Ti_2AlN薄膜的抗高温氧化性能

采用多弧离子镀技术和后续的真空退火工艺在06Cr19Ni10不锈钢基体上制备了Ti_2AlN薄膜。重点研究了Ti_2AlN薄膜的抗高温氧化性能,并与TiN薄膜进行对比。分析结果表明:温度低于800℃时,Ti_2AlN薄膜能够保持良好的抗高温氧化性能;TiN和Ti_2AlN的氧化抛物线速率分别约为1.5×10^(-6)mg^2·cm^(-4)·s^(-1)和5×10^(-7)mg2·cm^(-4)·s^(-1),说明Ti_2AlN的抗高温氧化性能优于TiN;与TiN镀层氧化后形成絮状氧化物不同,Ti_2AlN薄膜经高温氧化后表面生成具有致密连续性的Al_2O_3氧化物,进一步提高了Ti_2AlN薄膜的抗高温氧化性能。

真空退火对多弧离子镀Ti-Al-N涂层的影响

采用多弧离子镀技术和后续的真空退火工艺在06Cr19Ni10不锈钢基体上制备了Ti2AlN涂层;研究了多弧离子镀工艺及退火处理对涂层的成分、相组成以及摩擦系数等性能的影响。结果表明,沉积时氮气通量以及退火温度的选择是Ti2AlN相形成的关键因素,在氮气通量40 nm3/h、负偏压400 V、靶电流75 A、占空比90%的条件下镀制的涂层经700℃真空退火获得了纯度较高的Ti2AlN涂层,其硬度为7.2 GPa,摩擦系数仅为0.18。

Ti3SiC2/Cu复合材料的制备与摩擦磨损性能

以Ti3SiC2陶瓷粉和Cu粉作为原料,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备Ti3SiC2/Cu块体复合材料,研究不同Ti3SiC2添加含量及烧结温度对Ti3SiC2/Cu复合材料的组织、致密度和显微硬度的影响,研究SPS后Ti3SiC2/Cu复合材料的摩擦磨损性能。研究表明:采用SPS工艺制备的Ti3SiC2/Cu复合材料的Ti3SiC2在Cu中分布均匀,但随着Ti3SiC2含量的增加和烧结温度的升高,组织中出现团聚趋势,部分Ti3SiC2与Cu在界面处发生互溶现象,互溶增强了Ti3SiC2与基体的结合能力;Ti3SiC2含量和烧结温度对Ti3SiC2/Cu复合材料的致密度和显微硬度影响较大,当烧结温度为900℃时,Ti3SiC2/Cu复合材料的致密度达到99.7%,接近完全致密,Ti3SiC2/Cu复合材料的硬度较纯Cu提高了2倍左右;对于不同Ti3SiC2含量的Ti3SiC2/Cu复合材料的磨损机制也有所差异,当Ti3SiC2含量较低时(1vol%~5vol%),磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损;随着Ti3SiC2含量的增加(10vol%~15vol%),Ti3SiC2发挥了本身的自润滑性,Ti3SiC2/Cu复合材料的摩擦磨损性能有所改善,磨损机制转为犁削磨损和轻微黏着磨损;当Ti3SiC2含量增加到20vol%时,Ti3SiC2/Cu复合材料的磨损表面变得均匀而平整,表明Ti3SiC2/Cu复合材料的耐磨性提高。

Cu/AlN/Cu梯度复合电极材料的制备及性能研究

选用纯Cu、粗粉AlN及细粉AlN为原料,利用放电等离子烧结(SPS)技术采用两步烧结法制备Cu/AlN/Cu梯度复合电极材料,并利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、阿基米德法和材料热导率测试仪对Cu/AlN/Cu电极材料的性能进行研究。研究表明:通过两步烧结法制备的Cu/AlN/Cu块体试样抛光截面层对称结构清晰,中间层为AlN层,最外层为金属Cu,过渡层均匀且结合良好,没有发现裂纹等缺陷,符合梯度设计要求;对称气孔梯度AlN前驱体的密度随着气孔AlN中粗粉AlN的含量增加而减小,渗Cu后的样品密度和Cu的相对含量随着气孔AlN中粗粉AlN的含量增加而增多;其中100%(原子分数)粗粉AlN经烧结后密度为2.14 g·cm^(-3),渗Cu后密度为4.39 g·cm^(-3),Cu相对含量为26.68%;而50%粗粉AlN+50%细粉AlN经烧结后密度为2.67 g·cm^(-3),渗Cu后密度为3.18 g·cm^(-3),Cu相对含量为7.46%;根据公式Voight和Reuss推算Cu/AlN复合材料的热导率在Cu和AlN单相热导率数值之间,满足电极高热导率的要求。

Ti2AlN薄膜的制备及性能表征

三元氮化物Ti2AlN因其优良的性能而广泛被科研工作者所关注,但对Ti2AlN薄膜材料的制备及性能研究较少。采用多弧离子镀技术和真空退火工艺制备Ti2AlN薄膜,同时对薄膜的耐腐蚀性和高温抗氧化性进行测试及机理分析。试验结果及分析表明:在优化制备工艺下可以制备出耐腐蚀性和抗高温氧化性较好的Ti2AlN薄膜,与TiN薄膜进行耐腐蚀性能对比,发现Ti2AlN薄膜具有更加优良的耐腐蚀性能;与TiN薄膜抗高温氧化温度极限值550℃相比,Ti2AlN薄膜在800℃高温时仍具有明显的抗氧化性能,Ti2AlN薄膜在高温时表面生成具有致密连续性的Al2O3氧化物,使其具有优于TiN薄膜的抗氧化性能,当超过800℃时,基体和氧化层之间产生较大应力差而导致氧化层的脱落和剥离。采用多弧离子镀技术和真空退火工艺可制备出耐腐蚀性和高温抗氧化性优良的Ti2AlN薄膜,可为Ti2AlN薄膜的研究提供理论支撑。