PCVD制备Til-xAlxN硬质薄膜的结构与硬度

用直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法获得了Ti1-xA1xN硬质薄膜,考察了A1含量x及高温退火对薄膜微观结构转变过程及其硬度的影。结果表明，制备的Ti1-xA1xN薄膜由3-10nm晶粒组成.随A1含量x增加，薄膜硬度升高，x超过0．83时，硬度开始急剧下降；结构分析证实x小于0．83，Ti1-xA1xN薄膜是固溶强化；x=0．83，薄膜中出现六方氮化铝相(h-AIN),热稳定性实验表明，Ti1-xA1xN薄膜的纳米结构和硬度在N2环境下可以维持到900℃。     

电弧离子镀技术及其在硬质薄膜方面的应用

从电弧蒸发源控制技术和大颗粒过滤技术出发,论述了电弧离子镀技术最近的发展成果,并总结了电弧离子镀技术在氮化物、氧化物、非晶碳等薄膜方面的技术应用进展,以期能对我国电弧离子镀技术及其在硬质薄膜方面的应用起到一定的参考作用。     

硬质陶瓷涂层增韧及其评估研究进展

硬质陶瓷涂层一般硬度高,但韧性差,在受到较大外加冲击荷载作用时容易产生裂纹并引发失效,从而限制了硬质涂层在工程领域的应用。硬质涂层的增韧研究是当前硬质涂层研究的热点之一。常见硬质涂层增韧方法中,有些是以降低硬度为代价来提高涂层韧性,比如第二相增韧;有些是通过优化涂层结构设计,减小缺陷尺寸,在不损失涂层高硬度的前提下,提高韧性,获得兼具高硬度和高韧性的涂层;有些是通过相变(晶体结构转变)提高涂层的韧性。通过优化涂层结构设计,改变涂层晶粒尺寸、晶界尺寸与复杂程度等,使涂层致密化,从而提高涂层硬度与韧性,从而获得增韧效果,成为研究者越来越关注的焦点。单一增韧方法的局限性,可以通过多种增韧方法协同作用获得突破,协同增韧已成为硬质涂层增韧发展的趋势。目前硬质涂层的韧性评估还没有一个公认的方法,从简单实用出发,常用的有微悬臂梁弯曲法、划痕法和压痕法。     

PCVD制备Ti1-xAlxN硬质薄膜的结构与硬度

用直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法获得了Ti1-xAlxN硬质薄膜;考察了Al含量x及高温退火对薄膜微观结构转变过程及其硬度的影响.结果表明,制备的Ti1-xAlxN薄膜由3-10 nm晶粒组成.随Al含量x增加,薄膜硬度升高,x超过0.83时,硬度开始急剧下降;结构分析证实x小于0.83,Ti1-xAlxN薄膜是固溶强化;x=0.83,薄膜中出现六方氮化铝相(h-AlN).热稳定性实验表明,Ti1-xAlxN薄膜的纳米结构和硬度在N2环境下可以维持到900℃.     

TiAlN硬质薄膜/涂层材料的研究进展

概述了TiAlN硬质薄膜/涂层材料的基本性质、应用及制备技术的发展。介绍了国内外利用磁控溅射法(MS)、空心阴极离子镀(HCD)、多弧离子镀等镀膜工艺制备TiAlN硬质薄膜材料的最新研究进展。TiAlN薄膜应用于切削加工、航空、航天和模具中的优良性能。     

刀具氮化物涂层的研究进展

综述了刀具氮化物涂层的研究进展及发展趋势,分析了制备多元多层氮化物涂层的物理沉积技术及其优劣势.指出刀具氮化物涂层的种类从单一的金属涂层发展到二元合金涂层,目前又朝着多元合金复合涂层发展;涂层的层数从单层发展到多层,而且各单层涂层的厚度将趋于纳米化.多元多层氮化物涂层是今后刀具涂层的研究热点.     

