压痕法研究镶嵌结构界面金刚石膜粘附性能

在铜基体上沉积Cu(Cr)-diamond复合过渡层,用热丝CVD法在复合过渡层上沉积出金刚石膜。用压痕法对沉积的金刚石膜/基结合性能进行了研究。结果表明,在Cu-diamond上沉积的金刚石膜,用147 N压痕时压痕边缘出现大面积崩落,并在基体表面留下被拔出的金刚石凹坑;在Cu-diamond中掺入微量Cr,压痕边缘只形成环形裂纹,增大压痕载荷至441 N,环形裂纹区域增大,并出现部分崩落,崩落区域有被切断的金刚石残留。在Cu-diamond复合层中掺入微量Cr能显著提高金刚石膜/基结合力。     

电弧离子镀制备透明(002)AlN薄膜

在电弧离子镀弧靶上加挡板,分别在挡板屏蔽区内、外用Si(100)和玻璃片作基片沉积出AlN薄膜。用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),X射线光电子能谱分析仪(XPS)和紫外可见光分光计对AlN薄膜的性能进行了研究。结果表明,在挡板屏蔽区内沉积出的AlN薄膜呈(002)择优取向,无大颗粒污染,在300～1000nm波长范围内透明;在挡板屏蔽区外的AlN薄膜呈(100)择优取向,含有Al污染颗粒,不透明。用电弧离子镀法沉积AlN,样品不需要额外加热就能获得晶态AlN薄膜,样品的温度升高来源于粒子对基底的轰击。     

电弧离子镀制备透明(002)AIN薄膜

在电弧离子镀弧靶上加挡板,分别在挡板屏蔽区内、外用Si(100)和玻璃片作基片沉积出AlN薄膜.用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),X射线光电子能谱分析仪(XPS)和紫外可见光分光计对AIN薄膜的性能进行了研究.结果表明,在挡板屏蔽区内沉积出的AIN薄膜呈(002)择优取向,无大颗粒污染,在300～1000nm波长范围内透明;在挡板屏蔽区外的AIN薄膜呈(100)择优取向,含有A1污染颗粒,不透明.用电弧离子镀法沉积AIN,样品不需要额外加热就能获得晶态AIN薄膜,样品的温度升高来源于粒子对基底的轰击.     

Effects of deposition parameters on microstructure and thermal conductivity of diamond films deposited by DC arc plasma jet chemical vapor deposition

The uniform diamond films with 60 mm in diameter were deposited by improved DC arc plasma jet chemical vapor deposition technique. The structure of the film was characterized by scanning electronic microcopy(SEM) and laser Raman spectrometry. The thermal conductivity was measured by a photo thermal deflection technique. The effects of main deposition parameters on microstructure and thermal conductivity of the films were investigated. The results show that high thermal conductivity, 10.0 W/(K-cm), can be obtained at a CH4 concentration of 1.5% (volume fraction) and the substrate temperatures of 880-920 ℃ due to the high density and high purity of the film. A low pressure difference between nozzle and vacuum chamber is also beneficial to the high thermal conductivity.     

气门热锻模具失效分析

用扫描电镜和金相显微镜对发动机气门热锻模具失效的原因进行了研究.结果表明:模具R根部位表面纵横交错的龟裂裂纹、裂纹交汇处表面崩落及沿表面块状崩落,使R根位表面出现凹坑而失效;龟裂裂纹的产生是由于R根位的热疲劳和相变疲劳的共同作用.     

MoS2-Zr复合薄膜的摩擦学性能研究

目的改善MoS_2薄膜的疏松结构,提高其硬度及摩擦磨损性能。方法采用离子源辅助磁控溅射技术在GCr15基体上沉积不同Zr含量的MoS_2-Zr复合薄膜,通过SEM分析薄膜的表面及截面形貌。采用EDS检测薄膜的成分,采用显微维氏硬度计测试薄膜的硬度,采用Rockwell-C硬度计进行压痕测试实验,采用球-盘式旋转摩擦磨损试验机评价薄膜的摩擦磨损性能。结果 MoS_2-Zr复合薄膜的致密程度和硬度随着Zr含量的增加而增大,其硬度值为300~500HV。复合薄膜与基体的结合力随着Zr含量的增加而增强,但当Zr含量过高时,结合力下降。含Zr原子数分数为15%的MoS_2-Zr复合薄膜具有最好的摩擦学性能,其平均摩擦系数为0.09,磨损率为9.33×10~7 mm~3·N~(–1)·m~(–1),耐磨寿命达5.25×105 r。结论 Zr的掺杂改善了纯MoS_2薄膜的疏松结构,提高了MoS_2薄膜的硬度和结合力,合适的Zr掺杂可以获得较低的摩擦系数和较长的耐磨寿命。     

电镀镍及扩散预处理提高渗硼层韧性

渗硼层高温硬度高,抗氧化性能好,但脆性大,提高渗硼层韧性是扩展实际工程应用的关键。文中在45CrNiMoV钢基体上采用电镀镍+高温扩散预处理,在表层形成γ-(Fe,Ni)层后,再用固体渗硼法制备出含镍渗硼层,并与直接渗硼层进行对比。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和显微压痕法对镀镍渗硼层的截面形貌,组织结构及硬度分布和断裂韧性进行了研究。结果表明:电镀镍+扩散预处理能显著提高渗硼层的断裂韧性,淬火+低温回火热处理几乎不影响镀镍渗硼层断裂韧性,而对直接渗硼层则有显著降低。镀镍渗硼层中的γ-(Fe,Ni)相能有效缓解冲击载荷,提高渗层断裂韧性。     

挡板对电弧离子镀TiN薄膜性能的影响

在传统离子镀电弧靶前安装挡板,用镜面抛光Si(100)片作基体,对有/无挡板时沉积的TiN薄膜的大颗粒分布和性能进行了研究.结果表明,在挡板影响区域,大颗粒最大直径由无挡板时16 μm降低至2 μm,大颗粒密度从2.3×105 mm-2降低至1.4×103 mm-2;挡板影响区外,大颗粒密度变化不显著.加挡板后TiN薄膜的硬度降低,挡板影响区外降低10%,影响区内降低25%.