Al含量对(V,W,Al)N复合膜微观组织和抗氧化性能的影响

采用多靶磁控溅射仪,制备不同Al含量的(V,W,Al)N复合膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪和热处理炉及热失重分析仪对(V,W,Al)N复合膜的微观组织、力学性能及高温抗氧化性能进行表征。结果表明:当Al含量低于14.86 at%时,(V,W,Al)N复合膜存在面心立方结构(V,W)N、WN相及六方结构V2N相,当Al含量高于14.86 at%时,薄膜存在面心立方结构(V,W)N、WN相及六方结构V2N和AlN相;随Al原子百分含量的增加,复合膜的硬度呈先增大后减小的趋势,当Al原子百分含量达到14.86 at%时,其硬度最大值为35.5 GPa;随Al含量的增加,(V,W,Al)N复合膜抗氧化性能提高了至少200℃。讨论Al含量对(V,W,Al)N复合膜性能的影响。

W含量对(V，W)N复合膜显微结构与性能的影响

采用JGP-450复合型高真空多靶磁控溅射设备,制备不同W含量的(V,W)N复合膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪及摩擦磨损仪分别对(V,W)N复合膜的显微结构、力学性能及摩擦性能进行表征。结果表明:(V,W)N复合膜主要由面心立方结构VN相和六方结构V2N相组成;(V,W)N复合膜的显微硬度呈先增大后减小的趋势,而摩擦因数与之相反,当W含量x(W)为26.67%时,(V,W)N复合膜显微硬度达到最大值25.1 GPa,同时平均摩擦因数达到最小值0.323 8,并讨论了W含量对性能的影响机理。

基体负偏压对W-C-N薄膜摩擦磨损性能的影响

采用多靶反应磁控溅射设备制备了一系列不同基体负偏压的W-C-N复合膜。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能量色散谱仪、纳米压痕仪和摩擦磨损仪对薄膜进行表征。结果表明:当负偏压小于等于80 V时,薄膜表现出六方α-WCN相结构,增加到120 V时,转变为立方β-WCN相,薄膜硬度、弹性模量和膜基结合力出现对应最佳性能点的峰值;随着负偏压的增大,薄膜质量得到改善,磨损率和摩擦系数明显降低,负偏压达到200 V时,磨损率和摩擦系数分别出现最低值4.22×10-6mm3.N-1.m-1和0.27;薄膜的磨损机制主要是磨粒磨损。

TC4合金表面磁控溅射W-Al-N复合膜的摩擦磨损和高温抗氧化性能

目前,在WN中加入Al制备多元复合膜的研究国内外报道较少。通过射频磁控溅射法,以不同Al靶功率在Si(100)和TC4合金上制备了不同Al含量的W-Al-N复合膜。采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、纳米压痕仪(CSM)、摩擦磨损试验机、高温氧化试验研究了W-Al-N复合膜的微结构、力学性能、摩擦磨损性能及高温抗氧化性能。结果表明:随着Al含量的增加,W-Al-N复合膜的择优取向发生变化,(111)和(220)衍射峰逐渐消失,复合膜主要呈(200)择优取向生长;复合膜的硬度先增加后减小,当Al含量为32.40%(原子分数,下同)时硬度达到最大值37 GPa,此时表征复合膜抵抗塑性变形能力的变量H^3/E^(*2)也达到最大值0.308;室温下,随Al含量的增加,W-Al-N复合膜的摩擦系数与单层WN薄膜的相比变化不大,磨损率先降低后增大,在硬度最大处得到磨损率最低值9×10^(-9)mm^2/N;W_(0.676)Al_(0.324)N复合膜的摩擦系数在200℃时降低,随后随温度的升高先增大后减小;Al的加入提高了复合膜的高温抗氧化性能,起始氧化温度由WN单层膜的400℃提高到复合膜的800℃。

V含量对Ti-Al-V-N复合膜摩擦磨损性能的影响

为研究V元素对Ti-Al-V-N复合膜摩擦磨损性能的影响、制备性能更为优异的薄膜,采用真空磁控溅射方法制备了不同V含量的Ti-Al-V-N复合膜,研究了在室温25℃及高温650℃时,不同V含量的Ti-Al-V-N复合膜的摩擦磨损性能。结果表明:在室温25℃时,当V的物质的量分数达到17.0%时,平均摩擦系数最小,为0.39,具有低摩擦系数的原因一是添加了V元素后复合膜硬度发生了显著的改变,二是摩擦磨损过程中TiO2的生成量减少了;在高温650℃时,发现当V的物质的量分数达到26.7%时,平均摩擦系数最小,为0.22,认为拥有低摩擦系数的主要原因是在高温摩擦磨损实验过程中生成了具有自润滑性能的V2O5。

不同Ti含量的W-Ti-N复合膜的微结构及性能研究

采用多靶反应磁控溅射技术制备一系列不同Ti含量的W-Ti—N复合膜。采用x射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪等检测方法对薄膜的微结构和力学性能进行表征。采用UMT-2功能摩擦试验机，在室温、大气环境、无润滑的条件下对w—Ti—N复合膜的摩擦性能进行评价，同时，探讨薄膜的致硬机理和摩擦机制。结果表明：Ti含量（原子分数，下同）为5％～23．48％时，薄膜硬度处于峰值区，硬度值最高可达39GPa，摩擦因数在0．4左右。当Ti含量高于23．48％时，硬度随着Ti含量增加而下降，摩擦因数随Ti含量的增加而升高。

钢-竹组合箱形梁抗剪性能试验

以两根对立放置的冷弯薄壁U型钢作为箱形骨架,骨架外表面通过结构胶黏剂黏结4块竹胶板,制成钢-竹组合箱形梁。试验以箱形组合梁翼缘、腹板竹胶板厚度、冷弯薄壁U型钢翼缘宽度和组合梁剪跨比为控制参数,对6根钢-竹组合箱形梁进行抗剪性能试验,测量各级荷载作用下组合梁应变和挠度的发展,分析组合梁的受剪破坏过程和破坏机制,探讨了组合梁的抗剪性能。试验结果表明,钢-竹组合箱形梁的整体工作性能十分良好,冷弯薄壁型钢和竹胶板组合效应明显,组合梁翼缘、腹板竹胶板厚度的增加,可以提高其极限抗剪承载力,与此同时,组合梁剪跨比的减小也能使其抗剪能力有较大提高。研究表明,组合梁破坏经历两个阶段,即弹性阶段和弹塑性阶段,具有良好的延性和安全储备,能够作为受力构件用于建筑工程。

氮化银铬和氮化钨铬纳米薄膜在微型钻头上的应用

为了了解氮化银铬和氮化钨铬纳米复合薄膜涂层应用于微型钻头加工的潜能,采多靶材非平衡磁控溅射方式制备薄膜,分别将钨(W)和银(Ag)掺杂于氮化铬(CrN)中,形成氮化钨铬(Cr-W-N)和氮化银铬(Cr-Ag-N)纳米复合薄膜,研究其基本特性及涂层于微型钻头表面加工电路板性能.结果表明,虽掺杂Ag导致硬度降低,仍可改善微型钻头加工性能;掺杂W形成W2N化合物混杂于CrN中,因而整体涂层硬度增加,同时大幅提升微型钻头加工性能.经由本研究,确认氮化银铬和氮化钨铬纳米复合薄膜具备改善微型钻头加工电路板的能力.