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沉积温度对高功率脉冲磁控溅射AlCrSiN涂层结构和性能的影响 被引量：9
1
作者 王铁钢 李柏松 +3 位作者 张姣姣 唐宽瑜 刘艳梅 姜肃猛 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2578-2584,共7页
采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在不同沉积温度下制备了Al-Cr-Si-N涂层。系统研究了沉积温度对涂层结构、成分、显微形貌、力学和摩擦学性能的影响。结果表明:随着沉积温度由100℃升至350℃,涂层内部开始由非晶向纳米晶转化,300℃... 采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在不同沉积温度下制备了Al-Cr-Si-N涂层。系统研究了沉积温度对涂层结构、成分、显微形貌、力学和摩擦学性能的影响。结果表明:随着沉积温度由100℃升至350℃,涂层内部开始由非晶向纳米晶转化,300℃时出现fcc-AlN相;涂层平整性和致密性逐步改善,膜/基结合强度逐渐提高,在300℃达到最大值77 N,但温度继续升高至350℃时,严重的轰击刻蚀作用使临界载荷骤降至25 N;涂层硬度逐渐增加,在350℃达到最大值19.4GPa;涂层内应力整体呈下降趋势,由–0.8 GPa逐渐降低至–0.4 GPa左右。 展开更多
关键词 HIPIMS alcrsin涂层 沉积温度 力学性能 摩擦系数
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脉冲偏压占空比对电弧离子镀AlCrSiN涂层结构和性能的影响
2
作者 白乌力吉 刘艳梅 +4 位作者 张蕊 王重阳 许梦娇 尹霜 王铁钢 《天津职业技术师范大学学报》 2024年第1期1-7,共7页
为优化电弧离子镀AlCrSiN涂层的制备工艺,获得最佳的脉冲偏压占空比,采用全自动脉冲电弧离子镀技术,在不同脉冲偏压占空比下分别制备AlCrSiN涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、划痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机等对涂层物... 为优化电弧离子镀AlCrSiN涂层的制备工艺,获得最佳的脉冲偏压占空比,采用全自动脉冲电弧离子镀技术,在不同脉冲偏压占空比下分别制备AlCrSiN涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、划痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机等对涂层物相组成、表面形貌、力学性能及摩擦学行为进行表征。结果表明:当脉冲偏压占空比从60%上升到80%时,制备的AlCrSiN涂层表面微坑缺陷和大颗粒数量逐渐减少,涂层结构变得更加致密;当脉冲偏压占空比增大到90%时,涂层表面粗糙度增加。当脉冲偏压占空比为70%时,AlCrSiN涂层硬度最高,约为11.35 GPa;当脉冲偏压占空比为80%时,涂层临界载荷Lc3达最大值98.5 N。当脉冲偏压占空比为80%时,涂层摩擦系数最低,约为0.50。涂层磨损率随脉冲偏压占空比增加,先上升后下降,当脉冲偏压占空比为60%时,制备的AlCrSiN涂层磨损率最低,约3.21×10^(-3)μm^(3)/(N·μm)。经比较,当脉冲偏压占空比为70%时,制备的涂层具有最佳的综合性能。 展开更多
关键词 全自动电弧离子镀 alcrsin涂层 脉冲偏压占空比 微观结构 力学性能 摩擦性能
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沉积温度对电弧离子镀AlCrSiN涂层的影响 被引量：2
3
作者 刘艳梅 张蕊 +5 位作者 朱强 王重阳 白乌力吉 曹凤婷 范其香 王铁钢 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期149-157,共9页
目的优化涂层制备工艺,改善AlCrSiN涂层的力学及摩擦性能。方法采用可调节磁场强度的新型电弧离子镀技术,在不同沉积温度下研制AlCrSiN涂层。利用XRD及SEM分析AlCrSiN涂层的相结构、截面形貌,借助纳米压痕仪、划痕测试仪、高温摩擦磨损... 目的优化涂层制备工艺,改善AlCrSiN涂层的力学及摩擦性能。方法采用可调节磁场强度的新型电弧离子镀技术,在不同沉积温度下研制AlCrSiN涂层。利用XRD及SEM分析AlCrSiN涂层的相结构、截面形貌,借助纳米压痕仪、划痕测试仪、高温摩擦磨损试验机以及台阶仪测试AlCrSiN涂层硬度、膜/基结合强度以及摩擦磨损性能。系统分析沉积温度对AlCrSiN涂层的成分分布、微观结构演变、力学性能的影响,并研究沉积温度对AlCrSiN涂层摩擦磨损性能的影响规律及磨损机制。结果随着沉积温度逐渐升高,涂层吸附原子的活性增强,涂层沉积速率出现先上升、再下降的趋势。