磁控溅射离子镀基体偏压对类石墨碳膜组织形貌及性能的影响

采用非平衡磁控溅射离子镀技术在单晶硅衬底上沉积类石墨碳膜(GLC),研究基体负偏压对GLC膜的组织形貌及性能的影响。结果表明:基体偏压影响镀层表面形貌,-30V下的镀层表面为较小颗粒状组织;-65V下的镀层表面均匀致密,无明显颗粒组织;-90V下的镀层颗粒边界趋于明显;-120V下的出现大小不均匀的颗粒。沉积速率在-65V前保持平稳,-90V时下降为0.25!m·h-1。随偏压的增加,Ar元素含量先增加后降低。     

基于反馈神经网络的机身镀层抗热冲击性能研究

用磁控溅射离子镀设备在机身材料为高速钢M2的试件上制备Cr、Ti、N含量不同的4种镀层。用HADL2101DS8动静态电阻应变仪测试4种镀层在500℃热冲击下的水平方向、厚度方向的应力，输入反馈神经网络，计算不同镀层的破损率，评价其抗热冲击性能，确定最佳的镀层制备方案。用扫描电子显微镜观察镀层受热冲击前、后形貌。结果表明：当Cr、Ti、N的质量分数分别为56.89%、0.05%、43.06%时（方案1），镀层形貌无裂缝或脱落、氧化物白色颗粒最少，镀层破损率小于另外3种方案；方案1镀层抗热冲击性能最优。     

（Ti、AI）N、TiN镀层的冷热疲劳性能研究

研究了多弧离子镀（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ镀层的冷热疲劳性能并与ＴｉＮ镀层进行了比较，结果表明，（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ镀层具有高的热疲劳抗力和高温抗氧化能力，在７００℃以下的热循环过程中，镀层的热疲劳过程是由热应力的作用下膜层的开裂及基体材料的氧化所引起的，试件的表面质量对镀层的热疲劳性能有重要的影响。     

基于RBF神经网络的Ni-TiN纳米镀层腐蚀速率预测研究

采用电沉积法在T8钢试样表面制备Ni-TiN纳米镀层,在正交试验基础上,通过RBF神经网络对Ni-TiN纳米镀层的腐蚀速率进行预测研究。利用原子力显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对镀层腐蚀前后的表面形貌及镀层物相组成进行分析。结果表明:当TiN粒子质量浓度为9 g/L、镀液温度为40℃、电流密度为0.6 A/dm~2时,RBF神经网络预测的腐蚀速率为3.152 mg/m~2·h,而实测值为3.163 mg/m~2·h,相对误差仅为0.35%;镀层表面较平整,颗粒较细小。腐蚀实验后,镀层的腐蚀坑较小且无明显腐蚀产物,耐腐蚀性能良好。     

(Ti,Al)N,TiN镀层的冷热疲劳性能研究

研究了多弧离子镀（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ镀层的冷热疲劳性能并与。ＴｉＮ镀层进行了比较，结果表明，（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ镀层具有高的热疲劳抗力和高温抗氧化能力，在７００℃以下的热循环过程中，镀层的热疲劳是由热应力的作用下膜层的开裂及基体材料的氧化所引起的，试件的表面质量对镀层的热疲劳性能在重要的影响。     

压气轮机叶轮耐磨腐蚀涂层研究

用多弧离子镀技术，在坦克压气机叶轮材料LY12铝合金基体上沉积TiN涂层和TiAIN涂层。用金相显微镜和X射线衍射仪对涂层表面形貌和物相进行了分析。X射线衍射表明TiAIN涂层中的主要相TiN是以(111)晶面生长，而TiN涂层的晶体主要以(220)晶面生长，以密排面(111)为主的TiAIN涂层要比非密排面(220)为主的TiN涂层更致密。经过浸泡腐蚀实验证明，表面沉积有TiAIN涂层的试件抗腐蚀性能明显优于原LY12铝合金和沉积TiN涂层的试件。     

热处理对Fe-W-ZrO_2纳米复合镀层结构和性能的影响

采用复合电沉积方法,在碳钢表面制备质量分数为Fe38.3%、W52.7%、ZrO29%的Fe-W-ZrO2纳米复合镀层,研究热处理对镀层结构和性能的影响。结果表明,镀态下Fe-W-ZrO2纳米复合镀层内部结构致密无裂纹,呈明显非晶态结构特征,具有较高的硬度和耐磨性;复合镀层经500℃热处理后开始晶化,随温度升高,镀层晶化析出α-Fe相,硬度、耐磨性继续提高;700℃时复合镀层晶化完成,M6C型复合碳化物Fe3W3C析出,与α-Fe相两相并存,镀层硬度、耐磨性急剧增大,到800℃时,Fe3W3C硬质相逐渐成为主相,硬度达到最高点1270HV,耐磨性是镀态下的5～7倍;而且纳米微粒ZrO2的引入不会在Fe-W非晶合金镀层中形成新相,在适当的热处理下能有效提高Fe-W-ZrO2纳米颗粒复合镀层的硬度、耐磨性。     

