TiAlN保护膜的制备及结构研究

用反应磁控溅射方法制备了ＴｉＡｌＮ薄膜，结构分析表明，当Ｔｉ的含量小于０．２５时，ＴｉＡｌＮ薄膜是Ａｌ基氮化物的闪锌矿结构，但晶格常数随Ｔｉ原子含量的增加而增大，Ｘ射线光电子能谱分析表明，ＴｉＡｌＮ薄膜有与ＡｌＮ和ＴｉＮ不同的电子结构特征。     

电弧离子镀TiN TiAlN薄膜的制备及高温退火研究

利用电弧离子镀技术在不锈钢衬底上沉积了ＴｉＮ,ＴｉＡｌＮ薄膜,并对两种样品分别在大气环境下进行了高温退火。退火前后都做了Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）谱及硬度测量,发现退火后ＴｉＡｌＮ薄膜表面出现Ａｌ２Ｏ３层,该层的出现使ＴｉＡｌＮ薄膜的高温特性大大好于ＴｉＮ涂层,在机械工业中将会有广泛的应用前景。     

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．     

Al含量对（Ti,Al）N薄膜表面脆性的影响

利用刚性球体压入法测定了（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ薄膜的表面脆性。试验结果表明：随着薄膜中Ａｌ含量的增加（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ薄膜的表面脆性不断降低，当Ａｌ含量在２２．５％－３０％的范围内时薄膜的表面脆性最低，此后随着Ａｌ含量的进一步增加薄膜的表面脆性又呈上升的趋势。对薄膜中的残余应力的计算结果表明，随着Ａｌ含量的增加，残余应务呈先降后升的趋势。基于薄膜中残余应力的变化，合理地解释了Ａｌ含量对（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ薄膜     

对向靶反应溅射制备AlN薄膜的结构及物性

用对向靶反应溅射制备的ＡｌＮ薄膜,高气压为取向,低气压下为取向,精确测量ＸＲＤ衍射峰位可看出ＡｌＮ薄膜有较大应力。对硬度的测量发现ＡｌＮ薄膜硬度较大,取向对硬度没有影响。     

Ti和AlN陶瓷的界面反应

采用电子束蒸发的方法在抛光的２００℃ＡｌＮ陶瓷衬底上淀积厚度为２００ｎｍ的Ｔｉ膜，并在高真空中退火．利用二次离子质谱（ＳＩＭＳ）、卢瑟福背散射谱（ＲＢＳ）、俄歇电子能谱（ＡＥＳ）和Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）技术，研究了从２００～８５０℃温区内Ｔｉ与ＡｌＮ的固相界面反应，给出了界面组分分布随退火温度和时间的变化关系．在界面区发现了三元铝化物并观测到铝化物产生与发展过程．指出铝化物由Ｔｉ－Ａｌ二元和Ｔｉ－Ａｌ－Ｎ三元化合物组成．最后利用热力学理论对实验结果进行了解释     

机械合金化制备γ—TiAl＋Ti2AlNl纳米复合材料

研究了Ｔｉ５０Ａｌ５０混合粉末在氮气氛的机械合金化过程，球磨３０ｈ后Ｔｉ５０Ａｌ５０混合粉末已形成非晶合金；经适当的热处理，可原位形成纳米复合材料γ－ＴｉＡｌ＋Ｔｉ２ＡｌＮ。     

铝对FeN薄膜结构和磁学特性的影响

铝的添加使ＦｅＮ薄膜变成非晶，并在ＦｅＡｌＮ薄膜中形成某些柱状物，材料粒度变小，ＦｅＡｌＮ薄膜矫顽力也变小．多层膜的效果，阻断了微粒沿垂直于膜面方向的生长，从而进一步降低其矫顽力．同时铝的添加，也增加了样品饱和磁化强度的热稳定性．     

气体放电增强准分子激光溅射反应沉积 AlN 膜

使用氦气放电增强准分子激光溅射反应沉积了ＡｌＮ薄膜．讨论了脉冲能量密度、氮气放电、基底温度等因素对膜的性能的影响．实验结果发现,当ＤＥ＝１．０Ｊｃｍ－２,ＰＮ２＝１００×１３３．３３Ｐａ,Ｔｓｕｂ＝２００℃,Ｖ＝６５０Ｖ,ｆ＝５Ｈｚ,ｄＳ－Ｔ＝４ｃｍ时,高质量的ＡｌＮ薄膜被成功沉积于Ｓｉ（１００）基片上．Ｘ射线衍射和光谱分析表明,所制备的薄膜是具有高取向性的ＡｌＮ（１００）多晶膜,禁带宽度约为６．２ｅＶ．     