氮含量对Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜的影响

目的 探究氮含量对MoTaW多主元合金薄膜的微观组织和力学性能的影响,并提高Mo-Ta-W多主元合金薄膜的力学性能。方法 采用反应多靶磁控溅射技术在单晶硅片上制备出了具有不同氮含量的Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜,通过X射线光电子能谱仪、掠入射角X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜对薄膜的成分、组织结构、表面及截面微观形貌、厚度和粗糙度进行了表征分析,并采用纳米压痕仪对薄膜的硬度和弹性模量进行了测试。结果 Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜中的氮含量随着溅射过程中氮气流量的增加而增加,当氮气流量达到50%时,薄膜中的氮含量升至49%,而钽含量则随之降低至12%。形成氮化物后,Mo-Ta-W多主元薄膜由BCC结构转变成了单相FCC固溶体结构,表面由层片状结构转变为花椰菜状团簇结构,随着氮含量的增加,表面的粗糙度先降低后升高,厚度则不断降低。与Mo-Ta-W多主元合金薄膜相比,Mo-Ta-W多主元合金氮化物薄膜的力学性能有所提高,但随着氮含量的增加而下降,当氮气流量为10%时,Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜的硬度和弹性模量分别为34.3 GPa和327.5 GPa。结论 氮化物的形成对Mo-Ta-W多主元合金薄膜的相结构、表面形貌等有影响,可有效提高薄膜的力学性能。     

磁控溅射ZrAlCuN薄膜的微观组织与力学性能

采用磁控溅射技术制备不同原子比的ZrAlCuN薄膜。采用场发射扫描电镜(FESEM)观察截面形貌,高分辨透射电镜分析微观组织结构,纳米压入法测定薄膜的硬度,压入法(维氏压头)测定薄膜的韧性。结果表明:Zr0.36Al0.15Cu0.01N0.48薄膜截面呈纳米尺度柱状晶,沿沉积方向生长,仅存在[111]、[200]、[220]、[311]取向的5~10nm ZrN晶粒,未发现AlN及Cu独立相,硬度约41.7GPa(载荷10mN),弹性模量约257.8GPa。Zr0.29Al0.24Cu0.08N0.39薄膜呈纳米尺度柱状晶,存在10~20nm ZrN纳米晶以及Cu[111]纳米晶,硬度约27GPa(载荷10mN),弹性模量约225.8GPa。由于前者具备较高的硬度/弹性模量比,从而表现出较好的韧性。     

滚动接触疲劳法评定硬质薄膜的结合强度

工件大多在交变应力下服役,薄膜的剥落是一个长时间高周次过程,其失败过程属疲劳失效。采用高周次界面疲劳强度作为膜基结合强度的判据,以膜基界面处的切应力△τ表征膜基界面疲劳强度。采用该方法对气相沉积硬质薄膜的结合强度进行了评定,并与划痕法比较。结果表明,薄膜在膜基界面处剥落,该方法对同因素十分敏感,而对非界面因素不敏感,因而是一个有效的测量膜基界面结合强度的方法。可用来比较不同方法制备的不同成分和硬度     

氮化硅陶瓷刀具表面涂覆高硬耐磨氮化钛涂层研究

用高能量密度脉冲等离子体于室温下在氮化硅陶瓷刀具上成功沉积了高硬耐磨的氮化钛涂层。薄膜厚度用光学显微镜和俄歇电子能谱仪测定，薄膜元素和相组成与分布分别用俄歇电子能谱仪、X光电子能谱以及X光衍射仪测定，薄膜微观结构用扫描电镜观察，薄膜表面粗糙度用光学显微镜测定，薄膜力学性能由纳米压痕实验和纳米划痕实验确定，薄膜的磨损性能用上业条件下的切削实验评价。实验结果表明，在最优化条件下，涂层与基体的结合力很好，纳米划痕实验临界载荷达80mN以上；氮化钛涂层具有很高的硬度和杨氏模量，分别达28GPa和350GPa以上。涂层刀具用于HB达2200MPa—2300MPa的HT250钢切削实验表明，刀具耐磨损能力增强，寿命明显提高。     

CNx薄膜的摩擦学性能研究进展

CNx薄膜具有优异的机械与摩擦学性能,很适合作为理想的耐磨保护涂层以及固体润滑剂,具有十分广阔的应用前景.概述了不同学者制备的CNx薄膜的摩擦学性能,采用综合对比分析方法,在比较摩擦试验结果的同时,注意分析薄膜的磨损情况,并结合对薄膜与摩擦副以及磨屑的成分、显微结构、键合以及摩擦过程中相变等情况的分析与比较,形成对CNx薄膜摩擦过程的基本分析,对成分、结构、环境因素、摩擦试验参数等对CNx薄膜摩擦学行为的影响及相关机理进行了总结和讨论.研究表明CNx薄膜的摩擦学性能与其自身的成分、结构(键合类型)、环境因素以及试验参数等密切相关,在对CNx薄膜进行摩擦学性能评价分析时,需要注意这些因素的影响.     

