磁场强度对内燃机用高温Ti600合金表面离子镀TiN/Cu膜性能的影响

外部磁场对电弧等离子及膜结构影响明显,而目前关于磁场强度对离子镀TiN/Cu膜的力学及摩擦磨损性能影响的研究不多。以轴向磁场增强电弧离子镀方法在内燃机用高温Ti600合金表面沉积TiN/Cu膜,分析了不同轴向磁场强度下所得TiN/Cu膜的微观结构、化学组成、力学特性。结果表明:TiN/Cu膜表面生成了很多尺寸较大的颗粒,磁场强度增大后,颗粒数量减少,而溅射坑数量上升,粗糙度表现为先降低后上升;当磁场强度升高后,膜中的Cu含量上升,TiN/Cu膜硬度与弹性模量均先增大后下降;磁场强度上升后,膜摩擦系数并未发生明显变化,膜磨损率先降低后上升。

多弧离子镀TiN/Cu纳米复合多层膜致硬机理的探讨

采用多弧离子镀技术制备单一的TiN薄膜和TiN/Cu纳米复合多层膜,研究了复合膜的硬度变化及相组成,初步探讨了TiN/Cu纳米复合多层膜的致硬机理。实验结果表明,Cu元素的掺入阻碍了TiN的生长,使复合膜硬度有了显著提高,制得硬度高达51GPa的TiN/Cu复合多层膜,其TiN以(111)和(200)两个晶面择优生长,且衍射峰强度极为接近,(200)面略高于(111)面。

脉冲偏压对离子束辅助电弧离子镀TiN/Cu纳米复合膜结构及硬度的影响

采用离子束辅助电弧离子镀技术在高速钢基体上制备TiN/Cu纳米复合薄膜,考察了基体脉冲负偏压对薄膜成分、结构及硬度的影响。用X射线光电子谱、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和纳米压痕等方法分别测试了薄膜的化学成分、结构、表面形貌、硬度以及弹性模量。结果表明,在氮离子束的轰击作用下,随着脉冲偏压幅值从-100 V增加到-900 V时,薄膜中Cu含量先增加而后略有降低,在1.05%-2.50%（原子比）范围内变化。同时,脉冲偏压对薄膜的结构也有明显影响,在-100 V出现TiN（111）择优取向,当基体偏压增加到-300 V以上时,择优取向改变为TiN（220）择优。薄膜的Cu2p峰均对应纯金属Cu,薄膜的晶粒尺寸约在11-17 nm范围内变化。硬度和弹性模量随着偏压幅值增加而增大,当偏压为-900 V时,薄膜硬度和弹性模量达到最大值,分别为29.92 GPa,476 GPa,对应的铜含量为1.91%。

多弧离子镀制备TiN/Cu纳米复合超硬膜的工艺研究

采用多弧离子镀制备了TiN/Cu纳米复合膜,通过设计Cu靶的开启方案对涂层进行成分调节,运用正交试验找出了影响膜层硬度的主次因素,并对膜层的成分、结构和性能进行了研究。结果表明,N2分压和Cu元素的加入是影响膜层硬度的主要因素;Cu的加入抑制了TiN晶粒的生长,且随着Cu含量的增加,TiN晶粒逐渐变小,并由柱状晶转变为等轴纳米晶;当Cu含量达到1.4 at%时,制备的纳米复合膜具有47.4 GPa的超高硬度。