氧化物光学薄膜的压入硬度研究

为了评价离子源辅助对不同氧化物薄膜的影响,采用不同的镀膜设备沉积了TiO_(2)、Ta_(2)O_(5)、ZrO_(2)、SiO_(2)氧化物单层膜,用椭偏仪测量了其折射率和厚度,并用纳米压痕仪测量了不同载荷下材料的杨氏模量和纳米硬度,比较了不同离子源沉积条件下膜层这两个参数的变化。结果表明,离子源辅助能有效增加膜层杨氏模量和压入硬度,TiO_(2)增加了2 GPa,Ta_(2)O_(5)增加了4 GPa,ZrO_(2)增加了2 GPa,和膜层的折射率变化趋势是一致的。纳米压痕法也可作为评价离子源轰击能力的一种手段。

一种高硬度复杂薄壁翼片的机械加工工艺设计

一种高硬度复杂薄壁翼片目前没有高速铣削的加工手段可利用,需要普通铣削结合真空炉处理的方式来满足产品技术要求,加工难度大,生产进度紧。通过工艺攻关、工艺优化形成了翼片的机械加工工艺方案,采用普通铣削后进行真空炉淬火的方式保证翼片角度、厚度、孔径和力学性能要求,最后用电火花切割的方式将工件与工艺台分离保证翼轴孔距和外形尺寸。结合真空炉处理和电火花切割的特点,及时处理了加工过程中出现的热处理变形、切割外形导致孔距超差等技术问题,最终保证首批次合格产品按进度交付。所涉及到的翼片工艺方案、工艺台、定位基准选择、控制热处理变形的工装、电火花切割工装等内容属于西安现代控制技术研究所首次应用,具有创新性,对于弹体结构件中技术要求较高的翼片及同类结构的零件有一定的参考价值。

带键槽薄壁齿圈的抗疲劳制造技术研究

带键槽的齿圈是机械传动中一种典型的零件,具有直径较大、径向厚度较薄、两键槽对称等形状特点。尺寸精度、行位公差要求高,表层硬度高,加工难度大,为解决上述问题,文中以某带键薄壁槽齿圈为例,分析了薄壁齿圈特殊结构特点、制造难点,制定了控制零件变形、齿部表层渗碳层深度及表面粗糙度等制造难点的设计方案,设计了具体的工艺方案并通过加工验证,得出了合理的加工方案。在此基础上设计了内孔为非圆的节圆夹具;采用粗、精插相结合,同时在粗、精插工序之间采用稳定处理、精磨基准等方式,保证零件的变形范围可控。通过实际零件的加工,验证了此工艺的可行性,为此类零件抗疲劳积累了一定经验。

采煤机用薄壁薄片件淬火加工工艺优化

采煤机中采用一种薄壁薄片件,其具有外圆及厚度精度要求高、热处理淬火硬度高的特点,但薄壁薄片件在淬火过程中会使其加工精度要求无法保证。通过对工艺进行优化,将单件淬火改为多件一起进行淬火,在达到淬火硬度的同时,保证零件变形量较小及后序加工精度要求。该方案保证了热处理硬度高的薄壁薄片耐磨垫的加工精度要求。同时,新刀具、新工艺的应用使生产成本大大降低,并提高了生产效率,值得推广应用。

气相沉积制备硬质薄膜技术与应用述评

本文对气相沉积技术的发展与最新趋势给出了述评 ,重点强调了等离子体辅助化学气相沉积 (PCVD)的优势。

对几种薄膜硬度测试方法的评定

用传统的显微硬度计直接测量薄膜硬度难以避免基体的影响且小载荷压入时产生的较小的压痕不易被准确测量。纳米压入仪是一种可以精确控制及测量压入深度的高精度仪器。这种通过测压入深度测硬度值的技术可以减少基体硬度对薄膜测量硬度的影响同时产生的误差较直接测压痕对角线的误差小。但是,纳米压入仪对试样表面光洁度要求高,仪器价格昂贵。这些都限制其在实际工业中的应用。较好的一种硬度测试方法是通过传统显微硬度计在不同的大载荷下测得膜基复合硬度,同时建立适当的模型计算出薄膜的本征硬度值。此方法可能更适合于常规应用。

