缓冲层和保护层对Ta(Ti)/Co/Nb多层膜热稳定性影响

采用磁控溅射法制备底层(BL)/钴(Co)/顶层(CL)三层膜,通过考察Co磁矩(M)与温度(T)的关系,系统分析了不同BL和CL对Co层热稳定性的影响。其中BL和CL分别为非磁性过渡金属钽(Ta)、钛(Ti)和铌(Nb)。研究发现,不同的非磁性底层和顶层材料对Co的热稳定性有着不同的影响,其中Ti作为BL和CL时Co的热稳定性最好。此外,与BL相比,CL在Co层的M-T具有更重要的影响,相同的CL其Co具有类似M-T曲线。实验结果可以解释为非磁性BL和CL与Co之间存在的耦合相互作用。这揭示出在纳米级多层膜中,通常用于促进晶体结构和防止氧化的底部非磁性缓冲层和顶部保护层可能对其相邻的磁性层的磁性能产生影响。

17-4PH不锈钢表面TiO2膜及其多层膜的结构与性能

利用非平衡磁控溅射技术在17-4PH不锈钢表面分别制备了TiO_2膜、TiO_2/Ti多层膜及TiO_2/Ti/TiN/Ti多层膜,采用XRD、表面轮廓仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机和水蒸气疲劳腐蚀试验设备研究了薄膜的物相、显微硬度、耐磨性和耐疲劳腐蚀性能。结果表明:具有表面薄膜17-4PH不锈钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能均有较大提高;与TiO_2膜和TiO_2/Ti/TiN/Ti多层膜相比,TiO_2/Ti多层膜耐磨性能最好,较基体的提高了20倍以上,同时其耐疲劳腐蚀性能也最好。

Ti(C,N)复合膜和TiN/Ti(C,N)多层膜组织和显微硬度

采用非平衡反应磁控溅射的方法在Si(100)基片上沉积Ti(C,N)复合膜和不同调制周期、调制比的TiN/Ti(C,N)纳米多层薄膜。薄膜的微观结构和力学性能采用X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计进行表征。结果表明,Ti(C,N)复合膜的微观结构和力学性能与掺入C的含量有关;TiN/Ti(C,N)纳米多层膜的微观结构和力学性能与调制周期和调制比有关,其显微硬度在一定的调制周期和调制比范围内出现了超硬现象。Ti(C,N)、TiN/Ti(C,N)均为δ-NaCl面心立方结构;Ti(C,N)复合膜显微硬度提高是因为固溶强化,TiN/Ti(C,N)纳米多层膜硬度的提高主要是共格外延生长在界面处产生的交变应力场。

TiN/Ti多层膜调制比对摩擦磨损行为影响的研究

考察了TiN/Ti多层膜调制比对其摩擦磨损行为的影响.采用磁过滤阴极弧沉积的方法制备了具有不同调制比的TiN/Ti多层膜,用扫描电镜和透射电镜对其层状结构及子层结构进行了观察和分析.用纳米压痕和SRV摩擦磨损试验的方法,对多层膜进行了纳米硬度和弹性模量测试以及摩擦磨损实验.结果表明,所制备的TiN/Ti多层膜层状结构清晰,与基底结合良好,调制比对多层膜的硬度和磨损特性影响较大,而对摩擦系数的影响却不明显.结合实验结果,讨论了硬度与弹性模量的比值(H/E值)对TiN/Ti多层膜耐磨性的影响.

电弧离子镀多层Ti/TiN厚膜组织和力学性能研究

采用电弧离子镀技术在钛合金(Ti6Al4V)上制备了Ti/TiN/┄/Ti/TiN多层厚膜,膜层厚度为21.6μm～25.6μm,对不同Ti/TiN调制周期的多层膜物相、形貌、附着力和硬度进行了分析。结果表明:随膜层中Ti比例增加,膜层附着力增加,但膜层维氏硬度变化不大。