不同轰击能量下CrN硬质薄膜的生长方式和择优取向变化

用闭合场非平衡磁控溅射离子镀(CFUBMIP)系统沉积制备CrN硬质薄膜,通过调节偏压改变薄膜沉积过程中离子轰击能量。采用XRD分析薄膜的相结构,结合SEM和AFM对薄膜表面形貌和截面结构的观察,探讨离子轰击能量对CrN硬质薄膜生长方式以及取向的影响规律。结果表明,随着偏压从-60 V增大到-90 V,薄膜始终由CrN单相组成,且均呈柱状生长,但生长择优取向从(200)向(111)转变。偏压的变化主要通过改变离子轰击能量影响薄膜的生长机制,低偏压时以表面能主导,因此呈(200)择优取向生长,而高偏压时以应变诱导生长机制为主,呈(111)择优取向生长。     

离子镀源评述

离子镀是一种等离子体沉积技术。就镀层的附着力、凝聚力以及形貌生长而言,该工艺中,气体和蒸发材料的离子在镀层的形成过程中起着决定性的作用。镀材料范围主要决定于蒸发源的选配。根椐蒸发源的类型、气体介质和迁移方式,本文将讨论下述内容:电阻、电子束、活化离子束蒸发源以及溅射。典型的离子镀的离化原子的百分数由辉光放电时的离化率和蒸发剂的能量决定。镀流(the plating flux)由少量的高能离子和大量的中性粒子组成。镀流的能量分布范围是从热能到施加的放电伏特数之间变化。人们还不甚了解产生较大的附着力的各种反应机理,即一个带梯度成分的基材和镀层的介面层的形成机理,然而对其控制因素却作过评述。例如,结构形貌的变化影响镀层的力学性能和摩擦性能。通过结构形貌的变化来解释工艺变量对成核和生长特性的影响。     

用弯曲磁过滤提高弧离子镀TiN薄膜质量

采用弯曲磁过滤真空阴极放电弧离子镀法制备高质量TiN薄膜。用场致发射电子扫描显微镜观察薄膜表面与截面形貌。分析弯曲磁过滤对膜表面质量与晶粒尺寸、膜基结合形态的影响。磁过滤能有效减少大颗粒数量,减小大颗粒尺寸,形成光滑的TiN薄膜表面,细化TiN晶粒,形成结合紧密的膜基结构。     

等离子喷涂ZrO2复合涂层的热膨胀性能研究

研究了等离子喷涂方法制备Al/Ni-ZrO2系涂层的热膨胀性能,测试了各种ZrO2含量的复合涂层在不同温度范围下的线膨胀系数,发现当涂层陶瓷含量超过一定值,在高于700℃时发生反常热膨胀现象。分析了ZrO2相变和涂层金属氧化对膨胀的影响,提出了涂层内微裂纹的发展造成异常膨胀的机制,并建立了与之相适用的涂层微观结构模型。     

耐高温铁基合金熔覆材料的研究

对耐高温铁基合金粉末的成分及其熔覆层的性能进行研究。用配有能谱仪的扫描电子显微镜(SEM)观察熔覆层的组织并测定微区元素成分,用XRD分析粉末和熔覆层的物相,通过硬度、高温处理、高温氧化、磨损等试验测试熔覆层的相关性能。研究可耐较高温度的铁基合金粉末的成分。试验表明,该材料经750℃高温处理后,仍能保持原熔覆层的硬度,且耐磨性和抗高温氧化性能良好。     

钛基化学复合镀Ni-P-石墨晶化行为与性能研究

利用化学复合镀技术在钛基表面制备了含有石墨微粒的复合镀层。通过 SEM、XRD、EDS、显微硬度仪和磨损测试等方法对镀后组织性能进行分析,讨论石墨微粒的加入对镀层结构、晶化过程及镀层性能的影响,并与 Ni-P 合金镀层进行对比。结果表明:镀态下镀层是胞粒状堆积形式、属非晶结构,石墨嵌入镀层胞状颗粒中,表面呈现鲜花团集状态;石墨微粒的加入使复合镀层晶化温度升高。晶化完成周期缩短;含有层状石墨微粒的复合镀层大大地提高了钛基表面的耐磨性,热处理后镀层中出现大量的 TiC 硬质增强相,提高了镀层硬度。400℃热处理后硬度达到1239HV0.2,是钛基体的5倍,也高于 Ni-P 合金镀层。     

