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HiPIMS制备Cr/CrCN多层涂层的结构及耐腐蚀性能研究
1
作者 谭诗瑶 王丽 +4 位作者 张美琪 王振玉 王应泉 汪爱英 柯培玲 《材料保护》 CAS CSCD 2024年第7期43-51,共9页
PVD方法沉积的Cr涂层因耐腐蚀性能较差而难以大规模应用,利用复合多层膜层结构设计能打断贯穿性柱状晶生长,减小孔隙率,提高PVD沉积Cr涂层的耐蚀性。采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)耦合同步脉冲偏压技术,在316L不锈钢基体表面沉积Cr/C... PVD方法沉积的Cr涂层因耐腐蚀性能较差而难以大规模应用,利用复合多层膜层结构设计能打断贯穿性柱状晶生长,减小孔隙率,提高PVD沉积Cr涂层的耐蚀性。采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)耦合同步脉冲偏压技术,在316L不锈钢基体表面沉积Cr/CrCN多层涂层。利用SEM、XRD、EDS和Raman表征了涂层的形貌、组成与组织结构,采用电化学测试、酸性盐雾测试研究了4种不同甲烷流量下(5,15,25,35 sccm)制备的Cr/CrCN多层涂层的耐腐蚀性能。结果表明:引入CrCN中间层有效打断了柱状晶的贯穿性生长,涂层表现出致密平整的表面形貌;4种Cr/CrCN多层涂层均对基体具有较好的保护作用,涂层改性样品相比基体的腐蚀电流密度下降;酸性盐雾腐蚀48 h后,通入甲烷流量为25 sccm的多层涂层表面未出现明显的孔蚀现象,表现出最优异的耐腐蚀性能。HiPIMS制备Cr/CrCN多层涂层能够有效提高316L不锈钢的耐腐蚀性能,可为PVD镀Cr涂层的耐蚀性能优化设计和工业化应用提供参考。 展开更多
关键词 Cr/CrCN hipims 复合多层涂层 耐腐蚀性
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HiPIMS制备高性能TiCN涂层
2
作者 陈亚奋 王晓琴 惠瑜 《金属加工(冷加工)》 2024年第1期73-75,80,共4页
通过HiPIMS技术制备高硬度低摩擦系数的TiCN涂层,极大地提升了丝锥涂层的使用寿命。通过试验验证不同C含量对涂层硬度和摩擦系数以及刀具寿命的影响。
关键词 hipims TiCN涂层 微观结构 力学性能 摩擦磨损 丝锥
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HiPIMS占空比对Al合金表面Ti/DLC涂层力学和摩擦性能的影响 被引量:2
3
作者 魏晨阳 白琴 +4 位作者 郭鹏 柯培玲 王振玉 李昊 汪爱英 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期77-88,共12页
类金刚石涂层(DLC)兼具高硬度、耐摩擦磨损和高化学惰性等优点,是理想的Al合金零部件耐磨防护材料之一。然而受限于Al合金与DLC间力学性能差异大,摩擦工况下承受复杂的耦合载荷作用,易导致涂层剥落失效。通过改变高功率脉冲磁控溅射技术... 类金刚石涂层(DLC)兼具高硬度、耐摩擦磨损和高化学惰性等优点,是理想的Al合金零部件耐磨防护材料之一。然而受限于Al合金与DLC间力学性能差异大,摩擦工况下承受复杂的耦合载荷作用,易导致涂层剥落失效。通过改变高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)的电源占空比(2%~10%),设计具有不同结构的Ti过渡层,系统研究Al合金基体上不同过渡层界面结构对DLC力学及摩擦性能的影响。结果表明,随HiPIMS占空比增加,所有Ti过渡层取向从(100)向(002)转变。相比直流磁控溅射Ti过渡层,HiPiMS技术可以降低晶粒尺寸以及提高Ti层致密性,令Ti过渡层具备更强的承载能力,涂层摩擦寿命提升了约4.5倍。沉积具有低(100)择优取向和致密结构的Ti过渡层是实现Al合金表面高性能Ti/DLC涂层的关键,对解决Al合金零部件表面硬质涂层易剥落失效等问题提供了新思路。 展开更多
关键词 AL合金 Ti/DLC涂层 hipims 择优取向 致密性 摩擦磨损行为
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HiPIMS制备TiB_(2)、TiBN涂层及其等离子体性质 被引量:1
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作者 吴正涛 叶榕礼 +1 位作者 李海庆 王启民 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期228-235,共8页
