PCVD制备新型Ti-Si-C-N纳米复合超硬薄膜及其微观结构表征

用脉冲直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法,在高速钢试样表面沉积出一种新型Ti-Si-C-N薄膜材料.研究了不同SICl4流量对薄膜成分、微观组织形貌以及薄膜晶体结构的影响.X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明:Ti-Si-C-N薄膜是由Ti(C,N)/a-C/a-SiaN4组成的纳米复合结构,薄膜的晶粒尺寸在2-25nm范围内;当Ti-Si-C-N薄膜中N含量很少时,Ti(C,N)结构转变为TiC,薄膜的表面形貌由颗粒状转变为粗条状.

脉冲直流PCVD制备新型Ti-Si-C-N纳米复合超硬薄膜

用工业型脉冲直流等离子体化学气相沉积(PCVD)设备,在高速钢(W18Cr4V)基材表面沉积新型四元Ti-Si-C-N复合超硬薄膜。结果表明:Ti-Si-C-N薄膜是由面心立方结构的TiN和TiC纳米晶、Ti(C,N)固溶体及存在于晶界的非晶Si3N4和a-C组成,形成TiN/TiC/Ti(C,N)/a-C/a-Si3N4复相结构,这种复相结构存在着[111],[220]和[200]混合择优取向。SiCl4和CH4流量变化是影响薄膜相组成和硬度变化的主要工艺参数。随Si含量的增加,薄膜的显微硬度先升后降,表面形貌由致密的细颗粒状变为粗大的枝条状;C元素的加入能抑制柱状晶的形成,对硬度影响较小。

PCVD法制备的Ti-Si-C-N纳米复合超硬薄膜的高温氧化行为

用脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)方法在高速钢基体上沉积出Ti-Si-C-N超硬薄膜．XRD,XPS及HRTEM等测试表明,薄膜由纳米晶/非晶复合结构组成(nc-Ti(C,N)/a-Si_3N_4/a-C-C或nc-Ti(C,N)/h-Si_3N_4/a- Si_3N4/a-C-C)．Ti(C,N)显示(200)晶面择优取向．高温氧化实验显示：随Ti含量降低和Si含量增大,Ti-Si-C-N薄膜的抗氧化温度逐步提高；当Ti含量为8．7%、Si含量为17．8%时,薄膜中出现少量晶化的密排六方结构的h-Si_3N_4,弥散分布在非晶基体中,薄膜抗氧化温度达到900℃．Ti-Si-C-N薄膜的氧化过程分为增重和失重两个阶段,进入失重阶段后薄膜很快失效．

新型Ti-Si-C-N纳米复合超硬薄膜的高温热稳定性

用脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)方法在高速钢基体上沉积出新型Ti-Si-C-N超硬薄膜,Ti-Si-C-N薄膜为纳米晶／非晶复合结构(nc-Ti(C,N)／a-Si_3N_4／a-C—C),当薄膜中Si和C含量较高时,Ti(C,N)转变为TiC,晶粒尺寸减小到2—4 nm,薄膜晶粒尺寸和硬度的高温热稳定性均随沉积态薄膜中的原始晶粒尺寸减小而提高,当原始晶粒尺寸在8—10 nm之间时,晶粒尺寸和硬度热稳定性可达900℃；当原始晶粒尺寸在2—4 nm之间时,晶粒尺寸和硬度热稳定性可达1000℃,薄膜硬度和晶粒尺寸表现出同步的高温热稳定性,分析认为由调幅分解形成的纳米复合结构中的非晶相强烈地抑制晶界滑移与晶粒长大,从而使Ti-Si-C-N薄膜的热稳定性显著提高。

(Ti,Al,Si,C)N硬质膜层高温性能研究

采用等离子增强电弧离子镀联合磁控溅射工艺制备了含35%(原子比)C的(Ti,Al,Si,C)N硬质膜层,并利用扫描电镜、X射线衍射仪及高温摩擦磨损试验仪表征了膜层在不同退火条件下的性能及组织演变行为。研究结果表明,复合膜层在低于800℃的退火条件下,膜层仍表现出较高的显微硬度、较低的摩擦系数以及氧化增重率,复合膜层的显微结构并未发生显著的变化。在800℃、氧化7 h后,膜层发生了严重的氧化失效。因此,复合膜层在长时间高温氧化下的性能仍需要进一步提高。

利用铁尾矿制备多相复合材料的研究

以攀枝花选钛尾矿为主要原料,活性炭为还原剂,采用碳热还原氮化法,实现合成与烧结一体化,烧结制备了Fe3Si-Ti(C,N)复合多相材料,探索了一条低成本利用尾矿合成复合多相材料的新途径。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)对烧结体的物相、显微形貌及成分进行了分析,并对样品的力学性能进行了研究。XRD结果表明,产物主晶相为Fe3Si和Ti(C,N)。通过SEM和EDS可知,生成的Ti(C,N)相富集在Fe3Si相的周围。样品的体积密度和表面洛氏硬度随着温度的升高而升高。当合成温度为1500℃、保温时间为4h时,所得的烧结体具有较高的体积密度(ρ=4.331g/cm3)和表面洛氏硬度(HR15N=85.0)。

复合陶瓷刀具材料的现状与发展

介绍了一些复合陶瓷刀具材料的性能和应用。

Si-B-C-N-Ti机械合金化陶瓷的组织结构与力学性能

Si-B-C-N作为一种新型的四元结构陶瓷,以其独特的组织结构和优异的高温性能引起了国内外学者的广泛关注。为了改善Si-B-C-N系陶瓷的韧性,本文采用机械合金化法将Ti B2、Ti C增强相引入到Si-B-C-N陶瓷中,通过反应热压烧结制备出力学性能较好的Si-B-C-N-Ti陶瓷,并对其组织结构及力学性能等进行了研究。