随着沉积温度升高,涂层中的Cr2N相逐渐替代CrN相,且hcp-AlN相沿(11■0)晶面择优生长。各沉积温度下,AlCrSiN涂层均与单晶硅片基体表面结合良好,且具有良好的致密性。沉积温度的升高,增强了原子的扩散能力,致使晶粒尺寸增大。随着沉积温度升高,涂层的硬度及弹性模量均呈上升趋势,而H/E、H3/E*2均先升高、后降低,涂层膜/基结合强度逐渐增大。当沉积温度为350℃时,所制备的AlCrSiN涂层特征值H/E、H3/E*2最高,此时涂层的耐磨性能最佳;当沉积温度升至450℃时,涂层的纳米硬度最大,约为25.59 GPa,弹性模量也最大,为501.76 GPa,涂层的结合强度最高,为121.9 N。结论通过改变沉积温度,调控AlCrSiN涂层的微观结构,制备的AlCrSiN涂层均较为致密,无明显孔洞等缺陷。AlCrSiN涂层结合强度整体上处于较高水平,并表现出较好的耐磨性能。当沉积温度为350℃时,涂层摩擦系数最低,H/E和H3/E*2均达到最大值,此时涂层的耐磨损性能最佳。 展开更多
关键词 电弧离子镀 alcrsin涂层 沉积温度 摩擦磨损 力学性能
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AlCrSiN涂层刀具干车削Ti-6Al-4V钛合金的切削性能研究 被引量：4
4
作者 刘杰 朱水生 +1 位作者 肖晓兰 邓欣 《广东工业大学学报》 CAS 2021年第2期99-106,共8页
使用未涂层的和AlCrSiN涂层的硬质合金车刀片以3种切削速度干式车削Ti-6Al-4V钛合金。研究发现AlCrSiN涂层刀片的切削寿命在各切削速度下都超过无涂层刀片,而切削力、切削温度和工件表面粗糙度3项指标均低于无涂层刀具,说明AlCrSiN涂层... 使用未涂层的和AlCrSiN涂层的硬质合金车刀片以3种切削速度干式车削Ti-6Al-4V钛合金。研究发现AlCrSiN涂层刀片的切削寿命在各切削速度下都超过无涂层刀片,而切削力、切削温度和工件表面粗糙度3项指标均低于无涂层刀具,说明AlCrSiN涂层能够有效地保护基体从而维持刀具的锋利度。2种刀具在切削过程中均出现切削力先上升后下降的现象,这与二者高温下产生的润滑氧化物有关。切削温度和工件粗糙度都与后刀面磨损量有正相关关系,即随着后刀面磨损量的增加,温度和粗糙度都随之增加,但温度的增加还与前刀面第一变形区塑性变形增大,热量增加有关。另外,2种刀具产生的切屑尺寸、颜色、锯齿频率也证明了AlCrSiN涂层刀具磨损较慢,切削温度较低。 展开更多
关键词 alcrsin涂层 TI-6AL-4V 切削力 切削温度 粗糙度 刀具磨损
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基体偏压对AlCrSiN涂层结构及力学性能的影响 被引量：2
5
作者 唐明 代明江 +4 位作者 韦春贝 邱万奇 林松盛 侯惠君 李洪 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第18期3099-3103,共5页
AlCrSiN涂层因具有高硬度、优异的耐磨损性及抗高温氧化性而备受关注。为提高AlCrSiN涂层的性能,采用电弧离子镀技术制备了AlCrSiN涂层,研究了基体偏压对AlCrSiN涂层微观组织及力学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(S... AlCrSiN涂层因具有高硬度、优异的耐磨损性及抗高温氧化性而备受关注。为提高AlCrSiN涂层的性能,采用电弧离子镀技术制备了AlCrSiN涂层,研究了基体偏压对AlCrSiN涂层微观组织及力学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、划痕仪及球-盘式摩擦磨损试验机对AlCrSiN涂层的表面形貌、物相组成和力学性能进行表征。研究结果表明:不同基体偏压的AlCrSiN涂层具有B1-NaCl晶体结构和无柱状晶结构;适当提高基体偏压,可细化AlCrSiN涂层的晶粒,提高涂层的表面质量及致密性,从而提高涂层的性能;基体偏压为150V的涂层致密性最好,具有更高的硬度(3 430HV)、结合力(76N)及更好的耐磨损性能。 展开更多
关键词 电弧离子镀 基体偏压 alcrsin涂层 力学性能
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过渡层TiAlN的力学性能与微观结构对AlCrSiN涂层宏观力学性能的影响 被引量：3
6
作者 李加林 赵学书 +2 位作者 宋宏甲 钟向丽 王金斌 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期41-48,共8页
