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脉冲偏压对矩形平面大弧源离子镀TiN膜层性能的影响

林永清 , 巩春志 , 魏永强 , 田修波 , 杨士勤 , 关秉羽 , 于传跃

材料研究学报

采用矩形平面大弧源离子镀技术在201奥氏体不锈钢基体表面制备TiN硬质薄膜, 研究了脉冲偏压对TiN膜层的表面形貌、相结构、硬度和耐磨性能的影响. 结果表明, 随着脉冲偏压的增大, 薄膜中大颗粒的数目先增加后减少, 这是大颗粒受到离子拖曳力和电场力双重作用的结果. 存在一个最佳的脉冲偏压, 使得制备出的TiN膜层具有较高的I(111)/I(200)比例和较高的耐磨性. 脉冲偏压为-300 V时制备的TiN膜层具有最好的综合性能.

关键词: 无机非金属材料 , null , null

脉冲偏压对矩形平面大弧源离子镀TiN 膜层性能的影响

林永清 , 巩春志 , 魏永强 , 田修波 , 杨士勤 , 关秉羽 , 于传跃

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2008.04.012

采用矩形平面大弧源离子镀技术在201奥氏体不锈钢基体表面制备TiN硬质薄膜,研究了脉冲偏压对TiN膜层的表面形貌、相结构、硬度和耐磨性能的影响.结果表明,随着脉冲偏压的增大,薄膜中大颗粒的数目先增加后减少,这是大颗粒受到离子拖曳力和电场力双重作用的结果.存在一个最佳的脉冲偏压,使得制备出的TiN膜层具有较高的I(111)/I(200)比例和较高的耐磨性.脉冲偏压为-300 V时制备的TiN膜层具有最好的综合性能.

关键词: 无机非金属材料 , 离子镀 , 矩形靶 , 脉冲偏压 , 氮化钛 , 耐磨性

阴极弧径向不同位置膜层性能分布规律

魏永强 , 巩春志 , 田修波 , 杨士勤

稀有金属材料与工程

利用阴极弧沉积的方法在201不锈钢基体上制备了TiN薄膜,研究了阴极弧径向不同位置大颗粒、膜厚以及膜层性能的分布规律.分别采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了膜层的相结构、膜层的表面形貌和截面形貌.研究了镀膜试样和基体在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为,并利用电化学方法分析其抗腐蚀性能,并采用球-盘式摩擦磨损、划痕测试以及微小压痕等方法测试了径向不同位置沉积的TiN薄膜摩擦磨损性能、膜基结合力以及硬度.结果表明,靠近靶材中心的位置,膜层的硬度、厚度最大,电化学腐蚀电位最高,在径向夹角20°处的膜层厚度、硬度最小.在靠近出气位置侧沉积的TiN薄膜大颗粒数目较多,造成表面缺陷增加,TiN薄膜的抗腐蚀性能下降.靠近弧源中心位置沉积的膜层摩擦磨损系数较大,两侧处的膜层摩擦系数较小,膜基结合力与表面形貌和膜层厚度有很大关系.

关键词: 多弧离子镀 , 硬度 , TiN , 摩擦磨损 , 电化学腐蚀

放置方向和沉积时间对 Ti 大颗粒分布状态的影响

魏永强 , 魏永辉 , 蒋志强 , 田修波

表面技术

目的:研究基体表面和靶表面不同放置方向以及沉积时间对 Ti 大颗粒形貌和分布规律的影响。方法利用电弧离子镀方法在基体上制备 TiN 薄膜,采用扫描电子显微镜观察 TiN 薄膜的表面形貌,利用 ImageJ 图像软件对 TiN 薄膜表面中 Ti 大颗粒的数目和尺寸进行分析。结果靶基间距保持25 cm,当基体表面与靶表面垂直放置时,薄膜表面的大颗粒数目和所占面积比比平行放置时要少,同时出现了典型的长条状大颗粒;随着沉积时间从5 min 增加到50 min,大颗粒数目和所占面积比出现先减小后增加的趋势。结论选择基体表面与靶表面垂直放置,沉积时间为30~40 min 时,薄膜的沉积厚度和减少大颗粒缺陷可以兼顾。

关键词: 电弧离子镀 , TiN , 大颗粒 , 放置方向 , 沉积时间

Leonov粘弹本构模型及其参数的确定方法

魏永强 , 陈静波 , 何领好 , 申长雨

高分子材料科学与工程

介绍了Leonov粘弹本构模型以及它在简单剪切流中的应用,它对于不同的流动问题具有较好的描述能力,能用来描述剪切流动、振荡流动及瞬态剪切流动等.并且基于高聚物材料的动态实验,采用非线性回归方法拟合出了Leonov模型中的物性参数,并用拟合的数据与材料的简单剪切行为进行了比较.

关键词: Leonov , 粘弹性 , 本构模型

脉冲偏压占空比对TiN/TiAlN多层薄膜微观结构和硬度的影响

魏永强 , 张艳霞 , 文振华 , 蒋志强 , 冯宪章

表面技术

目的 研究脉冲偏压占空比对TiN/TiAlN多层薄膜微观结构和硬度的影响规律.方法 利用脉冲偏压电弧离子镀的方法,改变脉冲偏压占空比,在M2高速钢表面制备5种TiN/TiAlN多层薄膜,对比研究了薄膜的微观结构、元素成分、相结构和硬度的变化规律.结果 TiN/TiAlN多层薄膜表面出现了电弧离子镀制备薄膜的典型生长形貌,随着脉冲偏压占空比的增加,薄膜表面的大颗粒数目明显减少.此外,脉冲偏压占空比的增加还引起多层薄膜中Al/Ti原子比的降低.结论 TiN/TiAlN多层薄膜主要以(111)晶面择优取向生长,此外还含有(311),(222)和(200)晶相结构.5种多层薄膜的纳米硬度均在33GPa以上,当脉冲偏压占空比为20%时,可实现超硬薄膜的制备.

关键词: TiN/TiAlN , 电弧离子镀 , 纳米硬度 , 微观结构 , 脉冲偏压占空比

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