亚微米氮化钛膜的纳米压痕和划痕测定

采用等离子电弧沉积的方法,分别在GT35和40CrNiMo钢上沉积厚约为0.5μm的氮化钛(TiN)膜。为了筛选基材,采用纳米压痕和划痕技术,评价膜基界面结合和固体润滑效果。纳米压痕结果,GT35,40CrNiMo和TiN的纳米硬度/弹性模量的典型值分别约为11.5GPa/330GPa,6.0GPa/210GPa,30GPa/450GPa。纳米划痕结果,GT35有较理想的膜基结合能力;GT35,40CrNiMo,TiN及其有机膜的摩擦系数分别约为0.25,0.45,0.15,0.10。同40CrNiMo相比,GT35是较为理想的基体材料。纳米压痕和划痕技术能提供丰富的近表面的弹塑性变形、断裂和摩擦等的信息,是评价亚微米薄膜力学性能的有效手段。

磁控共溅射制备氮化钛铝薄膜及其机械性能的研究

使用磁控共聚焦溅射技术并改变溅射过程中Al的功率来制备了一系列Al含量不同的氮化钛铝(TiAlN)薄膜。在溅射过程,薄膜沉积速率和Al含量随Al的溅射功率增加而增大,而薄膜的粗糙度减小。Al含量较低时(约21%),TiAlN薄膜的硬度和弹性模量都高于TiN薄膜。而Al含量较高时(>26%),薄膜的硬度和弹性模量也随含量增加减小。

纳米压/划痕表征激光渗氮层的弹塑性力学性能

利用脉冲式Nd:YAG激光在Ti6Al4V合金表面进行激光渗氮处理,借助纳米压痕和划痕试验表征渗氮层的弹塑性力学性能。结果表明,在钛合金表面成功制备了高硬度、高强度、枝晶状分布的渗氮层。同时,渗氮层内硬度、模量、强度以及应力-应变关系、摩擦系数等力学性能呈现出类似于激光渗氮层内氮元素扩散曲线的非均匀性空间分布规律。硬度和弹性模量之比以及纳米划痕试验结果表明,激光渗氮层的抗磨损性能随深度的增加逐渐降低,摩擦系数随着划入深度的增加,从0.2增加到0.4。