激光加热温度对冷喷Stellite 6合金沉积层表面特性的影响

激光辅助冷喷涂(LCS)工艺是一种新的涂层和制造工艺,它结合了冷喷涂的固态沉积、保持原有粉末成分、高沉积效率优势,能够沉积冷喷涂难以或不可能沉积的材料。以N₂气作为高压载气,在中碳钢基体材料上采用LCS沉积Stellite 6粉末颗粒。采用金相、SEM以及EDX对沉积层进行表征,分析了激光加热的沉积点温度和N₂温度对沉积层的表面形貌、沉积厚度和沉积密度的影响。结果表明：激光加热导致的沉积点温度越高,沉积表面起伏越大,颗粒撞击形成的凹陷越深,粉末沉积层越厚;沉积层的致密度与沉积点温度和N₂温度有关。在氮气压力3 MPa,工件进给速度为15 mm/s的条件下,氮气温度450 ℃,沉积点温度1 100 ℃时,沉积层质量最好。     

封孔铝涂层的抗高温氧化性能及其灰色预测

采用电弧喷涂在Q235基体上制备了铝涂层,对涂层进行封孔处理,测试了封孔铝涂层在500℃空气中的抗高温氧化性能,并与Q235基体试样的抗高温氧化性能进行了对比。结果表明,电弧喷涂铝涂层经封孔后,涂层的密封程度大大提高了,可以更好地阻挡或减缓氧化气氛向涂层内部的渗透,提高了涂层对基体的保护效果。封孔铝涂层在高温气氛中氧化速度大约是Q235钢试样的1/3,可以为低碳钢基体在高温空气环境下提供较好的保护。采用灰色预测理论建立模型对封孔铝涂层的抗高温氧化性能进行了灰色预测,结果表明模型预测值和实测值间的误差较小,该模型可以用于封孔铝涂层抗高温氧化性能的预测,根据短期的试验数据即可预测涂层经过更长时间后的抗高温氧化性能。     

搅拌方法对Ni/TiN复合镀层微观结构和耐磨性能的影响

采用机械搅拌-电沉积和超声搅拌-电沉积复合方法,在20钢基体表面制备Ni/TiN复合镀层。利用扫描电镜(SEM)和摩擦磨损试验机对复合镀层进行研究。结果表明:当机械搅拌速率为400 r/mim时,Ni/TiN复合镀层的TiN粒子复合量的质量分数为9.8%,显微硬度为871HV;当超声波功率为300 W时,Ni/TiN复合镀层的TiN粒子复合量的质量分数为10.9%,显微硬度为926HV。在机械搅拌-电沉积制得的Ni/TiN复合镀层中,表面颗粒的粒径在3μm左右,而超声搅拌-电沉积制备镀层,表面颗粒的平均粒径为1μm。采用超声搅拌-电沉积制备Ni/TiN复合镀层,耐磨性能优于机械搅拌-电沉积制备的镀层。     

TiAlN/TiN减摩耐磨涂层试验研究

用多弧离子镀法在旋转密封环表面沉积TiAIN/TiN复合涂层。并用扫描电镜，X射线衍射仪和显微硬度计研究膜层性能。测试结果表明：TiAIN/TiN复合涂层的主要相TiN，以(111)晶面生长；表面粗糙度为0.48 μm;膜基结合力为40 N;显微硬度为HV=2 035；TiAIN/TiN复合涂层密封环实际工况的摩擦因数为0.37，平均磨损率为7.96×10-10 m3/h．     

热处理对Ni-SiC镀层表面形貌和性能的影响

采用直流电镀、脉冲电镀和超声波-脉冲电镀方法制备Ni-SiC镀层,研究热处理温度对Ni-SiC镀层表面形貌、显微硬度以及电化学腐蚀性能的影响。结果表明：经过200 ℃的热处理后,超声波-脉冲电镀法获得的镀层,其金属晶粒最细密,镀层表面更加光滑;热处理温度在300 ℃,直流电镀法、脉冲电镀法和超声波-脉冲电镀法制备的镀层显微硬度达到最大值,分别为884HV,902HV,915HV;超声波-脉冲电镀法制备的Ni-SiC镀层耐腐蚀性能最好,而直流电镀法制备的镀层耐腐蚀性能最差。