TiN/Ti复合膜与多层膜对Ti811合金高温摩擦性能及微动疲劳抗力的影响

在Ti811钛合金表面分别利用真空阴极电弧沉积技术和磁控溅射技术制备了TiN/Ti复合膜,利用磁控溅射技术制备了TiN/Ti多层膜,测试了膜层的剖面成分分布、膜基结合强度、膜层显微硬度和韧性,对比研究了不同结构膜层对钛合金基材摩擦学性能和高温微动疲劳抗力的影响.结果表明:TiN/Ti复合膜和多层膜均有效提高了钛合金表面的硬度和耐磨性能;电弧沉积TiN/Ti膜层对钛合金高温微动疲劳抗力的改善程度高于磁控溅射TiN/Ti膜层,原因归于电弧沉积TiN/Ti膜层强韧性好、结合强度高,且膜层中的钛颗粒有良好的减摩润滑作用;磁控溅射TiN/Ti多层膜对钛合金高温微动疲劳抗力的改善程度高于磁控溅射TiN/Ti复合膜层,原因是前者韧性高、减摩润滑作用显著.

电弧离子镀方法制备的Ti/TiN多层膜的结构与耐腐蚀性能

采用电弧离子镀技术,通过周期性变换环境气氛,在7075Al合金上制备了Ti/TiN多层膜,并研究调制周期对多层膜的结构组成和腐蚀性能的影响。结果表明:多层膜与铝合金衬底界面结合较好,基本没有孔洞等缺陷。多层膜具有明显的层状特征,层间界面清晰。多层膜中TiN与单层中TiN薄膜有着相同的晶体结构,并存在(111)择优取向,每个调制周期内的TiN层都呈柱状生长。随着调制周期变小,多层膜阳极极化曲线的腐蚀电位增加,交流阻抗谱的阻抗值增大,容抗弧的半径也增大,即膜层的耐腐蚀性增加。多层膜调制周期的减小使得薄膜中含有的层界面增多,而贯穿至衬底表面的针孔等缺陷的数量将减少,这样,腐蚀性介质经过针孔等缺陷与衬底接触的机会变少,这将使薄膜的抗腐蚀能力得到改善。

真空阴极离子镀法制备Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜

过去,在不锈钢上沉积10μm以上多元多层软硬交替Ti/TiN/Zr/ZrN厚膜用以提高材料耐腐蚀性能的报道不多。采用阴极电弧离子镀结合脉冲偏压的方法制备了厚度达15μm的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜。运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计、划痕仪等考察了多层膜的形貌、厚度、相组成、硬度以及膜/基结合力,并利用电化学方法评价了基体、单层TiN薄膜以及多层膜的电化学腐蚀性能。结果表明:制备的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜界面明晰、结构致密、晶粒细小;膜/基结合力大于70 N,显微硬度达28 GPa;多层膜比单层TiN膜在提高1Cr11Ni2W2MoV基体的抗腐蚀能力方面具有更显著的作用。

偏压对铀表面多弧离子镀Ti/TiN多层膜的结构及抗腐蚀性能影响研究

在不同偏压下,利用多弧离子镀技术在U和Si基体上制备了Ti/TiN多层薄膜。利用X射线衍射仪和扫描电镜对多层膜的组织结构和薄膜界面形貌进行了分析。研究表明:脉冲偏压不但影响多层膜物相各衍射峰的强度,还诱导新相Ti2N的出现。制备的多层膜呈"犬牙"交错的层状、柱状结构生长。随脉冲偏压的增加,柱状晶结构细化,薄膜变得更加致密。通过50μg/g Cl-溶液腐蚀研究表明:Ti/TiN多层膜提高抗腐蚀性能源于层状失效,使得腐蚀介质到达基体更加困难,抗腐蚀性能优良。

Co／Ti非晶多层膜晶化过程中结构及磁性的变化

利用双对向靶溅射方法在室温下制备Ｃｏ／Ｔｉ非晶多层膜，并采用原位退火透射电镜和原位热重法，观测了Ｃｏ／Ｔｉ多层膜结构与磁性随温度的变化，结果表明：退火温度ｔａ为４００℃时，薄膜开始晶化，Ｃｏ，Ｔｉ颗粒析出并粗化；ｔａ＞６００℃时，具有铁磁性的Ｃｏ单质完全消失，全部转化为Ｃｏ２Ｔｉ相．热磁测量在３９０及５２０℃附近出现了两个明显的磁性转变峰，与薄膜结构变化对应．适当温度（４００—５２０℃）的退火可获得高饱和磁化强度的Ｃｏ－Ｔｉ颗粒膜．

