钛合金人工心脏瓣膜瓣环表面TiN/Ti多层膜的制备与性能

为了提高钛合金人工心脏瓣膜瓣环TiO_2表面改性层的性能,利用非平衡磁控溅射技术在人工心脏瓣膜瓣环表面制备了具有不同调制周期(44,70,100 nm)的TiN/Ti多层膜过渡层;采用XRD、SEM、显微硬度计及摩擦磨损试验机研究了薄膜的物相组成、横截面形貌、硬度和耐磨性。结果表明:TiN/Ti多层膜由Ti和TiN相组成,当调制周期为100 nm时,TiN/Ti薄膜呈现明显的多层结构,具有高硬度和良好耐磨性;人工心脏瓣膜瓣环表面各个位置TiN/Ti多层膜的相结构及性能相同,可望应用于人工心脏瓣膜瓣环的TiO_2表面改性层的过渡层。     

钛合金表面硅电极电火花强化及其耐磨性能

用硅电极分别在空气和硅油中对钛合金表面进行了电火花沉积强化改性。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、辉光放电光谱仪分析了改性层的形态、结构和成分分布,采用显微硬度计测试了改性层的硬度分布,通过电化学极化曲线和交流阻抗技术测试评价了改性层的耐蚀性,利用球-盘磨损试验机研究了改性层的耐空气环境磨损与耐NaCl水溶液腐蚀磨损性能。研究结果表明:硅电极在空气中电火花强化Ti6Al4V合金表面,形成约40μm厚合金化改性层,主要物相为Ti5Si3、TiSi2、Si和TiN,硬度达2180HK。硅电极在硅油介质中电火花强化Ti6Al4V合金表面,形成约40μm厚的合金化改性层,主要物相为Ti5Si3、TiSi2和TiC,硬度达1810HK。硅电极电火花强化改性层的组成和硬度沿层深均呈梯度变化。硅电极电火花强化改性层显著提高了钛合金基材的抗空气环境干磨损性能,显著提高了钛合金基材的耐NaCl水溶液腐蚀磨损性能。     

优化TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN多层涂层摩擦磨损性能的研究

通过研究微喷砂处理和使用TiOCN、ZrCN替代TiN顶层对TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN多层涂层摩擦磨损性能的影响,进一步提高TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN涂层刀具的性能.采用化学气相沉积(CVD)在硬质合金基体上沉积TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN、TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiOCN和TiN/MT-TiCN/Al2 O3/ZrCN多层涂层,并进行微喷砂处理.采用扫描电子显微镜(SEM)表征涂层的组织结构,采用显微硬度计、划痕测试仪和往复式多功能摩擦磨损实验机(UMT-3)分别对涂层的硬度、结合强度和摩擦磨损性能进行测试.结果 表明:微喷砂处理后,TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN多层涂层的顶层TiN被完全去除,摩擦系数增大,且涂层发生剥落、疲劳磨损严重,耐磨性下降.经微喷砂处理的TiN/MT-TiCN/Al2 O3/TiOCN涂层硬度最高,磨粒磨损程度最轻,且无明显剥落,耐磨性最好.经微喷砂处理的TiN/MT-TiCN/ Al2O3/ZrCN涂层摩擦系数最小,但硬度低,磨粒磨损严重,且涂层存在明显剥落,耐磨性较差.     

电弧离子镀沉积TiN/AlN-TiAlN复合膜的耐磨性

采用高纯铝、钛靶材,通过电弧离子镀工艺在TC4基材上沉积制备了TiN/AlN-TiAlN复合多层膜,用HV-1000型显微硬度计测试了膜层的硬度,用球盘磨损试验对比研究了膜层和基材的耐磨性。结果表明:膜层硬度为2856HV,耐磨性相比基材提高6倍以上。     

过渡层类型对类金刚石薄膜性能的影响

采用电子回旋微波等离子体气相沉积和磁控溅射法相结合的方法,通过石墨靶材和金属钛靶在不锈钢和Al2O3陶瓷基片上沉积了具有不同过渡层的含钛的C薄膜,研究了不同薄膜与衬底的中间层类型对薄膜的表面形貌、硬度、摩擦磨损性能、表面能的影响.结果表明,导电基底更有助于成膜的致密性和均匀性,薄膜为衬底/Ti/TiN/TiCN/C结构时硬度最高.     

离子增强沉积Ti/Mo多层膜对钛合金微动疲劳行为的影响

为提高Ti6Al4V钛合金微动疲劳抗力,利用离子增强磁控溅射沉积技术制备了不同结构的Ti/Mo金属多层膜,评价了膜层的结合强度、韧性、硬度等力学性能和摩擦学性能,对优选出的Ti/Mo多层膜进行微动疲劳试验.研究结果表明:离子增强磁控溅射沉积的Ti/Mo金属多层膜膜层结晶细致,膜基结合强度高,有效地提高了钛合金基材的耐磨...     

