EB-PVD工艺中粘结层厚度对热障涂层寿命的影响

采用电子束物理气相沉积技术在高温合金基体上制备不同粘结层厚度的YSZ热障涂层试样来分析粘结层厚度对热障涂层体系寿命的影响。对试样进行循环氧化试验以及热重分析来测试试样的热循环寿命和抗氧化性能。分别采用XRD、SEM和EDS对不同状态下的涂层进行相组成、微观形貌和成分组成分析。结果显示:热障涂层体系有明显的抗氧化作用,且抗氧化作用随着粘结层厚度的增加逐渐增强;粘结层的厚度对涂层体系的寿命影响显著,在特定的厚度范围内,涂层体系热循环寿命较长。综合各方面影响因素,得出本试验条件下粘结层厚度最优范围为50～70μm。     

四面体非晶碳结构建模的第一性原理模拟方法

在实验上对非晶材料进行原子尺度研究的手段十分有限,通过模拟的方法可以弥补实验的不足,介绍了一种利用第一性原理对四面体非晶碳进行结构建模的方法。采用基于密度泛函理论的分子动力学方法,对密度范围从2.6～3.2g/cm3的四面非晶碳进行了结构模拟。其中交换相关能量泛函、假想电子质量和冷却速度等模拟参数对结构建模有较大的影响。通过改变这些模拟参数可以获得与实验值接近的结构。     

等离子体在零件表面强化与改性中的应用

离子注入与沉积技术在诸多领域有着广泛的应用.文章主要介绍微波ECR与MEVVA等离子体源及其相关设备的工艺特点,同时也介绍了它们在材料表面改性等方面的一些实际应用情况.     

SiC-C/SiC复合材料进行硼离子注入的工艺研究

叙述采用等离子体源离子注入法(PSII),对带有SiC涂层的C纤维增强SiC基(SiC-C/SiC)复合材料进行硼离子注入的工艺研究.通过朗缪尔单探针测量了等离子的密度,对注入剂量进行了估算.对复合材料采用加金属网的工艺,来提高离子注入能量.用俄歇电子能谱检测分析了加金属网与未加金属网样品硼离子的成分深度分布.证明了加金属网工艺可以有效改善不良导体的注入效果.在空气中1300℃的高温条件下进行了氧化实验,实验结果说明对SiC-C/SiC复合材料注入硼有助于提高其抗氧化性能.     

用于全方位离子注入的10kV固体脉冲调制器研制

采用IGBT串联技术研制成功了用于全方位离子注入的10kV固体脉冲调制器。试验表明：该固体脉冲调制器在纯阻性负载时最高输出电压为14kV，最高输出脉冲电流为20A，输出脉冲宽度可在2μs和112μs之间以1μs步长变化、脉冲重复频率范围为1Hz-4kHz，短时间可以工作到8．6kHz。但在等离子体负载时，由于输入电容的影响，下降时间比较长。     

A Method for Measurement of Dynamic Sheath Behavior in Plasma Immersion Ion Implantation and Deposition Process

A method to measure temporal and spatial evolution of sheath in plasma immersion ion implantation （PIII） process is presented. A long Langmuir probe （Ф5 mm× Ф78 mm） with low bias is used to detect the sheath propagation and backup with time. The substrate made of A1 cylinder （Ф 20 mm×Ф 150 mm） is immersed in nitrogen and argon plasma induced by magnetron self-sustained discharge. The maximum sheath sizes, at different plasma densities under different discharge currents, are measured and compared.     

EB-PVD工艺中粘结层较薄时热障涂层失效分析

采用EB-PVD工艺在高温合金基体上制备了粘结层厚度为12 μm左右的YSZ热障涂层,分析粘结层较薄情况下涂层体系的失效模式.通过循环氧化实验发现涂层体系有一定的抗氧化性能,但是寿命较短,且无明显分布规律.采用SEM对试样不同时期微观形貌进行观察,发现试样在热处理之后形成的TGO不够致密,不能有效阻止氧朝基体方向的扩散,使粘结层内部被氧化,导致涂层体系失效.     

强流脉冲电子束热障涂层表面改性温度场数值模拟

采用了一维温度场模型,对强流(10 A·cm-2～-40 A·cm-2)、脉冲时间(10us～100us)、电子束辐照热障涂层过程中的温度场进行了数值模拟.模拟结果显示:靶材表层迅速熔化(甚至汽化),熔化层深度达到2.34um(汽化层深度0.12um);温度随时间变化率高达107 K·s-1～108 K·s-1,温度梯度大约109K·m-1;模拟结果与实验结果基本吻合.实验结果表明:经强流脉冲电子束轰击后,热障涂层性能得到改善,有利于热障涂层在工业中的应用.     

脉冲阴极弧等离子体及有关特性研究

阴极弧（Cathodic Arcs）是目前多种薄膜及涂层制备工艺的重要物质来源。从阴极表面起弧形成阴极斑点、产生等离子体（相变）、等离子体在真空室中的扩展（输运）,到最终在施加偏压的基体上沉积、凝聚形成涂层或薄膜,这一系列环节包含着复杂的物理过程。对这些过程及相关机制的深入分析与认识,无疑会对涂层制备工艺起到重要的理论指导作用。本文简要回顾了人类对阴极弧有关的放电现象的认识过程以及相关涂层的发展历史。对阴极放电机制以及与涂层工艺密切相关的等离子体行为,诸如脉冲阴极弧等离子体速度、鞘层、斜入射与附着系数等问题进行了探讨与实验结果的汇总。旨在为读者对阴极弧及其涂层工艺提供感性认识,为指导科研生产实践服务。     

铝基复合材料表面多层复合厚膜的研究

对含50%AlN颗粒的铝基复合材料进行预处理后,在其表面依次采用浸锌化学镀镍工艺制备Ni-P过渡层,采用脉冲偏压磁过滤多弧离子镀工艺沉积硬质Ti/TiN调制周期膜,采用脉冲等离子体化学气相沉积工艺制备含氢类金刚石(DLC)膜等工艺最后形成了多层复合薄膜体系。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、光谱仪、原子力显微镜、微载荷显微硬度仪、摩擦磨损试验机等设备分析了复合薄膜的组织结构、膜层形貌、截面形貌、显微硬度和摩擦系数等性能特点。测试表明:铝基复合材料/Ni-P层/Ti/TiN调制周期膜/含氢DLC膜这一梯度膜系具有结构交替变化,相邻界面形成混合层,性能梯度分布,硬度逐渐增加,摩擦系数小的特点。该复合工艺能够有效地解决铝基复合材料上制备硬质厚膜的热适配和晶格错配度大的难题,制备薄膜具有良好的膜基结合性能。