Cr12模具钢表面化学气相沉积碳、氮化钛涂层的研究

TiC与TiN因晶格常数相近而可互溶生成碳氮化钛,其硬度介于TiC与TiN之间,而比TiN硬得多,涂于钢铁工件上可使寿命大为提高。本文叙述了不用CH_4、CCl_4而只用C_5H_5Cl N_2 H_2 TiCl_4体系沉积Ti(C、N)的工艺条件和淬火方法。模具经此法处理后表面硬度可达2400kg/mm~2,使用保护气体强制冷却淬火不仅使硬度达到生产要求,还能解决工件在淬火中的变形与开裂问题。试验表明此法可提高模具寿命2到5倍。     

低温化学气相沉积氮化钛

用纯氨做原料在钢铁表面进行化学气相沉积氮化钛时,可使沉积温度降到570℃以下。高速钢刀具经沉积后不需再行淬火处理。本文介绍了沉积反应时纯氨的制备以及为降低沉积温度的沉积条件选择等。样品经此处理后,涂层生长速率为2.7μ2.5(μm)/hr,涂展硬度HV_(0,05),约为1700kg/mm~2。X射线衍射分析证明表面为TiN。     

硬质合金上化学气相沉积Tic和TicxNy的研究

在TiCl_4-C_6H_5CH_3-H_2和TiCl_4-C_6H_5-H_2-N_2体系中,以YG_8硬质合金为基体,用化学气相沉积(CVD)法,研究了温度,反应物输入浓度对沉积TiC和TiC_xN_y涂层的沉积速度,显微硬度和形貌的影响。结果表明:TiC沉积速度,显微硬度随沉积温度升高而增大,对TiC沉积层的形貌也有较大的影响。TiC和TiC_xN_y的沉积速度、显微硬度随反应物摩尔比(m_c/Ti)增加到某一最大值后又下降;m_c/Ti=1时,TiC硬度呈最佳值。m_c/Ti=0.87时,TiC_xN_y硬度出现最大值。此外,还对基体一涂层间是否出现η相进行了分析。并测定了在1223～1323K间TiC沉积反应的表观活化能为157.9kJ/mol。     

沉积温度对CVD-HfC涂层微观结构和力学性能的影响

采用HfCl4-CH4-H2-Ar体系,利用化学气相沉积法(CVD)在C/C复合材料表面制备HfC涂层.利用X线衍射仪、扫描电子显微镜和纳米压痕测试仪对涂层的微观结构和力学性能进行表征与分析.研究沉积温度对HfC涂层的物相组成、沉积速率、微观结构和力学性能的影响.研究结果表明:在1 400～1 600℃沉积温度内,沉积涂层均由单一的立方HfC组成.随着沉积温度的提高,HfC涂层沉积速率逐渐增加;涂层表面HfC晶粒的择优取向面由(220)向(200)转变,涂层组织结构由细柱状晶转变为粗大柱状晶.HfC涂层的显微硬度和弹性模量分别在16～21 GPa和247～282 GPa之间.1 500℃沉积HfC涂层的力学性能最佳,其显微硬度和弹性模量分别达到20.29GPa和282.34GPa.     

立式冷壁反应器中化学气相淀积TiN涂层 Ⅰ.淀积参数对反应速率和涂层质量的影响

在立式冷壁CVD反应器中,用TiCl_4-H_2N_2和TiCl_4-H_2N_2-Ar为反应物源,在YT15硬质合金刀片上淀积TiN涂层。研究了淀积参数对淀积薄膜质量和淀积速率的影响。得到的TiN_x涂层外观光洁,呈金黄色,x为0.8～1.6,淀积速率15～60m~(-6)/h,显微硬度1800～2200HV,淀积反应为扩散过程控制;表观活化能为46.5kJ/mol。实验表明,TiN在冷壁反应器中的淀积速率远大于在热壁反应器中的淀积速率。     

化学气相沉积耐磨涂层TiN的温度选择

化学气相沉积(CVD)TiN涂层在模具上涂复3～10μm可使模具寿命提高3～4倍。本文研究指出:沉积温度对沉积速率、涂层硬度及对基体Cr12MoV硬度和尺寸都有影响。在950～1000℃间可以得到接近化学计量的TiN,其硬度Hv(1)≈20000N/mm~2,基体尺寸变化在万分之五以内。     

N_2O对乙烯自点火敏化作用的实验和理论研究

为了探究肼类自燃型火箭推进剂热解和氧化组分中不饱和烷烃与氮氧化物间是否存在直接交互作用,对C_2H_4和N_2O混合气的自着火过程进行了实验和理论研究。利用激波管反射激波方法,测量了化学计量比C_2H_4/O_2/N_2O/Ar混合气(N_2O与(O_2+N_2O)的摩尔分数比为0%、50%、80%和100%)在温度为1 214～1 817K、压力为0.12～1.01 MPa下的点火延迟期。实验结果表明,与纯O_2作为氧化剂比较,N_2O替换部分O_2显著降低了C_2H_4的反应活性,延长其点火延迟期,随着N_2O浓度的增加,抑制影响效果变化显著,在N_2O/O_2的摩尔分数比超过50%情况下尤为突出,单O原子N_2O在氧化不饱和烷烃时并未表现出优势。数值模拟结果表明,只有Aramco-Z可在整个研究工况下合理地预测当前实验结果。N_2O和C_2H_4之间并未发生直接化学交互作用,N_2O的添加对C_2H_3与O_2反应速率及活性自由基池浓度的抑制作用是其氧化能力弱于O_2的主要动力学机制。     