高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)沉积制备TiB_(x)时,涂层化学计量比x随HiPIMS脉冲宽度的减小而降低。采用原位等离子体质谱仪研究TiB_(x)涂层的沉积等离子体性质,采用弹性反冲探测分析技术测量涂层元素组成,采用X射线衍射分析涂层相结构,采... 高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)沉积制备TiB_(x)时,涂层化学计量比x随HiPIMS脉冲宽度的减小而降低。采用原位等离子体质谱仪研究TiB_(x)涂层的沉积等离子体性质,采用弹性反冲探测分析技术测量涂层元素组成,采用X射线衍射分析涂层相结构,采用X射线光电子能谱研究涂层键价结构,通过纳米压痕仪测试涂层力学性能。结果表明,减小HiPIMS脉冲宽度后出现气体稀释效应,加之Ti的一次离化能低于B,即Ti优先B发生离化,导致Ti^(+)/B^(+)离子束流比增大,从而降低TiB_(x)涂层化学计量比x,揭示了TiB_(x)涂层化学计量比演变机制。此外,在短HiPIMS脉冲宽度溅射TiB_(2)靶材条件下,引入N_(2)气体,当N_(2)流量为10 mL/min、HiPIMS脉冲宽度为30μs时,成功制备出具有纳米晶TiN、TiB_(2)复合结构特征的新型TiBN涂层,此TiBN涂层硬度及弹性模量分别为37.5 GPa、300 GPa,为具有优异力学性能纳米复合涂层的设计制备提供实验和理论指导。 展开更多
关键词 hipims TiBN 纳米复合 等离子体 离化能
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HiPIMS室温溅射晶态氧化铝薄膜的粒子能量调控
5
作者 高方圆 许亿 +2 位作者 李国栋 李光 夏原 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期246-253,共8页
晶态氧化铝薄膜与非晶态相比,具有更加优良的力学性能和宽波段光学透过性能。基于等离子体发射光谱(OES)反馈控制方法(PEM),引入高能脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术,实现了室温条件下晶态γ-Al_(2)O_(3)薄膜的快速制备。采用高压探针、电流... 晶态氧化铝薄膜与非晶态相比,具有更加优良的力学性能和宽波段光学透过性能。基于等离子体发射光谱(OES)反馈控制方法(PEM),引入高能脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术,实现了室温条件下晶态γ-Al_(2)O_(3)薄膜的快速制备。采用高压探针、电流探针传感器和数字示波器监测HiPIMS的放电特性,采用等离子体发射监测器进行时间平均的OES研究,采用X射线衍射仪和扫描电镜分析薄膜的晶相结构、晶粒尺寸及断面形貌,采用纳米压痕仪测试薄膜的纳米硬度和模量。结果表明,HiPIMS条件下的成膜环境出现大量的离子态,主要包括AlⅡ、ArⅡ甚至高价态粒子OⅣ参与反应。随着溅射电压由650V增加至800 V,晶粒逐渐细化,由18 nm减小到8 nm,同时沉积速率从27 nm/min增加到55 nm/min。基体偏压对薄膜的沉积速率,微结构以及力学性能等方面均有显著的影响。随着基体偏压的增加,γ-Al_(2)O_(3)的择优取向由(422)转变为(311),薄膜在偏压U_(s)=-100 V条件下获得了最高硬度19.3 GPa。通过对成膜粒子能量的设计与调控,进一步优化了薄膜的结构和性能,为功能薄膜氧化铝的大规模产业化奠定良好的应用基础。 展开更多
关键词 hipims 氧化铝薄膜 室温 晶化诱导 能量调控
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HiPIMS的放电特性及其对薄膜结构和性能的调控
6
作者 李坤 高岗 +5 位作者 杨磊 夏菲 孙春强 滕祥青 张宇民 朱嘉琦 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期42-55,共14页
磁控溅射过程中的等离子体密度和离化率这些等离子体微观放电特性强烈影响着沉积薄膜的微观结构和性能,高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)凭借其较高的溅射粒子离化率的优势引起了广泛的研究和关注。为了探究HiPIMS的高离化率的产生原因... 磁控溅射过程中的等离子体密度和离化率这些等离子体微观放电特性强烈影响着沉积薄膜的微观结构和性能,高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)凭借其较高的溅射粒子离化率的优势引起了广泛的研究和关注。为了探究HiPIMS的高离化率的产生原因和过程,掌握高功率脉冲磁控溅射技术对薄膜微观结构和性能的调控规律,从一般的磁控溅射技术原理出发,分析HiPIMS高离化率的由来及其与DC磁控溅射相比的技术优势,着重总结HiPIMS的宏观放电特点和微观等离子体特性;总结梳理近几年HiPIMS在硬质膜和透明导电薄膜领域的应用研究,明晰HiPIMS对薄膜微观晶体结构的影响及其对薄膜的力学、光电性能等的调控规律及其优势。HiPIMS独特的等离子体-靶相互作用,可以有效改善薄膜结晶特性,实现对光电性能的可控调控。 展开更多
关键词 磁控溅射 高功率脉冲磁控溅射技术(hipims) 离化率 硬质膜 透明导电薄膜
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HiPIMS沉积光电薄膜研究进展:放电特性和参数调控
7
作者 张海宝 刘洋 陈强 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期93-104,共12页