氮气反应溅射制备软X射线Co/Ti多层膜

针对“水窗”波段（280～540 eV）对多层膜反射镜的应用需求,在Ti的L吸收边（452.5 eV）附近,优化设计了Co/Ti多层膜的膜系结构.计算了不同界面粗糙度条件下的反射率,结果显示,界面粗糙度对多层膜反射率有较大影响.采用直流磁控溅射方法在超光滑硅基片上制备了Co/Ti多层膜,通过将氮气引入原有的溅射气体氩气中作为反应气体,明显减小了制备的多层膜的界面粗糙度.利用X射线掠入射反射实验和透射电子显微镜测试了多层膜结构,并在北京同步辐射装置（BSRF）3W1B实验站测量了不同氮气浓度下多层膜的反射率.结果显示,氮气含量为5％的溅射气体制备的多层膜样品反射率最高,即将纯氩气溅射制备得到的反射率9.5％提高到了12.0％.得到的结果表明,将氮气加入反应溅射气体可以有效改善Co/Ti多层膜的性能.

TiN/Ti多层膜韧性对摩擦学性能的影响

考察了TiN/Ti多层膜韧性对其摩擦学性能的影响。采用磁过滤阴极弧沉积的方法制备了具有不同Ti子层厚度的TiN/Ti多层膜。用透射电镜对其层状结构及子层厚度进行了观察和分析,分别用Rockwell硬度计和UMT摩擦磨损试验机,进行了压痕测试和摩擦磨损实验。结果表明,TiN/Ti多层膜中Ti子层的加入显著提高了多层膜的韧性,相对TiN单层薄膜,当载荷较大时,多层膜的耐磨性有明显的改善。结合实验结果,讨论了TiN/Ti多层膜韧性对其耐磨性的影响。

中频对靶磁控溅射合成TiN／Ti多层膜

利用新型中频对靶磁控溅射技术合成了一系列TiN／Ti多层膜．考察了不同Ti间隔层对多层膜硬度和结合力的影响,分析了膜表面大颗粒和坑的形成机理;利用正交实验法和方差分析探讨了靶电流、气体压力和基体偏压对薄膜表面缺陷密度的影响,对工艺参数进行了优化．结果表明,靶电流对缺陷密度的影响最大,气体压力次之,基体偏压对缺陷密度影响最小;当靶电流I=20 A、气体压力P(Ar+N2)=0．31 Pa、基体偏压Vbias=-160--300 V和Ti间隔层厚度x=0．12 μm时,制备出硬度HV0．2 N=2250、膜基间结合力(临界载荷)Lc=48 N和表面缺陷密度ρs=58 mm-2的高质量TiN／Ti多层膜．

调制周期对Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜性能的影响

采用真空阴极电弧沉积技术,在TC11钛合金表面沉积同等厚度的三种不同调制周期Ti-Ti N-Zr-Zr N软硬交替多层膜。用扫描电镜、显微硬度计、结合力划痕仪和砂粒冲刷试验仪分析测试了多层膜的厚度、表面及截面形貌、硬度、膜/基结合力和抗砂粒冲蚀磨损性能等;重点研究了调制周期的改变对多层膜性能的影响。结果表明:随着周期数的增加,单一调制周期变薄,膜层中金属"液滴"颗粒等缺陷减少,同时也增加了大量的层间界面;层界面之间反复形核,晶粒细化,有利于多层膜表面光洁度、致密度、硬度、结合力和抗砂粒冲蚀能力的改善。

基体材料表面粗糙度对Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜性能的影响（英文）

采用真空阴极电弧沉积技术,在4组表面粗糙度不同的Cr17Ni2钢基体上制备Ti/Ti N/Zr/Zr N多层膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、结合力划痕仪、砂粒冲刷试验仪和盐雾试验机分析测试多层膜的截面形貌、膜层厚度、相组成、硬度、膜/基结合力、抗砂粒冲刷性能和耐腐蚀性能等。结果表明:所制备的多层膜厚度为11.37μm,维氏硬度为29.36 GPa;多层膜能显著地提高Cr17Ni2钢基体的抗砂粒冲刷和耐盐雾腐蚀能力;基体材料表面粗糙度对膜层性能的影响很大,基体表面粗糙度越小,其膜/基结合力、抗砂粒冲刷性能和耐盐雾腐蚀性能越佳;为了获得具有良好综合性能的膜层,待表面处理的基体表面粗糙度必须控制在Ra<0.40μm。