基片温度对Cu—TiC复合薄膜的影响

研究了基片温度对Ｃｕ－ＴｉＣ复合薄膜的影响。Ｃｕ－ＴｉＣ复合薄膜采用多靶磁控溅射仪制备。测定了薄膜的显微硬度及电阻率，并利用ＸＲＤ，ＳＥＭ，ＥＤＡＸ和ＴＥＭ研究了薄膜结构。结果表明，随基片温度的提高，Ｃｕ－ＴｉＣ复合薄膜中ＴｉＣ含量增加，Ｃｕ和ＴｉＣ的晶化逐步完善。     

金属陶瓷基体特性对TiAlN涂层微观结构和性能的影响

Ti(C,N)基金属陶瓷是以 TiC、TiN、Ti(C,N)等为基,Ni/Co为粘结剂,并添加 WC、Mo₂C、TaC、VC 等碳化物改善其组织性能,采用粉末冶金方法制备的多相固体材料,具有高红硬性、高耐磨性、低摩擦系数和低热导率,高的化学稳定性等优点。Ti(C,N)基金属陶瓷刀具对高速加工中软钢有很大的优越性:被加工工件表面尺寸精度和光洁度高,可实现以车代磨。在切削加工中,刀具的性能对加工表面质量和加工效率有着重大的影响。涂层具有高的耐磨性、耐热性、高的化学稳定性等优点,可使切削刀具的使用寿命大幅度提高。当前80%–90%以上的切削刀具都会涂层,而这些涂层工艺主要是针对硬质合金而设计的。金属陶瓷被视为硬质合金未来最有潜力的替代品。要实现Ti(C,N)基金属陶瓷对硬质合金的替代,Ti(C,N)基金属陶瓷的可涂层性、涂层过程中的生长机理以及金属陶瓷基体与涂层的匹配性需要系统的研究。涂层与基体材料两者总是相互影响,基体的化学成分与结构会直接影响涂层的形核生长,而涂层的结合强度与硬度等性能直接决定了涂层能否被运用。鉴于此,本文制备了不同WC含量的TiAlN涂层金属陶瓷,并采用微观组织观察、结合强度与纳米压痕检测和切削加工试验研究了不同WC含量的金属陶瓷基体对TiAlN涂层的微观结构与性能的影响。结果表明沉积在不同基体上的TiAlN涂层具有柱状晶粒结构。且随着WC的增加,TiAlN的强度比I₍₁₁₁₎/I₍₂₀₀₎和附着力逐渐增大。当基体中没有WC时,TiAlN涂层的择优取向为（200）晶面。 随着WC的加入,TiAlN涂层的择优取向变为(111)和(200)晶面。涂层与基体的结合强度最大的区别在于基体的微观结构和成分。含15wt% WC的金属陶瓷基体涂层的H/E和H3/E2最高,耐磨性最好。     

固态NaCl诱导的TiAlN多层涂层热腐蚀行为研究

采用高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)技术耦合多弧离子镀技术,在钛合金和304不锈钢基体表面沉积高致密TiAlN/Me多层纳米复合膜层,通过SEM、XRD、XPS等方法对涂层的宏微观结构进行表征,在500 ℃高温的固态盐膜环境下,研究不同金属子层种类对涂层高温热腐蚀能力的影响规律．结果表明:TiAlN/Ti多层涂层孔隙率低至0.049 %,以点蚀为主要腐蚀形式的涂层热腐蚀面积占比为2.948%,分别达到304不锈钢和Ti-6Al-4V钛合金基体耐腐蚀能力的24.046和23.041倍．TiAlN/TiAl涂层由于涂层表面缺陷和层间缺陷分布广泛,涂层腐蚀面积占比达到67.090 %．TiAlN/Ti比TiAlN/TiAl多层纳米复合膜层有更优的高温热腐蚀性能．      

Structure design of gradient hard coatings on YG8 and their residual stress analysis by ANSYS

A structure of gradient hard coatings ( Ti, TiN, TiCN and TiAlN) is designed, and residual stress is simulated by a finite element method with ANSYS.The influence of the realistic situation including load and temperature on the residual stress of the coatings is investigated.Simulated re-sults show that the realistic situation strongly affects the residual stress.To be specific, i) The main residual stress concentrates on the coatings prepared on YG8 substrate, and the residual stress and its gradient of the coatings are bigger than that of the substrate; ii) TiAlN and TiCN coatings have better resistance compression than that of TiN coatings in the same condition; iii ) The improved multilayer structure of the gradient hard coatings produces weaker residual stress but higher anti-pressure of the substrate.     

