TiN/TiCN多层调制结构薄膜的结构和力学性能研究

以304不锈钢为基体,利用复合离子镀技术制备了TiN/TiCN多层膜,主要研究了不同调制周期下薄膜组织结构和力学性能的变化规律。结果表明:不同调制周期下得到的TiN/TiCN多层膜表面比较致密、平整,随着调制周期的减小,表面质量有一定改善。多层膜结构主要由fcc-TiN型固溶体构成,不存在a-C结构。随着调制周期的减小,物相分析表明TiN/TiCN多层膜发生了择优生长,出现了(111)晶面生长织构,其纳米硬度和弹性模量逐渐增大,在调制周期λ=0.15μm时达到最大值,分别为35.56GPa和436.2GPa。

TiN/TiCN多层调制结构薄膜的耐蚀性

多弧离子镀和磁控溅射制备薄膜各有优缺点,将2种技术复合制膜的研究还少有报道。采用多弧离子镀和磁控溅射复合技术在304不锈钢基体表面制备了TiN单层和TiN/TiCN多层膜,采用扫描电镜、X射线衍射仪并结合电化学测试等着重研究了不同调制周期下薄膜组织结构与耐腐蚀性能的变化规律。结果表明:所制备的TiN/TiCN多层膜表面平整、致密,随着调制周期的减小,TiN/TiCN多层膜发生生长取向的转变,且具有(111)晶面生长织构; TiN/TiCN多层膜在3.5%NaCl溶液中的抗腐蚀能力优于基体和单层TiN薄膜,随着多层膜调制周期的减小,其抗腐蚀性逐渐增强,在λ=0.150μm时,多层膜的自腐蚀电流密度和极化电阻分别为0.106 7μA/cm^2和679.700 kΩ·cm^2,腐蚀速率下降到最低,具有良好的耐腐蚀性。

多弧离子镀与磁控溅射共沉积TiN/TiCN多层膜的高温抗氧化性能

TiN/TiCN多层膜的高温抗氧化性研究对于扩大其应用领域具有重要作用,但目前鲜见相关报道。采用多弧离子镀与磁控溅射技术以不同调制周期在304不锈钢表面共沉积TiN/TiCN多层膜。采用XRD、XPS、倒置显微镜及高温氧化试验研究了多层膜的高温抗氧化行为。结果表明:TiN/TiCN多层膜表面光滑平整、均匀致密,薄膜主要为具有Ti-(C,N)键的fcc-TiN结构;随着调制周期的减小,TiN/TiCN多层膜生长取向发生转变,且具有(111)晶面生长织构;随着氧化温度的升高,多层膜的显微硬度逐渐降低,氧化增重速率不断增大,且在700℃之后变化速率较快,薄膜的开始氧化温度约为750℃;随着调制周期的减小,多层膜TiN与TiCN界面层数量增多,促使晶粒细化,提高了其致密性,还隔断了缺陷贯穿薄膜的连续性,显著降低了薄膜的孔隙率,致使O原子扩散困难,增强了薄膜的高温抗氧化性能。

磁控溅射Fe-N薄膜及Fe-N/TiN多层膜的结构和磁性

用磁控溅射法制备了Fe N薄膜和Fe N/TiN多层膜。结果表明 ,在常温下 ,使用较小的氮、氩比溅射 ,生成的Fe N薄膜主要是含氮α Fe固溶体 ,并且N原子进入α Fe晶格是饱和磁化强度提高的一个原因。Fe N/TiN多层膜的层间耦合作用以及减小每一Fe N层厚度而引起的晶粒尺寸的减小可以有效地降低薄膜的矫顽力 。

多弧离子镀沉积TiAlN/TiN多层膜的结构与性能

为研究调制周期对薄膜结构和性能的影响,采用多弧离子镀技术在高速钢上制备TiAlN/TiN多层膜,通过改变调制周期制备了不同层数的TiAlN/TiN多层膜,使用扫描电子显微镜(SEM)、XP-2台阶仪、X线衍射仪(XRD)和维氏硬度计对薄膜的表面形貌、厚度、物相结构和硬度进行测量,并对实验结果进行分析和讨论.结果表明:TiAlN/TiN多层薄膜中膜层的择优生长方向主要表现为Ti Al N相的(0010)取向;调制周期的改变对薄膜的沉积速率基本没有影响;随着调制周期的减小,样品的表面质量提高,显微硬度明显变大.

偏压对TiN／Ti薄膜组织、结构和性能的影响

过渡金属的氮化物硬质薄膜和一些氮化物多层薄膜被广泛应用于耐磨、抗腐蚀等方面。在这些氮化物中，TiN由于其优良的物理化学性能，在许多应用领域中占有重要的地位，同时具有很大的发展潜力和应用前景。电弧离子镀TiN镀层的制备工艺参数对薄膜的组织、结构有较大的影响，研究不同沉积参数对薄膜的组织、结构之间的内在关系，对优化沉积参数，提高薄膜的综合使用性能具有十分重要的作用。

Fe-N/TiN纳米多层膜的结构与力学特性

该文用磁控溅射法制备了一系列Fe-N/TiN纳米多层膜;利用广角和小角X射线衍射和俄歇电子能谱对多层膜的微观结构和成分进行了测试;利用纳米硬度计和纳米划痕仪研究了多层膜的微观力学性能。固定Fe-N层厚度为20nm,改变TiN层的厚度,研究了TiN层厚度变化对Fe-N/TiN纳米多层膜的附着力、硬度、弹性模量等性能的影响。发现TiN层为2nm时多层膜有最好的力学性能,说明对Fe-N/TiN多层膜来说,对力学性能影响最大的是多层膜的调制周期。

《中国表面工程》2005年第5期主要文章摘要

机械零件摩擦磨损表面自修复研究进展；1Cr18Ni9等离子体注渗氨层的组织及性能分析；双丝电弧喷涂中粒子交叉飞行行为的在线测量及分析；用离子源技术制备类金刚石膜研究；负偏压对低温沉积TiN薄膜表面性能的影响；铜纳米添加剂的制备及其摩擦学性能分析。

Ti-Si-N复合膜的界面相研究

为了揭示Ti_Si_N复合膜中Si3N4界面相的存在方式及其对薄膜力学性能的影响,采用x射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、俄歇电子能谱仪和显微硬度仪对比研究了磁控溅射Ti_Si_N复合膜和TiN/Si3N4多层膜的微结构和力学性能.实验结果表明,Ti_Si_N复合膜均形成了Si3N4界面相包裹TiN纳米晶粒的微结构.其中低Si含量的Ti_Si_N复合膜中Si3N4界面相的厚度小于1nm,且以晶体态存在,薄膜呈现高硬度.而高Si含量的Ti_Si_N复合膜中的Si3N4界面相以非晶态存在,薄膜的硬度也相应降低.显然,Ti_Si_N复合膜中Si3N4界面相以晶体态形式存在是薄膜获得高硬度的重要微结构特征,其强化机制可能与多层膜的超硬效应是相同的.