金属有机化合物化学气相淀积含钛硬质涂层的性能研究

在用文题淀积方法制备出氮化钛、碳氮化钛和碳氮氧化钛硬质涂层的基础上,用表面分析手段分别进行了成分、结构分析、形貌观察和硬度测定。结果表明:以二乙胺基钛为原料可分别在773K和973K淀积氮化钛和碳氮化钛涂层;用钛酸异丙酯和钛酸丁酯可分别在973K和1073K获得碳氮氧化钛涂层。所得的涂层表面光洁度高、与基体附着性好、硬度满足实用要求。相比于普通化学气相淀积方法,本法在制备硬质涂层上有两大优点:(1)淀积温度降低,扩大了基体的选用范围;(2)固溶体涂层的获得扩大了涂层的适用范围。     

硬质合金不重磨刀片氮化钛涂层小结

本文介绍了气相沉积氮化钛的原理,影响涂层质量的一些因素,并通过氮化钛涂层刀片的物理性能检验、切削试验等数据分析,与未涂层刀片进行比较,从而显示出涂层刀片的优越性。文中对氮化钛晶体的构造、性能、晶粒的生长、氮化钛涂层的结构以及对涂层质量的影响也作了简单的概述。     

用CVD法在陶瓷上沉积金色氨化钛装饰涂层

本实验实现了以 ＣＶＤ*法采用 ＴｉＣ１４、 ＮＨ３、 Ｎ２及 Ｈ２在陶瓷基体上产生金色的氨化钛涂层。适宜的沉积温度范围为８００～８５０℃。各气体反应物的流量比较小时，可以获得令人满意的、光亮的金色氨化钛涂层。陶瓷上沉积的金色涂层的组成接近化学计量的ＴｉＮ，即Ｎ／Ｔｉ原子比接近１：１。晶格常数ａ０＝４．２４１Ａ。光亮度达到亮金水平。由于氮化钛硬度高，金色氮化钛涂层比真金涂层具有较高的耐磨性，并且它的化学稳定性也高。     

磁控溅射TiN薄膜工艺参数对显微硬度的影响

测试了各种工艺参数下磁控溅射制备TiN薄膜的显微硬度，并研究了TiN薄膜硬度随偏压、N2流量及溅射功率的变化．实验结果表明：N2流量对薄膜性能和结构影响较大，随着N2流量的增加，氮化钛薄膜的硬度先急剧上升，到15mL／s时达到最大值，然后氮化钛薄膜硬度平缓下降，在无偏压的情况下，氮化钛薄膜的硬度很低，加偏压后，由于离子轰击作用，薄膜硬度增加，但过高的负偏压反而会降低氮化钛薄膜硬度．     

本底真空度对PVD/TiN涂层组织和性能的影响

采用物理气相沉积（PVD） TiN涂层的表面处理技术,对合金结构钢进行表面强化处理.分析了不同本底真空度下TiN涂层的硬度、膜基结合力以及涂层颗粒尺寸等.结果表明,本底真空度在7.8×10-3～ 10.0×10-2 Pa范围内,本底真空度与涂层颗粒尺寸成反比,与硬度和膜基结合力成正比.当其为7.8×10-3 Pa时进行30-40 min沉积的涂层,涂层硬度可达到1 878.63 HVo.1,结合力达到7.86 N.     

TiN/Si3N4界面结构对Ti-Si-N纳米晶复合膜力学性能的影响

采用多层膜模拟的方法研究了Ti-Si-N纳米晶复合膜中Si3N4界面相的存在方式，以探讨纳米晶复合膜的超硬机制。研究结果表明：Si3N4层厚对TiN／Si3N4多层膜的微结构和力学性能有重要影响。当Si3N4层厚小于0．7nm时，因TiN晶体的“模板效应”，原为非晶态的Si3N4晶化，并反过来促进TiN的晶体生长，从而使多层膜呈现TiN层和Si3N4层择优取向的共格外延生长。相应地，多层膜产生硬度和弹性模量升高的超硬效应，最高硬度和弹性模量分别为34．0GPa和352GPa．当层厚大于1．3nm后，Si3N4呈现非晶态，多层膜中TiN晶体的生长受到Si3N4非晶层的阻碍而形成纳米晶，薄膜的硬度和弹性模量亦随之下降。由此可得，Ti-Si-N纳米晶复合膜的强化与多层膜中2层不同模量调制层共格外延生长产生的超硬效应相同。     