Mn掺杂PBST薄膜的溶胶-凝胶工艺制备及介电调谐性能

采用溶胶-凝胶工艺在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Mn掺杂的钛酸锶铅钡PBST铁电薄膜.探讨了掺杂后PBST薄膜的微观结构及其铁介电性能.实验结果表明:随着Mn的掺杂量的增加,PBST薄膜的晶化质量变好,介电常数、介电损耗和调谐量均有减小的趋势,其优值因子有显著的提高.在测定频率为1 MHz下,掺杂后的PBST薄膜介电常数和介电损耗呈下降趋势,薄膜的介电常数从未掺杂的1 250降低至掺杂后的610,同时介电损耗由0.095减小到0.033,当Mn为J4 mol％时,有最小的介电损耗0.033,虽然调谐量不是最高的,但有最大的优值因子(FOM),其微波介电综合性能有所改善.     

新型存储材料BIT铁电薄膜B位双掺杂初探

利用化学溶液沉积法，在Pt／Ti／SiO2／Si（100）基底上和700℃条件下分别制备了Nd和（Al，Sc）共掺杂的钛酸铋薄膜（Bi3.15，Nd0.85）（Ti3-x（Alx，scx））O12[记做BNT（AI（x），sc（x））]（x=0．015，0．030，0．045，0．060），并进行了这一系列薄膜的微结构、表面形貌、铁电等特性的研究．发现当掺杂含量为x=0．030时，薄膜具有较高的剩余极化强度（2Pr=24．80／2C／cm2）．讨论了相关的物理机制．     

Effects of helium on titanium films and the helium diffusion

Using direct current-magnetron sputtering, Helium-trapped Ti films with a He/Ar mixture was studied. The relative helium content, helium depth profiles for the Ti films and crystallization capacity were analyzed by Enhanced Proton Backscattering Spectrometry （EPBS） and X-ray diffraction （XRD）. It was found that helium diffusion enhanced as more helium trapping into Ti films, and the He holding ratios were 95.9%, 94.9%, 93.9%, 82.8% when the Ti films with the He/Ti of concentrations of 9.7 at.%, 19.5 at.%, 19.7 at.%, 48.3 at.% were measured again 4 months later, respectively. The diffraction peaks became weak and wider, the peak of （002） plane was shifted to smaller diffraction angles and the relevant interplanar spacing d（hk,） increased gradually as more helium trapping into Ti films. The main peak was made trending to the （101） plane by both higher deposition temperature and more helium trapping.     

40Cr表面TiAlN/TiN复合镀层的滑动摩擦试验分析

采用多弧离子镀工艺在40Cr表面制备了TiAlN/TiN复合镀膜,利用UMT-2摩擦磨损实验机考察了TiAlN/TiN膜层的承载能力和摩擦学性能,通过扫描电子显微镜观察了磨损试件的表面形貌,应用X射线能谱仪分析了磨痕中心区元素及其含量,通过40Cr基体和TiAlN/TiN膜在摩擦系数和磨损量方面的比较来评价TiAlN/TiN复合膜层的摩擦学性能。结果表明:TiAlN/TiN涂层与基体间的结合力是影响涂层承载能力的主要因素之一,TiAlN/TiN复合镀层的摩擦学性能优于40Cr基体,TiAlN/TiN复合镀层的减摩、耐磨性能优越,并能成功地抵抗磨粒磨损和粘着磨损。     

氮气流量对复合离子镀TiAlN薄膜性能的影响

利用电弧离子镀和磁控溅射相结合的复合镀技术,在300 V偏压、不同氮气流量下制备了一系列TiAlN薄膜.利用XP-2台阶仪、XRD、SEM和纳米力学测试系统分别对薄膜的沉积速率、晶体结构、表面形貌、硬度和弹性模量等进行测试和分析.实验结果表明:随着氮气流量的增大,薄膜的表面质量逐渐提高,薄膜的硬度和弹性模量均随氮气流量的增大呈现出先增加后减小的变化趋势.     

Mg掺杂Ba（Zr0．25Ti0．75）O3薄膜的介电调谐性能

采用溶胶凝胶工艺,在Pt／Ti／SiO2／Si衬底制备了Mg掺杂Ba（Zr0．25Ti0．75）O3（BZT）薄膜．利用X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）分析测定了物相微结构和薄膜表面形貌,研究了Mg掺杂含量对BZT微结构和介电调谐性能的影响．结果表明Mg掺杂BZT使薄膜表面粗糙度、晶粒尺寸、介电常量、介电损耗和调谐量都降低;5mol％Mg掺杂BZT薄膜有最大的优值因子为16．3,其介电常数、介电损耗和调谐量分别为289．5、0．016和26．8％．     

奥氏体不锈钢钻削变形系数的实验研究

以奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti为工件材料,应用最新研制的涂层钻头进行大量切削实验,研究钻削参数对变形系数的影响以及变形系数与轴向力、转矩和钻削温度之间的关系．结果表明,不锈钢钻削变形系数反应了轴向力的变化趋势．实验还揭示了奥氏体不锈钢钻削加工中切削速度和进给量的变化对变形系数的影响规律．研究结果为奥氏体不锈钢钻削刀具选择及其参数的优化提供了依据．