PⅢ方法制备的TiN膜的性能

用一种新型的等离子体浸没式离子注入技术(PⅢ)，在Cr12MoV钢基体上制备了TiN膜，经XPS分析发现，膜中的组织为TiN、TiO2和Ti2O3。对有与无TiN膜的Cr12MoV钢试样进行对比，测定了维氏硬度，耐磨性以及磨痕。结果表明：TiN膜具有高的硬度和优良的抗摩擦性能。     

PIII方法制备的TiN膜的性能

用一种新型的等离子体浸没式离子注入技术(PIII),在Cr12MoV钢基体上制备了TiN膜,经XPS分析发现,膜中的组织为TiN、TiO2和Ti2O3。对有与无TiN膜的Cr12MoV钢试样进行对比,测定了维氏硬度,耐磨性以及磨痕。结果表明:TiN膜具有高的硬度和优良的抗摩擦性能。     

物理气相沉积TiN薄膜疲劳磨损形貌的AFM观测

采用物理气相沉积工艺在高速钢表面沉积TiN薄膜,研究了TiN薄膜的疲劳磨损过程。采用原子力显微镜(AFM)观测分析了表面疲劳点蚀的形貌特征。试验结果表明:较厚TiN薄膜具有较低的疲劳磨损寿命,而较薄的TiN膜层具有较高的疲劳磨损寿命。在试验的初始阶段,磨损轨迹上都出现大量显微凹坑,AFM观测分析可知显微凹坑起源于薄膜表面,呈菱形状。随试验的进行,较薄的TiN薄膜出现典型的疲劳麻坑,而较厚的TiN薄膜在薄膜与基体的界面处形成疲劳裂纹,并出现严重的剥层和断裂。     

自支撑Cu/Zr纳米多层膜的制备研究

自支撑纳米多层膜可用作轻型反射镜面材料,自支撑薄膜的制备技术是目前应用中存在的主要问题之一。利用磁控溅射方法在抛光石英玻璃基片上复制了直径70mm厚约100μm自支撑Cu/Zr纳米多层膜,使用显微硬度计、表面轮廓仪分析了自支撑薄膜的力学性能和表面粗糙度。研究结果表明:自支撑Cu/Zr纳米多层膜面密度0.5kg/m2,显微硬度5.7GPa,屈服强度1562MPa,复制面表面粗糙度1.33~1.93nm。复制的自支撑薄膜具有优异的力学及表面性能。     

多弧离子镀多元多层膜在旋铆头中的应用

采用多弧离子镀法在旋铆头沉积Ti/TiN/(Ti-Zr)N/ZrN多层膜处理,并对旋铆头的失效形式、膜层的组织形貌、显微硬度、耐磨性能进行了分析和讨论。结果表明镀膜旋铆头使用寿命比未镀膜旋铆头可提高一倍多。     

沉积温度对磁控溅射Ti/TiN多层膜光学和电学性能的影响

采用直流反应磁控溅射法于不同温度下在Si(111)基底上制备了Ti/TiN多层膜,采用X射线衍射仪和原子力显微镜对膜的物相和表面形貌进行了分析,研究了沉积温度对膜结构及其光学、电学性能的影响。结果表明:不同沉积温度下制备的Ti/TiN多层膜均由钛和TiN相组成,多层膜与单层TiN膜一样,其表面粗糙度随沉积温度的升高而减小,电阻率随沉积温度的升高显著降低;其表面形貌则比单层膜更加致密和均匀;多层膜红外反射率与其电阻率有关,当电阻率减小时,红外反射率增大。     

磁控溅射沉积TiB_2/DLC纳米多层膜的结构及其机械性能研究

采用非平衡磁控溅射系统在P(100)硅片和304不锈钢基底上制备TiB_2/DLC纳米多层膜。利用FESEM、TEM、XRD和AFM观察多层膜的微观结构和表面形貌;利用纳米压痕仪、维氏硬度计和CSM球-盘摩擦磨损试验机考察TiB_2靶电流对多层膜的机械性能和摩擦学性能的影响。结果表明:TiB_2/DLC多层膜具有良好的多层调制结构,多层膜沿TiB_2(101)晶向择优生长;多层膜的表面粗糙度随着TiB_2靶电流增加而增加;多层膜中的大量异质界面能显著提高薄膜的硬度及韧性,而且当TiB_2靶电流为2.0 A时,多层膜的硬度约为单层DLC薄膜的两倍;多层膜中具有硬质TiB_2层和软质DLC层的交替结构,在摩擦过程中,硬层TiB_2起到良好的承载作用,软层DLC起到良好的润滑作用,使多层膜具有比单层DLC薄膜更低的摩擦因数。     