高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术具有离化率高、等离子体密度高、沉积温度低、薄膜结构致密等优点,与沉积超硬耐磨涂层相比,HiPIMS技术在光电薄膜沉积中的应用相对较少,且HiPIMS镀膜过程中涉及工艺参数较多,工艺参数的选择直接影响着沉... 高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术具有离化率高、等离子体密度高、沉积温度低、薄膜结构致密等优点,与沉积超硬耐磨涂层相比,HiPIMS技术在光电薄膜沉积中的应用相对较少,且HiPIMS镀膜过程中涉及工艺参数较多,工艺参数的选择直接影响着沉积薄膜的结构和性能。基于这两个问题,系统梳理HiPIMS在光电薄膜沉积中放电的时空演变特性,重点介绍HiPIMS技术在光电薄膜沉积过程中的关键工艺参数,包括峰值功率密度、衬底材料、掺杂、偏置电压等,对薄膜结构和性能的影响规律,最后展望HiPIMS技术在光电薄膜沉积中的应用前景与发展趋势。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射(hipims) 光电薄膜 等离子体 放电特性 参数调控
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HiPIMS电源的设计基础及研究进展
8
作者 巩春志 吴厚朴 +1 位作者 胡天时 田修波 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1-9,共9页
作为高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术的核心组成部分,HiPIMS电源在很大程度上决定着HiPIMS技术的研究进展和应用潜能。关于HiPIMS电源的研究整体上可以分为三个部分,分别是AC-DC功率变换器的研究、DC-DC功率变换器的研究以及HiPIMS功率... 作为高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术的核心组成部分,HiPIMS电源在很大程度上决定着HiPIMS技术的研究进展和应用潜能。关于HiPIMS电源的研究整体上可以分为三个部分,分别是AC-DC功率变换器的研究、DC-DC功率变换器的研究以及HiPIMS功率负载的研究。其中,功率变换器是HiPIMS电源的直流供电端,技术特征依赖于脉冲电源共性技术,而功率负载部分则与HiPIMS放电模式相互影响。在综述脉冲电源的核心技术高动态响应、低输入电流纹波、高电压增益、高性能功率校正因数等研究现状的基础上,进一步总结基于HiPIMS放电特性的脉冲功率负载设计的研究现状,并展望HiPIMS电源亟待解决的关键问题,最终得出大功率HiPIMS电源需要从电力电子技术和等离子体物理技术两方面同步开展研究,指出基于真空等离子体物理特性的复合脉冲放电技术,将成为HiPIMS电源技术跳跃发展的必由之路。通过HiPIMS电源的设计基础及研究进展,为HiPIMS电源的进一步发展提供一定参考。 展开更多
关键词 hipims电源 功率变换器 功率负载
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HIPIMS技术制备CrN及CrAlN涂层的性能 被引量:8
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作者 朱宇杰 马景灵 +2 位作者 王广欣 秦聪慧 Heinz Rolf Stock 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期127-135,共9页
用高能脉冲靶和双极脉冲靶共溅射的方式,采用高功率脉冲磁控溅射技术(HIPIMS)在高速钢基片(W18Cr4V)上制备了CrN涂层和CrAlN涂层((H+B)CrN、(H+B)CrAlN);同时采用第四代电弧离子镀技术(ARC evaporators)在高速钢基片上制备了CrN涂层和Cr... 用高能脉冲靶和双极脉冲靶共溅射的方式,采用高功率脉冲磁控溅射技术(HIPIMS)在高速钢基片(W18Cr4V)上制备了CrN涂层和CrAlN涂层((H+B)CrN、(H+B)CrAlN);同时采用第四代电弧离子镀技术(ARC evaporators)在高速钢基片上制备了CrN涂层和CrAlN涂层(ARC CrN、ARC CrAlN)。采用划痕试验、X射线衍射、扫描电镜和电化学腐蚀测试等研究了涂层的形貌和性能。结果表明:共溅射制备的涂层膜基结合力更强,临界载荷最高可达到72.2 N,表面晶粒更细小,缺陷少,横截面组织致密;同时该方法制备的CrAlN((H+B)CrAlN)涂层的高温抗氧化性能最佳;共溅射制备的涂层的耐腐蚀性能比电弧离子镀制备的涂层更好。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射技术(hipims) 共溅射 CRN CRALN 膜基结合力 耐腐蚀性
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HiPIMS技术低温沉积CrN薄膜结构及性能研究 被引量:3
10
作者 贵宾华 周晖 +3 位作者 郑军 杨拉毛草 张延帅 汪科良 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期199-208,共10页