低红外发射率TiO_2/Ag/TiO_2纳米多层膜研究

利用磁控溅射在玻璃衬底上制备了具有良好的光谱选择性透过率的TiO2/Ag/TiO2纳米多层膜。通过用X射线衍射、扫描电子显微镜、UV-VIS-NIR分光光度计、傅里叶红外光谱仪对样品进行表征,优化了薄膜的制备工艺,研究了多层膜的光学特性。结果表明,当Ag膜的厚度为12nm时,多层膜具有高的可见光透过率和优良的导电性能。样品在555nm波长处的透过率最高达93.5%,红外波段平均反射率为90%左右,8μm-14μm波段红外发射率∈<0.2。Ag层厚度的增加使可见光高透过率波段变窄,透过率下降。内层及外层TiO2厚度的变化引起薄膜可见光透过峰的位置及强度发生变化,外层的影响高于内层。

铜合金表面Ti/TiN多层膜的制备、结构及其性能

为了研究多层膜的腐蚀性能,促进多层膜在生产中的应用,采用电弧离子镀技术,通过调整环境N2和Ar气的时间比例在铜衬底上成功制备了不同调制周期的Ti/TiN多层膜.利用x-射线衍射谱和交流阻抗谱研究了该多层膜的结构和腐蚀性能.表面形貌显示,沉积的Ti/TiN多层膜具有明显的周期性,环境中N2和Ar气的时间比例决定了多层膜的调制周期,N2气时间越长,多层膜中TiN相层越厚.腐蚀性能测定表明,多层膜的调制周期影响其耐蚀性,当调制周期为550 nm时,沉积膜的耐腐蚀性最好.

多弧离子镀沉积Ti/TiN多层膜的力学和摩擦学性能

采用多弧离子镀沉积了TiN单层薄膜和Ti/TiN多层膜,利用XRD、SEM对样品的物相结构和截面形貌进行表征,使用原子力显微镜、纳米硬度仪对其力学性能进行分析,同时采用摩擦试验机对其摩擦学性能进行了综合评价.结果表明:Ti/TiN多层膜组织结构致密,力学性能优良,相比于TiN单层薄膜,摩擦系数下降,磨损率降低了一个数量级,具有良好的减摩耐磨性.

Cu丝上沉积Ti/TiN多层膜的研究

铜丝可用于尿毒症患者腹膜透析置管术中的替代导丝。为了减少或消除铜离子对生物组织的损害,增加铜丝表面的生物相容性,同时又保持铜丝较好的塑性变形能力,本文采用电弧离子镀工艺在铜丝上沉积Ti/TiN多层膜。研究结果显示,镀膜铜丝表面光亮呈金黄色。沉积膜有明显的周期性层状特征,TiN相和金属Ti相周期性交替分布。其中,TiN相具有(111)晶面择优取向。沉积膜与铜丝结合良好,弯曲时镀膜铜丝没有出现微裂纹和膜脱落现象。室温消毒液浸泡和高温蒸汽消毒处理后,镀膜铜丝表面没有变化。腹膜透析置管术中使用镀膜铜丝,患者腹膜炎发生率明显降低,镀制Ti/TiN多层膜的铜丝适合应用于腹膜透析手术。

离子辅助沉积Al膜层增强Ti811钛合金高温微动疲劳抗力

为提高Ti811钛合金高温微动疲劳抗力,利用离子辅助沉积技术在Ti811钛合金表面制备Al膜层。对比研究多弧离子镀(MIP)和离子辅助多弧沉积(IAD)Al膜层的膜基界面成分分布、膜基结合强度、显微硬度、摩擦学性能。探讨IAD铝膜层对Ti811合金微动疲劳抗力的影响。结果表明,利用离子辅助多弧沉积技术可以获得膜基结合强度高、硬度低、减摩润滑性能好的Al膜层,该膜层能够显著提高Ti811钛合金350℃时的微动疲劳抗力。