LY12铝合金表面多弧离子镀(Ti,Cr)N膜

研究在铝合金表面多弧离子镀(Ti,Cr)N膜的工艺可行性.利用正交试验确定最佳工艺参数,讨论靶材成分、沉积时间、偏压、氮气压力和弧电流对膜层性能和质量的影响,并对该膜层的耐蚀性能和摩擦学性能进行了研究.结果表明,铝合金表面可以沉积(Ti,Cr)N膜.当靶材成分为w(Ti)=80%,w(Cr)=20%,沉积时间为30min,偏压为200V,氮气压力为3.0Pa,弧电流为75A时,可得到膜基结合力为44N,膜厚为1.77μm的(Ti,Cr)N膜.

多弧离子镀(Cr,Ti,Al,Zr)N多组元超硬梯度膜的结构及性能

(Cr,Ti,Al,Zr)N梯度膜性能优异。采用多弧离子镀技术,使用Ti-Al-Zr合金靶和Cr单质靶在高速钢表面制备(Cr,Ti,Al,Zr)N多元超硬梯度膜,利用扫描电镜、能谱、X射线衍射仪、硬度计、划痕仪对膜层形貌、成分、结构、硬度、附着力进行分析,并通过热震性能试验考察了膜层的抗热震性能。结果表明:制备的膜层为面心立方结构,择优生长取向为(220)面;与TiN,(Ti,Al)N,(Ti,Cr)N,(Ti,Al,Zr)N等硬质膜相比,制备的(Cr,Ti,Al,Zr)N多元梯度膜具有更高的硬度和膜/基附着力,硬度可达4400HV,膜/基附着力大于200N,实现了从硬质膜到超硬膜的转变;膜层中N含量梯度可有效减少应力集中,Cr,Al含量的增加有利于提高膜层抗热震性能;负偏压对膜层硬度影响较大,对膜层成分、结构、抗热震性能影响较小,对膜/基附着力基本无影响。

硬质合金表面Ti-Al-Zr-Cr-N系复合膜的抗高温氧化性

采用多弧离子镀技术和Ti-Al-Zr合金靶及Cr单质靶,在WC-8%Co硬质合金基体上制备出(Ti,Al,Zr,Cr)N多元单层膜和TiAlZrCr/(Ti,Al,Zr,Cr)N多元梯度膜。对两种薄膜进行了600,700,800和900℃短时(4 h)的氧化实验及600和700℃长时(100 h)的循环氧化实验,并利用SEM和XRD分析了试样表面的氧化膜。结果表明,在短时氧化条件下,(Ti,Al,Zr,Cr)N单层膜和TiAlZrCr/(Ti,Al,Zr,Cr)N梯度膜分别在700和800℃时具有良好的抗高温氧化性;而在长时氧化条件下,其抗高温循环氧化温度分别为600和700℃。

多弧离子镀TiAlZrCr/(Ti,Al,Zr,Cr)N梯度膜的微观结构与耐磨损性能

采用多弧离子镀技术,使用Ti-Al-Zr合金靶及Cr单质靶的组合方式,在W18Cr4V高速钢基体上制备TiAlZrCr/（Ti,Al,Zr,Cr）N四元梯度氮化物膜.利用SEM和XRD分析梯度膜的微观组织和结构,使用摩擦磨损试验机研究梯度膜在室温（15℃）和高温（500℃）下的耐磨损特性,并采用SEM观察磨痕形貌.结果表明,在不同沉积偏压下制备的四元梯度膜均具有fcc-Na Cl型的Ti N结构,其组织致密均匀,呈典型的柱状晶形态.梯度膜的摩擦磨损机理是以塑性变形为主要特征的黏着磨损,并伴有轻微的磨粒磨损.在室温和高温下磨损时的平均摩擦系数分别在0.25~0.30和0.30~0.35之间,且当沉积偏压增加至-200 V时,梯度膜的耐磨损性能实现最优化.

氮气流量对(Ti,Al,Si,Cr)N超硬薄膜的结构与性能的影响

采用等离子增强磁控溅射技术(PEMC)在YG8硬质合金表面制备了(Ti,Al,Si,Cr)N超硬膜,研究了N2流量对膜层结构、成分、形态特征与性能的影响。结果表明,所得薄膜为面心立方结构,随N2流量增加,薄膜的晶体学取向由(111)晶面向(200)晶面转变。薄膜表面呈现柱状晶形态,N2流量为70 sccm(标况mL/min)时,柱状晶尺寸最小,粗糙度最低。所得薄膜的硬度随N2流量的增加先增大后减小,N2流量为70 sccm时,达到最大值35.70 GPa。