医用不锈钢表面TiN薄膜的组织结构和力学性能研究

为改善医用不锈钢的耐磨性,采用反应磁控溅射在304不锈钢表面沉积了TiN薄膜,研究了Ti过渡层沉积时间对TiN薄膜微观结构和力学性能的影响。通过Ｘ射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪、FST1000型薄膜应力测试仪、HSR-2M摩擦磨损试验机和WS-2005型涂层附着力自动划痕仪对样品进行微观组织表征和力学性能测试。结果表明,当Ti过渡层沉积时间为20 min,Ti过渡层厚度为340 nm时,TiN薄膜结晶性最强,硬度和弹性模量达到最大值,分别为21.6 GPa和327.5 GPa,平均摩擦因数达到最小值0.45,临界载荷达到最大值24.7 N,TiN薄膜的力学性能、摩擦性能以及与基体的结合力达到最优。进一步延长Ti过渡层的沉积时间,TiN薄膜的柱状晶组织粗化、力学性能、摩擦性能以及与基体的结合力均降低。     

Si含量和基片温度对Ti-Si-N纳米复合薄膜的影响

通过多靶磁控反应溅射方法沉积了Ti-Si-N系纳米复合薄膜。采用电子能谱仪（EDS）、X－射线衍射（SRD）、透射电子显微镜（TEM）、X－射线光电子能谱（XPS）和显微硬度仪分析Ti-Si-N系薄膜的微观结构和力学性能，以及基片温度对薄膜微结构和硬度的影响。结果表明，薄膜中的Si以非晶Si3N4形式抑制TiN晶粒的生长，使之形成纳米晶甚至非晶；薄膜硬度在a(Si)=4.14%时达到最大值（36GPa），继续增加Si的含量，薄膜硬度逐渐降低。基片温度的提高减弱了Si3N4对TiN晶粒长大的抑制作用，因而高的沉积温度使薄膜呈现出硬度峰值略低和硬度降幅减缓的特征。     

沉积温度对TiN/SiN_x多层膜结构及力学性能的影响

采用反应磁控溅射方法,在不同沉积温度条件下制备了一系列多晶TiN/SiNx纳米多层膜,并用X射线衍射仪（XRD）、X射线反射仪（XRR）及纳米压痕仪（Nanoindenter）表征了材料的微观结构及力学性能。结果表明,沉积温度对多层膜的界面结构、择优取向及力学性能有显著影响：当沉积温度为室温时,多层膜的界面较高温条件下粗糙;而多层膜的择优取向在沉积温度为400℃时呈现强烈的TiN（200）织构;多层膜的硬度及弹性模量在室温至400℃温度范围内变化不大。     

电子束在动态混合沉积TiN中的作用

在三束动态混合离子注入机中，研究了电子束对动态混合沉积ＴｉＮ薄膜的硬度，结合力和膜层结构的影响。结果表明，电子束增强了离子束的反应活力，保持了混合过程中温度的均匀性，整个沉积膜层中形成了均匀分布的细纤维状ＴｉＮ晶粒，显著提高了膜层的韧性和结合力。     

多层耐磨硬涂层纳米力学性能评定新方法

阐述了利用纳米硬度计研究涂层纳米力学特性的纳米压痕方法以及涂层纳米力学特性、附着、断裂韧性的评定指标 ,分析了载荷P与压入深度h关系曲线和载荷P与压入深度平方h2 关系曲线的特征 ,并提出用P -h和P -h2 关系曲线完整描述涂层纳米力学特性的方法 P -h2 曲线与P -h曲线一道就可完整反映涂层界面失效、断裂失效的整个过程 应用该方法对化学气相沉积 (CVD)TiN/Ti(C ,N) /TiC/Ti(C ,N) /TiCTi(C ,N) /TiC七层耐磨硬涂层进行了研究 结果表明 ,其具有较高的硬度、韧性和耐磨性     

反应阴极弧镀过程中N_2流量与弧电流强度对TiN镀层的影响

研究了反应阴极弧镀过程中Ｎ２流量及弧电流强度对Ｔｉ阴极耗损率的影响，以及Ｎ２耗损与Ｔｉ阴极耗损间的关系，并对各种情况下的镀层进行结构分析。试验表明Ｔｉ阴极耗损率与Ｎ２流量有关，且在弧镀过程中，只要保持Ｎ２在真空室中有一定的压力，单位时间内Ｎ２耗损的原子数与Ｔｉ阳极耗损的原子数的比约为１：１．镀层沉积速度与结构取决于Ｎ２流量和弧电流强度。     

PEMSIP法Ti2N和TiN两相涂层工艺研究

介绍了等离子体增强磁控溅射离子镀ＴｉＮ涂层的工艺，组织结构和性能，研究了氮分压和靶功率对涂层相组成和性能的影响，讨论了Ｔｉ２Ｎ对涂层硬度的影响，实验结果表明，由Ｔｉ２Ｎ和ＴｉＮ两相组成的涂层硬度高，显著提高刀具耐用度。