两步压入法——薄膜力学性能的可靠测量方法

提出了采用力学探针测量薄膜力学性能的两步压入法。该方法通过大载荷压入展示基体变形对薄膜硬度的影响,从而选择不影响基体变形的小载荷测出薄膜的硬度和弹性模量。对高速钢基片上的TiN硬质薄膜,单晶硅片上的金属Ni薄膜和(Ti,Al)N/VN纳米多层膜的测量表明,两步压入法能够测出各种性质薄膜的力学性能,并且具有准确可靠的特点。此外,两步法对(Ti,Al)/VN纳米多层膜的力学性能的测量表明,该体系的纳米多层膜存在硬度和弹性模量异常升高的超硬、超模量效应。

薄煤层坚硬顶板工作面沿空留巷技术实践

为选择合理的沿空留巷巷旁支护方式和参数,基于北徐楼矿薄煤层坚硬顶板地质技术条件,通过对比分析3种沿空留巷方案,选取在巷内采用工字钢棚加单体支柱支护、巷旁垒砌矸石带加强支护的方法进行沿空留巷,并优化设计了留巷参数,当梯形棚间距为0.8 m,矸石带宽度为3m时能够有效地解决了坚硬顶板难切顶问题,通过留巷试验,工作面超前明显影响范围为16.3 m,巷道断面收缩率平均为19.78%,能够满足下个工作面生产的要求。

气相沉积技术制备TiN类硬质膜

硬质膜由于具有良好的耐磨、耐蚀和耐热等特点,所以在航天、化工和机械等领域获得了日益广泛的应用,而硬质膜的组成和制备工艺也随之得到不断发展.本文综述了TiN类硬质膜的应用和制备硬质膜常用的气相沉积方法、工艺参数及其优缺点.阐明了制备工艺正向着以三束(电子束、离子束和激光束)为基础多种工艺复合的方向发展.而硬质膜正向着多元膜、梯度膜和纳米复合膜方向发展.

等离子体化学气相沉积(PCVD)硬质膜成膜理论

PCVD硬质膜是目前材料表面强化领域的研究热点。介绍了 PCVD硬质膜的成膜理论、特点 ,讨论了等离子体引入化学气相沉积过程中所带来的一些变化 ,给出了现阶段 PCVD成膜理论研究的现状、存在问题及发展趋势。

TiN/AlN 纳米混合膜的微结构及力学性能

通过双靶轮流反应溅射的工艺方法制备了ＴｉＮ／ＡｌＮ纳米混合膜．采用ＸＲＤ衍射、ＴＥＭ和显微硬度等测试方法对ＴｉＮ／ＡｌＮ纳米混合膜的微结构和力学性能进行了研究．结果表明，ＴｉＮ／ＡｌＮ纳米混合膜的晶粒大小为１０～２０ｎｍ；薄膜总体表现出硬度增强效果，在ＴｉＮ∶ＡｌＮ（体积比）≈１∶１时，薄膜硬度获得极大值ＨＫ３２．２５ＧＰａ．

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。

新型界面结合强度检测技术理论及实验研究

膜/基界面结合强度的测量与评价已成为硬质薄膜技术发展与应用的关键问题.提出了1种新的测量方法———激光冲击检测技术,分析了在脉冲激光作用下,薄膜脱落的机理与数学模型.以测定TiN薄膜界面结合强度为例,用650～1000 mJ的脉冲激光对膜层进行加载,并采用体式显微镜和扫描电镜对薄膜的脱落情况进行表面观察,根据反射信号检测法判别TiN薄膜的失效阈值.实验数据分析表明,测得膜/基界面的结合强度为4.954 GW/cm2,验证了该技术的可行性.