目的实现性能优异的CrN薄膜在低温沉积条件下的可控制备。方法利用高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS),通过调控脉冲放电波形(可调控脉冲放电模式-MPP、双极脉冲放电模式-BPH)制备了系列低温沉积工艺下的CrN薄膜。选用X射线衍射仪(XRD)、... 目的实现性能优异的CrN薄膜在低温沉积条件下的可控制备。方法利用高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS),通过调控脉冲放电波形(可调控脉冲放电模式-MPP、双极脉冲放电模式-BPH)制备了系列低温沉积工艺下的CrN薄膜。选用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、纳米硬度测试仪及球盘摩擦试验仪表征了Cr N薄膜的组织结构、微观形貌、摩擦学性能。结果相对于传统的直流磁控溅射技术(DCMS),Hi PIMS具备高溅射材料离化率,偏压作用下产生的荷能离子对成膜表面的持续轰击作用,有效提升了低温沉积条件下成膜粒子的表面迁移能,显著抑制了贯穿柱状晶的连续生长,达到了细化晶粒,改善薄膜致密性的目的。BPH模式下沉积的薄膜表面光滑致密,表面粗糙度可达4.6 nm。细晶强化作用及薄膜致密性提升使得BPH模式下制备的Cr N薄膜硬度最高,可达(15.6±0.8)GPa。此外,BPH模式下沉积的CrN薄膜具备最为优异的摩擦学性能,摩擦系数低(~0.3)且运行平稳,并且在高速及重载作用下,仍能表现出优异的摩擦磨损性能。结论HiPIMS技术中的双极脉冲放电模式可显著提升沉积粒子表面迁移能,提升Cr N薄膜沉积反应动力学过程,实现低温条件下性能优异的Cr N薄膜的可控制备。 展开更多
关键词 hipims 磁控溅射 可调控脉冲放电模式 双极脉冲放电模式 基体偏压 沉积温度 组织结构
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HiPIMS复合热处理制备高纯Ti_(2)AlC MAX相涂层 被引量:1
11
作者 周定伟 李忠昌 +4 位作者 王振玉 马冠水 柯培玲 胡晓君 汪爱英 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期236-245,共10页
Ti_(2)AlC MAX相涂层是一类兼具金属和陶瓷特性的具有密排六方结构的高性能陶瓷涂层,在电接触、高温防护、宽温域摩擦等领域具有广阔的应用前景。然而MAX相涂层的成相成分窗口窄,性能受杂质相影响大,实现高纯、致密Ti_(2)AlC MAX相涂层... Ti_(2)AlC MAX相涂层是一类兼具金属和陶瓷特性的具有密排六方结构的高性能陶瓷涂层,在电接触、高温防护、宽温域摩擦等领域具有广阔的应用前景。然而MAX相涂层的成相成分窗口窄,性能受杂质相影响大,实现高纯、致密Ti_(2)AlC MAX相涂层的制备目前仍存在挑战。考虑沉积气压与溅射等离子体能量密切相关,采用高功率脉冲复合直流磁控溅射技术在钛合金基体上制备了TiAl/Ti-Al-C涂层,经后续热处理退火得到高纯Ti_(2)AlC MAX相涂层,重点研究不同沉积气压对涂层退火前后的成分、微观结构以及力学性能的影响和作用机制。结果表明,随着气压不断增大,沉积态涂层厚度先增加后减少。其中低沉积气压下沉积态涂层退火后,结构中除了Ti_(2)AlC MAX相外,还含有一定量杂质相;而在高气压下沉积态涂层退火后几乎全部转变为Ti_(2)AlC MAX相,呈现高纯、表面光滑致密的MAX相涂层特征。相较于沉积态涂层,退火后的涂层硬度变化不大,但由于生成了Ti_(2)AlC MAX相,涂层弹性模量有所提高。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射技术(hipims) MAX相 Ti_(2)AlC 热处理 力学性能
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高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)过程特征的物理解析 被引量:1
12
作者 霍纯青 谢世杰 +2 位作者 宋润伟 季英希 陈强 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期330-346,共17页
高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)作为一种新的物理气相沉积技术,得到学术界和工业界的广泛关注。HiPIMS中靶峰值能量密度高而平均能量密度低,从而避免了传统磁控溅射中靶过热所导致的靶材融化等问题。独特的放电特性使得HiPIMS具有高等离子... 高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)作为一种新的物理气相沉积技术,得到学术界和工业界的广泛关注。HiPIMS中靶峰值能量密度高而平均能量密度低,从而避免了传统磁控溅射中靶过热所导致的靶材融化等问题。独特的放电特性使得HiPIMS具有高等离子体密度和电离率,为控制沉积粒子能量和输运模式提供了可能性,可以实现高质量薄膜的制备。本文综述了HiPIMS系统的电源特性(与脉冲发生相关)、放电参数(脉宽、放电电压、电流、频率等)和放电空间(分为阴极靶和鞘层区、电离区域、体等离子体区、以及阳极等离子体和衬底区)中所涉及放电特征的物理本质及其解析,这将有助于加强对HiPIMS技术物理机制的深入理解,推进该技术在实际工业中的应用。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射(hipims) 放电特性 等离子体参数 放电空间 物理机制