氮化铀薄膜的制备及性能研究

开展了氮化铀薄膜射频制备及薄膜性能研究,通过优化氮化铀薄膜的制备工艺条件,成功在Si基片上制备了氮化铀薄膜,并利用扫描电镜、原子力显微镜、X射线电子衍射、俄歇电子能谱仪和X射线光电子能谱对氮化铀薄膜进行了表面形貌和结构组分分析。结果表明:利用射频磁控沉积法制备的氮化铀薄膜为比较平整和致密的U2N3和UNxOy的混合相组成,具有一定的抗氧化腐蚀性能。     

超硬薄膜制备技术与性能表征方法的研究进展

超硬薄膜能够显著提高材料的关键服役性能。系统总结了超硬薄膜的硬化机制、制备技术以及性能表征方法,分析了制备技术和性能表征方法的优缺点,指出了超硬薄膜研究发展的方向。     

多元多相合金定向凝固的研究进展

论述了定向凝固技术的概念和特点,总结了国内外多元多相合金定向凝固的研究进展,提出了研究的意义,指出了存在的问题和发展方向.     

超硬薄膜研究的新进展

本文介绍了碳系列薄膜、纳米多层及纳米复合超硬薄膜近年来所取得的研究成果，重点是氮化物纳米多层与复合超硬薄膜的研究状况，并对纳米多层膜在应用中存在的问题提出了解决的思路，指出了超硬薄膜的发展趋势。     

立方氮化硼薄膜的制备与表征

在对国内外立方氮化硼薄膜的制备工艺及其表征方法进行了综述的基础上，分析了立方氮化硼膜制备中存在的问题，即薄膜的内应力高，结合强度低，沉积温度高，沉积速率低，沉积速率低，以及cBN中SP^3键含量不稳定。并提出了今后的研究方向：①cBN膜成核生长机理问题；②低温下大面积、高速生长的异质外延和定向生长问题；③膜基结合问题；④发展新的成膜技术，寻求无毒无污染的反应材料；⑤开发cBN膜的应用。     

氮化铬铝涂层PCBN刀具旋风硬铣切屑宏观特征研究

氮化铬铝具有比氮化钛铝更高的硬度和抗氧化性,能否作为PCBN刀具的涂层需要进行试验研究验证.通过对氮化铬铝涂层PCBN刀具在硬态旋风铣削淬硬钢GCr15平均硬度为63.5HRC)加工中,选用不同的切削参数、冷却方式和刀具个数的研究,从而得出氮化铬铝涂层PCBN刀具旋风硬铣加工的特点和应用范围,对涂层刀具的研究和切屑预报研究提供了依据.     

聚合物热解制备硬质碳膜及其摩擦学性能表征

合成了一种新型碳基骨架聚合物一聚碳苯，将其溶解于有机溶剂中，通过旋涂法涂覆于耐热钢表面，在常压、惰性气体保护下，经过高温热处理得到碳薄膜。利用X射线光电子能谱和原子力显微镜考察了热处理温度对碳膜的微观结构和表面形貌的影响，同时利用纳米压入仪和球盘摩擦试验机考察了不同温度制备的薄膜的纳米硬度和摩擦学特性。结果表明：热处理温度为600～1000℃可以得到具有sp3-c和sp2-c混合相的碳薄膜，随着热处理温度的升高，薄膜中sp2-c含量增加，均方根粗糙度(RMS)增加；热处理温度为800℃时制备的碳薄膜具有最高的纳米硬度；在室温干摩擦条件下，当热处理温度从600℃提高到700℃时，薄膜的摩擦因数有明显的降低，随着温度的进一步升高，摩擦因数只有轻微的降低；薄膜的耐磨寿命随着热处理温度的提高而逐渐增加。     

LY12铝合金低温硬质阳极氧化工艺研究

温度对铝合金硬质阳极氧化膜的质量有显著影响,低温条件下制备的氧化膜质量远优于常温氧化膜.研究了低温(-6～-9℃)条件下LY12铝合金硬质阳极氧化工艺,分析了氧化温度、时间、电流密度对氧化膜颜色、厚度、显微硬度的影响,探讨了氧化电流密度与氧化电压的关系.结果表明,在氧化温度-6～-9℃、电流密度1.6～1.8A/dm2、氧化时间60min的条件下对LY12铝合金进行硬质阳极氧化,可以达到工件硬质阳极氧化膜厚35～45μm,硬度380～450HV的要求,且氧化膜颜色深而均匀,主要含C,O,Al,P,S元素.