低能离子束轰击溅射石墨靶在钢上沉积非晶态碳膜,再以25-35keV的高能离子束将离化的双原子分子氮注入非晶态碳膜。纳米硬度分析表明了离子注氮后的硬度从20-30GPa提高到27-42Mpa范围;激光拉曼谱显示,膜的结构仍为非晶态,但所有拉曼参数发生变化,说明氮和碳形成化学键;X光电子能谱进一步揭示了氮注入碳后,氮峰位化学位移变化,隐示新相形成的可能性。结论：氮离子注入可形成氮化的类金刚石;双能级离子束轰击技术可提高氮在薄膜中的成分含量和碳膜的性能。     

不同Al含量的Ti/Al合金靶对磁控溅射离子镀TiAlN薄膜力学性能的影响

采用不同Al含量的Ti/Al合金靶材在硬质合金刀具上沉积TiAlN薄膜,研究靶材中不同的Al含量对TiAlN薄膜表面粗糙度、硬度以及膜基结合力等性能的影响,通过显微硬度仪、划痕仪、金相显微镜和XRD等仪器分别对薄膜的硬度、结合力、组织结构等主要性能进行测试分析。实验结果表明:随着Ti/Al合金靶中Al含量的增加,TiAlN薄膜的硬度先增加后减小,膜基结合力逐渐增加;当Al在Ti/Al合金靶材中所占的比值为2:3时,TiAlN薄膜的硬度、耐磨性等综合力学性能最佳。     

基体粗糙度和硬度对TiAlCN附着力的影响

在不同粗糙度和硬度的GCr15轴承钢基体上,利用多弧离子镀技术低温(175℃)沉积TiAlCN涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、AFM、EPMA、XRD和附着力测试仪等研究了薄膜形貌和性质.结果表明:基体越平整,制备的涂层表面也就越平整;薄膜附着力随着表面粗糙度的增大而减小,在基体粗糙度为0.01μm时,薄膜附着力达到最大值42.8N;基体硬度越高,膜/基附着力越大,在基体硬度为835HV0.01时,附着力达到最大值31.2N;在涂层中,发现了晶体结构为fcc-TiN结构,衍射图中没有AlN相出现,这是TiN相优于AlN相而形成的缘故.     

Synthesis of nanoscale multilayered ZrN/W coatings by ion beam assisted deposition

ZrN/W multilayered coatings with different modulation periods at the nanoscale have been synthesized at different N+ beam bombarding energies using IBAD. Various characterization techniques such as XRD, AES, nano indenter and profiler were employed to investigate the influence of modulation period and bombarding energy on microstructure and mechanical properties of the coatings. The results showed that all superlattice coatings had better mechanical properties than the monolithic ZrN and W coatings. At an optimal condition with 300 eV N+ beam bombarding energy and 8―9 nm modulation period, XRD pattern possessed a sig- nificantly structural mixture of strong ZrN (111), W (110), as well as weak ZrN (220) textures in the multilayered coating. The optimal condition resulted in higher hardness (26 GPa), elastic modulus (310 GPa) and fracture resistance of the coat- ing than other conditions.     

M2高速钢强脉冲离子束表面改性及其耐磨耐蚀性

针对陶瓷梯度涂层性能优良,在大气氛围下等离子喷涂制备涂层会受到空气氧化这一情况,在可控气氛（Ar气）中采用等离子喷涂的方法制取了NiCrBSi/Al₂O₃的梯度涂层,并且与大气条件下制取的NiCrBSi/Al₂O₃的梯度涂层进行对比.借助扫描电子显微镜（SEM）、x 射线衍射仪（XRD）对涂层的组织分布、相结构进行分析.结果表明：在Ar气和大气中梯度涂层的组织内部都没有明显的界面,实现了组织的连续变化;在Ar气中制取的梯度涂层的组织更加致密,被氧化的程度更低,质量更好.     

热处理温度对CrMoNi铸铁基化学镀Ni-P层显微结构与性能的影响

采用化学镀技术在CrMoNi高合金铸铁表面沉积Ni—P合金镀层,采用维氏硬度仪、M-2000摩擦磨损机、SEM和EDAX等手段研究了热处理温度对Ni-P合金镀层组织结构和性能的影响,并对磨损机理进行了分析．研究结果表明：CrMoNi合金基体表面沉积Ni—P合金镀层能有效改善CrMoNi合金基体硬度和耐磨性．经过350℃热处理时,获得的Ni-P合金镀层硬度达到极值1072HV,为基体硬度的4．5倍,耐磨性最佳,磨损率仅为基体的0．68％o,镀层的磨损机制为轻微的黏着磨损．     