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The low temperature growth of stable p-type ZnO films in HiPIMS 被引量:2
13
作者 Qian LI Minju YING +2 位作者 Zhongwei LIU Lizhen YANG Qiang CHEN 《Plasma Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第9期154-162,共9页
In this study,the influence of substrate temperature on properties of Al-N co-doped p-type ZnO films is explored.Benefitting from the high ionization rate in high-power impulsed magnetron sputtering,the concentration ... In this study,the influence of substrate temperature on properties of Al-N co-doped p-type ZnO films is explored.Benefitting from the high ionization rate in high-power impulsed magnetron sputtering,the concentration of ionized nitrogen N+and ionized zinc Zn+were increased,which promoted the formation of ZnO films and lowered the necessary substrate temperature.After optimization,a co-doped p-type ZnO thin film with a resistivity lower than 0.35Ωcm and a hole concentration higher than 5.34×10^(18)cm^(-3)is grown at 280°C.X-ray diffraction results confirm that Al-N co-doping does not destruct the ZnO wurtzite structure.X-ray photoelectron spectroscopy demonstrates that the presence of Al promotes the formation of acceptor(No)defects in ZnO films,and ensures the role of Al in stabilizing p-type ZnO. 展开更多
关键词 hipims Al-N co-doped ZnO film substrate temperature p-type conduction N+/N2+
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脉冲频率对HiPIMS制备TiN薄膜组织和力学性能的影响 被引量:2
14
作者 高海洋 张斌 +2 位作者 魏殿忠 但敏 金凡亚 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期192-199,共8页
为探究脉冲频率对通过高功率脉冲磁控溅射制备TiN薄膜组织力学性能的影响,选用Ti靶和N2气体,采用反应磁控溅射技术通过改变高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)电源脉冲频率在Si(100)晶片上制备不同种TiN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电... 为探究脉冲频率对通过高功率脉冲磁控溅射制备TiN薄膜组织力学性能的影响,选用Ti靶和N2气体,采用反应磁控溅射技术通过改变高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)电源脉冲频率在Si(100)晶片上制备不同种TiN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜(SEM)对所制薄膜晶体结构和成分、表面和断面形貌进行分析,利用纳米压痕仪对薄膜的硬度和弹性模量进行表征,并计算H/E和H^(3)/E^(2)。结果表明,高离化率Ti离子轰击促使薄膜以低应变能的晶面优先生长,所制TiN薄膜具有(111)晶面择优取向。薄膜平均晶粒尺寸均在10.3 nm以下,随着脉冲频率增大晶粒尺寸增大,结晶度和沉积速率降低,柱状生长明显,致密度下降,影响薄膜力学性能。在9 kHz时,TiN薄膜的晶粒尺寸可达8.9 nm,薄膜组织致密具有最高硬度为30 GPa,弹性模量374 GPa,弹性恢复为62.9%,具有最优的力学性能。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射(hipims) 脉冲频率 TIN薄膜 微观组织 力学性能
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直流复合高功率脉冲磁控溅射VAlN-Ag涂层的宽温域摩擦特性研究