薄膜硬度计算方法

为了将薄膜本征硬度从所测复合硬度中提取出来,目前有很多计算或描述的模型和方程。本文介绍了目前提出的计算薄膜硬度的方法和模型,对各方法和模型进行了分析比较,并对其未来发展方向进行了展望。

纳米压入法测试薄膜力学性能的若干关键影响因素分析

纳米压入法是目前薄膜等小体积MEMS(micro-electro-mechanical system)材料力学性能评定广为使用的方法,其测试可靠性严重依赖于仪器校准及对各种误差影响因素的消除和修正。文中以Oliver-Pharr数学评定模型为基础,对包括仪器柔度、压尖几何形状偏差、初始接触点位移、尺寸效应、基底、堆积和凹陷、蠕变、表面粗糙度等在内的薄膜弹性模量和硬度纳米压入测试时的若干关键影响因素进行分析。在此基础上,分别给出相应的处理办法和数据修正措施。研究表明,只有综合考虑这些因素的影响,方能获得准确的薄膜本征力学性能参数。

薄型硬质板作表板制新型混凝土模板的研究

研究了用酚醛树脂浸渍薄型硬质纤维板作表板生产新型混凝土模板制备工艺。试验结果表明经酚醛树脂浸渍的薄型硬质纤维板具有良好的耐水性和机械加工性能，用这种板材作表板的新型模板的性能达到国家标准的要求。采用新型模板有利于提高木材利用率。

不同厚度304不锈钢薄板微盒形件拉深试验研究

微拉深是一种高效加工开口型薄壁零件的工艺方法,但由于尺度的减小,常规拉深工艺的材料和模具无法满足微拉深的要求。采用5 mm×10 mm凸模对厚度100、200μm的SUS304薄板进行了微拉伸试验,对拉深试样进行了镶嵌打磨,测量其剖切面厚度减薄率分布以及关键部位厚度方向的微硬度分布。结果发现微盒形件最大减薄发生在凸模圆角附近,厚度减小,薄板减薄分布不均匀性增加;凸模圆角部位发生明显的加工硬化现象。试样厚度减小,圆角部位厚度中心层低硬度区现象减弱。即薄板厚度减小,拉深成形中的变形协调条件减弱,变形不均匀性增加,成形能力下降。

碱性助剂对玻璃化学钢化性能的影响研究

本文以普通薄玻璃和KNO3为原料,采用低温离子交换法研究了KOH和K2CO3对玻璃化学钢化效果的影响。利用X射线荧光光谱仪、维氏硬度计和扫描探针显微镜,观察了玻璃的成分变化、硬度变化和表面形貌。结果表明,在KNO3熔盐中添加KOH,破坏了玻璃的表面结构,降低了玻璃的硬度;在KNO3中添加质量比为9%的K2CO3,保温4 h,维氏硬度达到672 HV。相比于纯KNO3熔剂,它可缩短2/3的钢化时间,起到了助剂作用。

高位厚硬顶板断裂与矿震预测的关系探讨

以南屯煤矿9303工作面为工程背景,研究了孤岛"综放"工作面发生矿震的水平应力突变的力学机理。通过将上覆岩层中的各坚硬岩层简化成两对边简支、两对边固支的弹性矩形薄板力学模型,并对固支端施加由采动引起的水平应力,即以水平应力作用下的两对边简支、两对边固支弹性矩形薄板为力学模型,分析了9303工作面上覆坚硬岩层的应力分布,并研究了其极限垮落步距。以此为基础,预测了南屯9303工作面发生矿震并诱发冲击地压的步距,在此基础上对预测的危险区进行了卸压。在预计的位置发生2.6级矿震时,没有造成灾害,证明了厚硬顶板断裂引起的矿震是可以预测的。

磁控溅射Ta-C-N薄膜摩擦学性能研究

采用磁控溅射法在Si基片上沉积非晶态Ta-C-N薄膜。利用纳米压痕仪表征其纳米硬度和弹性模量;摩擦磨损实验检测其摩擦学性能;光学轮廓仪和扫描电镜观察磨痕形貌。结果表明:Ta-C-N薄膜具有较高的纳米硬度9.45 GPa和弹性模量225.71 GPa,同时具有较低的摩擦系数0.238,磨损率5.94×10-6 mm3.N-1.m-1,磨面较为平整光滑,体现了优越的摩擦磨损性能。