氮离子束轰击对电弧离子镀TiN膜层的作用

电弧离子镀膜层中"大颗粒"的存在,降低了膜层质量,限制了其进一步应用。采用俄罗斯UVN0.5D2I离子束辅助沉积电弧离子镀设备,对高速钢W18Cr4V上沉积的TiN膜层进行了氮离子束轰击。结果表明:TiN膜层表面"大颗粒"完全消失,凹坑浅而平整,粗糙度降低。膜层中较软的Ti和Ti2N向TiN转变,TiN(111)取向逐渐减弱,而(200)取向逐渐增强。膜层的显微硬度由原来的1980HV1N升高到2310HV1N。

PVD法制备的(Ti,Al)N硬质膜热稳定性研究

采用空心阴极离子束辅助多弧离子镀技术在高速钢表面沉积(Ti,Al)N硬质膜,并将其分别在空气和保护气氛中、不同温度下加热,研究膜层的热稳定性。利用X射线衍射和差热分析方法确定了相组成及其变化;观察和检测了膜的表面形貌、粗糙度和纳米压痕硬度。结果表明,膜表面粗糙度0.2190,硬度值34.19 GPa,经空气中700℃加热后,膜层中TiN相开始分解生成TiO_2,当温度升至900℃时膜分解开裂,硬度值降至12.27 GPa,失去保护作用。而在保护气氛下,膜层经1200℃高温加热后与未加热膜相比较,物相组成与表面形貌稍有变化,硬度值降为28.23 GPa。显示出(Ti,Al)N膜具有良好的热稳定性。

中频非平衡磁控溅射制备Ti-N-C膜

采用霍尔离子源辅助中频非平衡磁控溅射技术,通过改变工作气氛、偏压模式、溅射电流以及辅助离子束电流,在不锈钢材料基体上制备了Ti/TiN/Ti(C,N)硬质耐磨损膜层.对薄膜的颜色、晶体结构、膜基结合力等性能进行了检测分析.结果表明:膜层的颜色对工作气氛非常敏感,反应溅射中工作气氛的微小变化会引起表面膜层颜色很大的变化.在正常的反应气体进气量范围内和较小的基体偏压下,薄膜的晶体结构没有明显的择优取向.但是反应气体的过量通入会使薄膜的晶体结构出现晶面择优取向趋势.非平衡磁控溅射成膜技术对薄膜晶体结构的择优取向影响并不是很大.在镀膜过程中施加霍尔电流,可以有效地增加膜基结合力.

低能氮离子束辅助真空电弧沉积Zr-Cu-N薄膜的研究

利用等离子体辅助真空电弧沉积技术,在高速钢和单晶硅基体上制备Zr-Cu-N复合薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和超微显微硬度计研究了低能氮离子束流对Zr-Cu-N涂层结构、表面形貌和硬度的影响。结果表明:用低能氮离子束辅助真空电弧沉积Zr-Cu-N膜,ZrN结构在(111)晶面出现择优取向,并对Zr-Cu-N膜层有一定的强化作用,膜层表现出较高的显微硬度和转好的耐磨性能。

离子束辅助真空电弧沉积Zr—Ni—N薄膜的研究

采用多弧离子镀技术在高速钢和单晶硅基体上制备Zr-Ni-N复合薄膜,研究了低能氮离子束对Zr-Ni-N涂层结构、表面形貌和硬度的影响。研究表明:用低能氮离子束辅助真空电弧沉积Zr-Ni-N膜,ZrN结构在(111)晶面出现一定的择优取向,并对Zr-Ni-N膜层有一定的强化作用,膜层表现出较高的显微硬度。

离子束增强沉积Si─N膜

用离子束增强沉积方法制备了ＳｉＮ薄膜，其中Ｓｉ由一束Ａｒ离子从Ｓｉ靶上溅射下来，在溅射沉积的同时，以一束Ｎ离子轰击正在沉积的膜层，于是获得了ＳｉＮ膜。采用卢瑟福背散射、红外光谱和透射电镜对膜层的成分和结构进行了分析，结果表明：膜面平整，膜层为非晶或微晶结构。

轰击能量对离子束增强沉积Cr-N薄膜微观结构和硬度的影响

采用离子束增强沉积（IBED）技术，在不同能量氮离子的辅助轰击下制备了Cr－N薄膜；通过SEM观察、XRD分析和显微硬度测定，发现离子轰击能量对Cr－N薄膜的表面形貌、相组成和硬度有显著的影响：随着能量的升高，膜表面形貌由岛形颗粒状转变成蜂窝状；一定能量轰击下获得的Cr2N和CrN混相结构有最高的薄膜硬度；高达16keV的氮离子轰击可诱发非晶化的出现，并对膜有一定的强化作用。在此基础上探讨了离子轰击能量对合成Cr－N薄膜结构与性能的影响效应。

多元离子束增强沉积在新型薄膜材料上的应用

采用Ｎ＋＋Ｃｒ＋多元离子束增强沉积合成（ＴｉＣｒ）Ｎ膜层，对膜层进行了ＡＥＳ、ＴＥＭ和ＸＲＤ分析．测试了膜基体系的力学性能和电化学性能．与普通物理气相沉积相比，多元离子束增强沉积显示了开发新型薄膜材料的较强潜力．

离子束辅助磁控溅射沉积铬-铜-氮薄膜的结构与性能

应用低能离子束辅助磁控溅射(IBAMS)沉积铬-铜-氮薄膜,研究了铜含量和轰击能量对薄膜结构、硬度和断裂韧度的影响。结果表明:在相同的轰击能量(400 eV)下,铜含量对薄膜结构和硬度的影响不明显,但是铜的加入有利于提高薄膜的断裂韧度;离子辅助轰击能量从400 eV增加到800 eV时薄膜的结构发生了显著变化,断裂韧度和硬度均大幅度提高。

FeNiN薄膜的制备及结构与磁性分析

为了提高 Fe Ni化合物的饱和磁化强度 ,采用离子束辅助溅射沉积的方法对 Fe Ni薄膜进行掺氮 (N)的研究。实验中发现 ,掺氮后所生成的 Fe Ni N薄膜在结构上同 Fe Ni合金有相似之处 :N不与 Ni化合 ;在小掺镍量下 Ni以替代方式存在于薄膜中 ,在大的掺镍量下 Fe Ni N薄膜将有特定的相变发生。在磁性方面 ,得到了饱和磁化强度为 2 .0 T的Fe Ni N薄膜。

轰击能量对Ti-Si-N纳米复合膜生长与力学性能的影响

采用离子束辅助沉积法（IBAD）在单晶硅片上制备了Ti-Si-N纳米复合薄膜，研究了轰击能量大小对Ti—Si—N纳米复合薄膜生长及力学性能的影响，同时探讨了轰击能量对Ti—Si—N纳米复合薄膜的生长机理的影响。通过原子力显微镜（AFM）、纳米压人仪、光电子能谱（XPS）和X射线衍射分析（XRD）等现代分析技术，对Ti—Si—N纳米复合薄膜的晶粒大小、力学性能、成分与相结构进行综合表征分析。试验结果表明：当轰击能量为700eV时，Ti-Si-N薄膜晶粒直径达到了最小值11nm，此时Ti-Si-N薄膜的硬度相对最高，为33GPa。