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作者 张玉鹏 王振玉 +1 位作者 汪爱英 柯培玲 《摩擦学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期368-378,共11页
通过直流磁控溅射(DCMS)复合高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术制备了VAlN/VAlN-Ag复合涂层,调控HiPIMS靶功率控制Ag质量分数变化范围(11.4%、19.8%、24.5%),探究了涂层在25、300和650℃温度下的摩擦学性能.在室温摩擦条件下,3种涂层的摩... 通过直流磁控溅射(DCMS)复合高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术制备了VAlN/VAlN-Ag复合涂层,调控HiPIMS靶功率控制Ag质量分数变化范围(11.4%、19.8%、24.5%),探究了涂层在25、300和650℃温度下的摩擦学性能.在室温摩擦条件下,3种涂层的摩擦系数均较高,当温度升高至300和650℃时,摩擦系数随Ag含量增加而降低,高Ag含量(质量分数24.5%)涂层摩擦系数最低,分别为0.45和0.23.磨损率随温度升高而增加,宽温域环境中,低Ag含量的S1(Ag质量分数为11.4%)涂层具有最优的力学性能和最低的磨损率,使复合涂层在宽温域内表现出良好的摩擦学性能.复合涂层的物相结构、元素价态和化学键在中低温摩擦环境中无明显变化;经650℃摩擦试验后,涂层表面发生摩擦化学反应,V和Ag元素的价态升高,生成层状结构的AgVO_(3)和Ag_(3)VO_(4)高温润滑相,有效降低涂层的摩擦系数.高温摩擦过程中伴随着元素扩散,涂层内部微结构演变成致密的Al_(2)O_(3)层包裹钒酸银润滑相的表层结构,V_(2)O_(5)和NiO这2种物相为主的中间层,以及Ti主导的过渡层结构.高温磨损机制表现为黏着磨损和氧化磨损. 展开更多
关键词 hipims技术 VAlN-Ag复合涂层 宽温域摩擦 润滑 元素扩散
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Influence of Substrate Negative Bias on Structure and Properties of TiN Coatings Prepared by Hybrid HIPIMS Method 被引量:10
16
作者 Zhenyu Wang Dong Zhang +2 位作者 Peiling Ke Xincai Liu Aiying Wang 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第1期37-42,共6页
TiN coatings were deposited using a hybrid home-made high power impulse magnetron sputtering(HIPIMS)technique at room temperature.The effects of substrate negative bias voltage on the deposition rate,composition,cryst... TiN coatings were deposited using a hybrid home-made high power impulse magnetron sputtering(HIPIMS)technique at room temperature.The effects of substrate negative bias voltage on the deposition rate,composition,crystal structure,surface morphology,microstructure and mechanical properties were investigated.The results revealed that with the increase in bias voltage from-50 to-400 V,TiN coatings exhibited a trend of densification and the crystal structure gradually evolved from(111) orientation to(200)orientation.The growth rate decreased from about 12.2 nm to 7.8 nm per minute with the coating densification.When the bias voltage was-300 V,the minimum surface roughness value of 10.1 nm was obtained,and the hardness and Young’s modulus of TiN coatings reached the maximum value of 17.4 GPa and 263.8 GPa,respectively.Meanwhile,the highest adhesion of 59 N was obtained between coating and substrate. 展开更多