AlCrSiN多元硬质涂层具有优异的力学性能,在刀具领域有广泛应用前景。然而,如何在基底上制备出力学性能优异的AlCrSiN涂层有待进一步研究。基于电弧离子镀技术,在硬质合金基底上沉积了不同Ti/Al原子比的TiAlN过渡层,并在其上沉积了AlCr... AlCrSiN多元硬质涂层具有优异的力学性能,在刀具领域有广泛应用前景。然而,如何在基底上制备出力学性能优异的AlCrSiN涂层有待进一步研究。基于电弧离子镀技术,在硬质合金基底上沉积了不同Ti/Al原子比的TiAlN过渡层,并在其上沉积了AlCrSiN涂层,研究了过渡层TiAlN的微观结构(晶面取向、晶粒尺寸、致密度等)对功能层AlCrSiN力学性能的影响。Ti-Al-N固溶相的择优取向为(200)。随着Ti含量的增加,(200)衍射峰宽化,晶粒细化,致密程度提高,硬度增加。Ti/Al原子比为2.75时,TiAlN晶粒尺寸为9.549nm,其上制备的AlCrSiN硬度值达到3139.6HV,并且涂层与基底间的结合力高达92N。细化(200)取向的TiAlN过渡层晶粒可以有效提高其上AlCrSiN涂层的硬度以及涂层与硬质合金基底的结合力。研究成果对提高功能层AlCrSiN的力学性能及涂层刀具的寿命有一定的指导意义。 展开更多
关键词 Ti/Al原子比 TiAlN/alcrsin涂层 晶粒尺寸 过渡层 结合力
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AlTiSiN/AlCrSiN纳米多层复合涂层的结构及性能研究 被引量：4
7
作者 杨兵 刘琰 +5 位作者 刘辉东 罗畅 万强 蔡耀 陈浩 陈燕鸣 《中南民族大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第3期13-16,共4页
以AlTiSi合金和AlCrSi合金为靶材料,采用阴极电弧离子镀技术在单晶硅、硬质合金基底上沉积AlTiSiN/AlCrSiN纳米晶多层复合涂层,系统研究了氮气压强变化对AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层结构和力学性能的影响.利用扫描电镜和X射线衍射仪分析了... 以AlTiSi合金和AlCrSi合金为靶材料,采用阴极电弧离子镀技术在单晶硅、硬质合金基底上沉积AlTiSiN/AlCrSiN纳米晶多层复合涂层,系统研究了氮气压强变化对AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层结构和力学性能的影响.利用扫描电镜和X射线衍射仪分析了涂层的形貌和相结构,用显微硬度计和摩擦磨损仪测量了涂层显微硬度和摩擦系数.结果表明:氮气压强对涂层微结构和性能具有较大影响,涂层是以NaCl型TiN和CrN相结构为主的多晶材料.由于多元素掺杂导致复合涂层的衍射峰与纯TiN和CrN衍射峰位相比发生一定的偏移.随着氮气压强的增大,涂层的衍射峰强度逐渐降低并宽化,说明随着氮气压强的增大晶粒尺寸减小.涂层表面的颗粒污染和沉积气压密切相关,随气压增加污染颗粒尺寸逐步减少,涂层表面粗糙度降低;当氮气压从2.0Pa增加到4.0Pa时涂层的硬度值由2437.9HK逐渐增大至3221.5HK;涂层摩擦学性能也和氮气压密切相关,当氮气压强低于3.0Pa时,平均摩擦系数约0.410;而在氮气压强高于3.0Pa后,平均摩擦系数逐渐降至0.258. 展开更多
关键词 电弧离子镀 AlTiSiN/alcrsin复合涂层 氮气压强 显微硬度 摩擦系数
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真空热处理强化AlCrSiN/Mo涂层研究 被引量：1
8
作者 李壮 刘艳梅 +3 位作者 朱建博 蒙德强 曹凤婷 王铁钢 《天津职业技术师范大学学报》 2021年第4期6-13,共8页
采用复合脉冲磁控溅射技术沉积AlCrSiN/Mo涂层,并利用真空热处理方式改善涂层微观结构和性能。利用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、应力测试仪、摩擦磨损试验机分别对沉积态、600℃、700℃、800℃、900℃真空热处理后的AlCrSiN/Mo... 采用复合脉冲磁控溅射技术沉积AlCrSiN/Mo涂层,并利用真空热处理方式改善涂层微观结构和性能。利用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、应力测试仪、摩擦磨损试验机分别对沉积态、600℃、700℃、800℃、900℃真空热处理后的AlCrSiN/Mo涂层元素成分、微观结构、力学性能及摩擦磨损性能进行测试。实验结果表明:经真空热处理后,AlCrSiN/Mo涂层仍保持nc-(Al,Cr,Mo)N/a-Si_(3)N_(4)的纳米复合结构,并沿(200)晶面择优生长,涂层中hcp-AlN相消失;涂层表面颗粒生长更加充分,组织结构更加致密,孔隙率减少;硬度、韧性及残余应力均有所增加,临界载荷下降,耐磨性能得到一定改善。当热处理温度达到900℃时,涂层表现出最好的综合性能,硬度H高达17.60 GPa,表面质量最佳,摩擦系数和磨损率最低,分别为0.61和1.69×10^(-3)μm^(3)/(N·μm),此时H/E和H^(3)/E^(*2)最高。 展开更多
关键词 复合磁控溅射 alcrsin/Mo涂层 真空热处理 微观结构 力学性能 摩擦学性能
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