多弧离子镀TiN涂层工艺及耐蚀性研究

为提高4Cr13马氏体不锈钢的耐蚀性,对其进行多弧离子镀处理,获得TiN涂层,并用X射线衍射仪、显微硬度计、扫描电子显微镜、电化学测量仪对涂层进行物相分析、表面形貌观察、硬度检测以及电化学腐蚀性能测试.结果表明:随着电流的增大,表面的液滴数目和尺寸增大,涂层厚度增加,薄膜硬度也增大;相结构主要为TiN,有明显的择优取向,且随着弧电流的增强,衍射峰强度略有增加.TiN试样在3.5％的NaCl溶液中耐蚀性与基体相当,在1 mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性比基体提高了800倍.     

NiCr-Cr3C2 陶瓷涂层在锌铝腐蚀中的失效分析

运用超音速火焰喷涂技术在304不锈钢沉浸辊上喷涂NiCr-Cr₃C₂ 陶瓷涂层。将制备后的试样置于600℃铝质量分数为55%的熔融锌铝混合液中,并分析涂层在其中的腐蚀机理和失效过程。采用SEM 观察了原始粉末的形态并对涂层被腐蚀前后的形貌进行对比观察,采用EDS检测了NiCr-Cr₃C₂ 粉末的原始构成以及涂层被腐蚀后其中的元素变化。结果表明,NiCr-Cr₃C₂ 陶瓷涂层的孔隙率为2.9%,平均结合强度为82.76MPa,显微维氏硬度的平均值为1078.67HV。NiCr-Cr₃C₂ 陶瓷涂层在被沉浸1d后,在涂层中发现了元素构成的变化且有层次区分,NiCr-Cr3C2 涂层失效原因是Ni-Cr基体被Zn溶解,导致了涂层溃散,涂层中的Cr₃C₂也同时失去保护作用,并漂移到Zn-Al熔体中。     

Hemocompatibility of DLC coatings synthesized by ion beam assisted deposition

Ion beam-assisted diamond-like carbon (DLC) coatings have been used for growing the human platelet, fibrinogen, and albumin in the control environment in order to assess their hemocom-patibility. The hard carbon films were prepared on polymethylmethacrylate (PMMA) at room temperature using ion beam assisted deposition (IBAD). Raman spectroscopic analysis proved that the carbon films on PMMA are diamond-like with a higher fraction of sp3 bonds in the structure of mixed sp2 + sp3 bonding. The blood protein adsorption tests showed that DLC coatings can adsorb more albumin and are slightly more fibrinogen than the PMMA chosen as a control sample. The platelets adhered on DLC coatings were reduced significantly in number. These results indicate good hemocompatibility of DLC coatings.     

Plasma preparation method and tribological properties of diamond-like carbon coating on magnesium alloy AZ31 substrate

Magnesium alloys are light weight and exhibit good recyclability but suffer from low hardness and wear resistance.In this study,the hardness and wear resistance of AZ31 magnesium alloy were improved by depositing diamond-like carbon(DLC)films as hard protective coatings using ion-beam-enhanced deposition with various CH_4/H_2 ratio,gas flow rates and accelerating voltages.The supporting effect of the magnesium alloy was enhanced by the production of a graded interfacial layer which is composed of film atoms and substrate atoms.The composition and mechanical properties of the DLC coatings were characterized using scanning electron microscopy(SEM),Raman spectroscopy,Rockwell test and nano-indentor.The tribological properties of the coating were also investigated using a frictional surface microscope with an in situ observation system and friction force measurements.The DLC films were characterized by a lower intensity ratio of the D-peak to G-peak(I_D/I_G),higher hardness,and improved tribological properties when deposited at a lower accelerating voltage(6 kV).At the CH_4/H_2 ratio of 1:99 and 6 sccm/6 kV,minimum I_D/I_G values of 0.62,relatively low friction force value of 0.12 N,and a maximum hardness of 4056HV were attained respectively.In addition,the DLC film exhibited improved wear resistance and a shallower wear track at this condition.     

ZrN/TiN复合涂层刀具的制备及切削性能

采用中频磁控溅射和电弧离子镀2种方法组合，在YG6硬质合金基体上沉积ZrN/TiN复合涂层.研究了复合涂层刀具的制备工艺，并对复合涂层刀具的性能参数进行了测试.通过切削试验研究了ZrN/TiN涂层对硬质合金刀具切削性能的影响，并与未涂层刀具的切削效果做了对比.结果表明：ZrN/TiN涂层提高了硬质合金刀具的硬度，降低了涂层刀具的切削力，提高了涂层刀具的耐磨损能力.