关键词 TIN Hybrid hipims Substrate bias Microstructure ME
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Microstructure and Properties of the Cr–Si–N Coatings Deposited by Combining High-Power Impulse Magnetron Sputtering(HiPIMS) and Pulsed DC Magnetron Sputtering 被引量:1
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作者 Tie-Gang Wang Yu Dong +3 位作者 Belachew Abera Gebrekidan Yan-Mei Liu Qi-Xiang Fan Kwang Ho Kim 《Acta Metallurgica Sinica(English Letters)》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第7期688-696,共9页
The Cr–Si–N coatings were prepared by combining system of high-power impulse magnetron sputtering and pulsed DC magnetron sputtering. The Si content in the coating was adjusted by changing the sputtering power of th... The Cr–Si–N coatings were prepared by combining system of high-power impulse magnetron sputtering and pulsed DC magnetron sputtering. The Si content in the coating was adjusted by changing the sputtering power of the Si target.By virtue of electron-probe microanalysis, X-ray diffraction analysis and scanning electron microscopy, the influence of the Si content on the coating composition, phase constituents, deposition rate, surface morphology and microstructure was investigated systematically. In addition, the change rules of micro-hardness, internal stress, adhesion, friction coefficient and wear rate with increasing Si content were also obtained. In this work, the precipitation of silicon in the coating was found.With increasing Si content, the coating microstructure gradually evolved from continuous columnar to discontinuous columnar and quasi-equiaxed crystals; accordingly, the coating inner stress first declined sharply and then kept almost constant. Both the coating hardness and the friction coefficient have the same change tendency with the increase of the Si content, namely increasing at first and then decreasing. The Cr–Si–N coating presented the highest hardness and average friction coefficient for an Si content of about 9.7 at.%, but the wear resistance decreased slightly due to the high brittleness.The above phenomenon was attributed to a microstructural evolution of the Cr–Si–N coatings induced by the silicon addition. 展开更多
关键词 Cr–Si–N coating High-power impulse magnetron sputtering(hipims Pulsed DC magnetron sputtering Mechanical property Friction coefficient