TB8钛合金表面间歇式真空渗氮层的组织与性能

对TB8钛合金进行800℃间歇式真空渗氮6 h,研究了表面渗氮层的组织、硬度、耐磨性能及耐腐蚀性能.结果表明:TB8钛合金表面间歇式真空渗氮层主要由厚度60～80μm氮化物层和厚度110～130μm氮扩散区组成,表层物相包括TiN、TiN0.3、Ti2AlN及α-Ti,表层硬度为800～850 HV,由表层至心部硬度缓慢降低,心部基体的硬度为250～270 HV;在相同条件下,间歇式真空渗氮处理合金的磨损质量损失为未渗氮合金的1/12,表面形成了浅而窄的磨痕,耐磨性得到显著提高;间歇式真空渗氮处理合金在HF和HNO3混合溶液中的腐蚀速率仅为未渗氮合金的1/153,表面未见明显腐蚀坑,耐腐蚀性能得到明显提高.     

氮化钛硬质薄膜的制备和性能分析

研究热阴极离子镀设备制备TiN薄膜膜层的主要性能。采用自主研发的XH-830型热阴极离子镀膜机,在硬质合金ZK1基体上制备TiN薄膜;利用X射线衍射仪,自动划痕仪,显微硬度计和扫描电镜对薄膜进行了结构分析和性能检测。采用XH-830镀膜机能制备单一的TiN薄膜,膜层晶体为细小的柱状晶,膜-基结合力能达到81N,TiN硬度达到2240HV以上,经切削试验证明,能提高被镀刀片寿命30％。     

Ti-N系涂层多元多层强化研究进展

TiN系涂层具有高的硬度、耐磨性 ,低的摩擦系数和良好的化学稳定性 ,在工模具上获得广泛的应用。多元多层合金化是强化TiN膜的有效途径之一 ,也是目前研究的热点。本文介绍了几种多元多层TiN薄膜的沉积技术及性能特点 ,并指出了国内TiN涂层的发展趋势。     

不锈钢的电火花表面强化

以1Cr18Ni9Ti不锈钢为基材,采用电火花堆焊技术,研究堆焊后微观组织和显微硬度的变化.结果表明,堆焊层晶粒比基体晶粒细小,显微硬度高于基体.电火花堆焊可以改善不锈钢的表面耐磨性.     

TiAlN膜层的研究进展

介绍了TiAlN基多层膜的发展及其它元素对薄膜性能的影响。其中薄膜多层化及添加其它元素都是获得具有优良的结合强度、硬度、耐磨性和高温抗氧化性能薄膜的重要手段 ,是今后TiAlN膜的重要发展方向     

两步压入法--薄膜力学性能的可靠测量方法

提出了采用力学探针测量薄膜力学性能的两步压入法.该方法通过大载荷压入展示基体变形对薄膜硬度的影响,从而选择不影响基体变形的小载荷测出薄膜的硬度和弹性模量.对高速钢基片上的TiN硬质薄膜,单晶硅片上的金属Ni薄膜和(Ti,Al)N/VN纳米多层膜的测量表明,两步压入法能够测出各种性质薄膜的力学性能,并且具有准确可靠的特点.此外,两步法对(Ti,Al)N/VN纳米多层膜的力学性能的测量表明,该体系的纳米多层膜存在硬度和弹性模量异常升高的超硬、超模量效应.     

沉积温度对脉冲真空弧源沉积类金刚石薄膜性能的影响

利用脉冲真空弧源沉积技术在Cr17Ni14Cu4不锈钢和Si(100)基体上制备了类金刚石(DLC)薄膜,研究了基体沉积温度对DLC薄膜的性能和结构的影响。研究表明,随着沉积温度由100 ℃提高到400 ℃,DLC薄膜中sp3 键质量分数减少,sp2键质量分数增多,薄膜复合硬度逐渐降低。当DLC薄膜沉积温度达到400 ℃时,薄膜中C原子主要以sp2键形式存在,与沉积温度为100 ℃时制备的DLC薄膜相比,薄膜复合硬度降低50%。DLC薄膜具有优异的耐磨性,摩擦因数低,随着沉积温度由100 ℃提高到400 ℃,Cr17Ni14Cu4不锈钢表面沉积的DLC薄膜耐磨性降低。沉积温度为100 ℃时,Cr17Ni14Cu4不锈钢表面沉积的DLC薄膜后,耐磨性大幅度提高。DLC薄膜与不锈钢基体结合牢固。