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偏压对高功率脉冲磁控溅射法沉积MoN涂层结构及性能的影响
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作者 康建 隋旭东 +4 位作者 杨淑燕 周海斌 郝俊英 万勇 刘维民 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1118-1127,共10页
采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)方法在9Cr18钢基材上制备了MoN涂层.系统研究了不同偏压对其结构、力学性能以及摩擦学性能的影响,并优化出耐磨性优异的MoN涂层.采用场发射扫描电镜分析涂层的表面和截面形貌,采用X-射线衍射仪分析涂层... 采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)方法在9Cr18钢基材上制备了MoN涂层.系统研究了不同偏压对其结构、力学性能以及摩擦学性能的影响,并优化出耐磨性优异的MoN涂层.采用场发射扫描电镜分析涂层的表面和截面形貌,采用X-射线衍射仪分析涂层的晶相结构,采用纳米压痕仪测量涂层的硬度和弹性模量,采用摩擦磨损试验机(CSM)评价涂层的摩擦磨损性能.结果表明:随着偏压的增加,涂层由柱状晶体结构向致密无特征晶体结构转变,相结构以面心立方Mo_(2)N相为主.HiPIMS方法制备的MoN涂层均表现出较高的硬度(28 GPa以上)和较好的膜基结合力(60 N左右).摩擦学性能方面,在120 V偏压下沉积得到的涂层摩擦系数最低,为0.24;而在160 V偏压下沉积的涂层磨损率最低,为1.4×10^(-8)mm^(3)/(N·m). 展开更多
关键词 hipims MoN涂层 偏压 摩擦磨损 耐磨性
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高功率脉冲磁控溅射等离子体特性与动力学研究进展(英文) 被引量:5
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作者 夏原 高方圆 李光 《中国科学院大学学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期145-154,共10页
高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)作为一项极具发展前途的物理气相沉积新技术,近年来引起学术界和工业界的广泛关注.HIPIMS技术(也被称为HPPMS)可以提供足够的放电功率来获得极高的电流密度,数值达到几个A·cm-2;同时,可以得到1019m-3量... 高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)作为一项极具发展前途的物理气相沉积新技术,近年来引起学术界和工业界的广泛关注.HIPIMS技术(也被称为HPPMS)可以提供足够的放电功率来获得极高的电流密度,数值达到几个A·cm-2;同时,可以得到1019m-3量级的高密度等离子体.溅射过程中独特的等离子体特性表明了该技术的突出优势,因此可实现沉积过程的控制和薄膜性能的优化.文中对HIPIMS技术的IV放电特征,电源设计,以及溅射原子离化率进行深入分析.同时,回顾讨论等离子体时间空间演变规律,离化基团输运,薄膜沉积速率等问题的研究进展. 展开更多
关键词 hipims HPPMS 等离子体动力学 放电特性 高离化率
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双极高功率脉冲磁控溅射技术薄膜制备研究进展 被引量:1
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作者 朱祥瑞 韩明月 +2 位作者 冯蓬勃 孙玉强 李刘合 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期10-22,共13页
双极高功率脉冲磁控溅射技术(BP-HiPIMS)在保持靶材粒子高离化率的同时,通过调节“泵出”脉冲电压,控制离子能量和流量,从而改善薄膜的性能,正在得到工业界的广泛关注。在无法施加基体偏压的绝缘基体或薄膜的制备上,BP-HiPIMS拥有更加... 双极高功率脉冲磁控溅射技术(BP-HiPIMS)在保持靶材粒子高离化率的同时,通过调节“泵出”脉冲电压,控制离子能量和流量,从而改善薄膜的性能,正在得到工业界的广泛关注。在无法施加基体偏压的绝缘基体或薄膜的制备上,BP-HiPIMS拥有更加显著的优势,同时基体接地可以克服悬浮基体快速充电的问题,从而有助于沉积离子向下游扩散增能。BP-HiPIMS选择相对较短的正负脉冲间隔时间、负脉冲持续时间以及较高的正脉冲电压幅值,有利于优化薄膜的性能。近年来国内外学者应用BP-HiPIMS技术制备薄膜取得了显著的成果。相对于常规HiPIMS,BP-HiPIMS所制备的铜膜(Cu)、类金刚石碳基薄膜(DLC)、氮化钛薄膜(TiN)、氮化铬薄膜(CrN)等都表现出更加优异的力学性能,而不同工艺下薄膜沉积速率的变化在不同试验中存在分歧,其影响机制有待进一步探索。 展开更多
关键词 hipims BP-hipims 双极脉冲 离子能量 薄膜制备
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