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PVD纳米涂层致硬机理研究现状及发展 被引量:11
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作者 吴雁 王冰 +2 位作者 王犁 肖礼军 张而耕 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期90-97,119,共9页
从纳米多层涂层和纳米复合涂层两个角度总结了PVD纳米涂层的强化机制和涂层设计准则,提出了现有的涂层强化机制及涂层设计准则主要存在涂层强化机制适用性不足和理论性问题缺乏实验手段论证两个问题,并合理分析了问题存在的原因。从纳... 从纳米多层涂层和纳米复合涂层两个角度总结了PVD纳米涂层的强化机制和涂层设计准则,提出了现有的涂层强化机制及涂层设计准则主要存在涂层强化机制适用性不足和理论性问题缺乏实验手段论证两个问题,并合理分析了问题存在的原因。从纳米多层涂层和纳米复合涂层两个角度,综述了PVD纳米涂层致硬机理的国内外研究现状。研究现状表明,涂层强化机制和一些涂层表征实验在涂层致硬机理研究中扮演着重要的角色,研究者们根据涂层强化机制和必要的实验手段对涂层的致硬机理进行了分析。但是涂层强化机制并非涂层致硬机理研究中必不可少的工具,既存在用一种或多种涂层强化机制解释涂层致硬机理的情况,又存在未使用涂层强化机制去解释涂层致硬机理的情况。针对这种现象,分析了其存在的内因和外因。外因为涂层材料组合方式和实验研究变量不同;内因为涂层强化机制及设计准则不完善。最后结合PVD纳米涂层致硬机理研究现状存在的问题,本着完善涂层强化机制和设计准则的目的,对未来研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 纳米多层涂层 纳米复合涂层 致硬机理 强化机制 涂层设计准则 共格外延生长
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TiAlSiN/CrAlSiN纳米多层涂层刀具干切削TC4钛合金切削性能
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作者 刘杰 华俊芳 +2 位作者 段慧珍 易根苗 邓欣 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期103-109,共7页
钛合金因其化学活性和切削高温引起刀具磨损严重。刀具表面施加涂层是有效地延长刀具服役时间的方法。借助PVD阴极电弧蒸发技术,使用TiAlSi靶和CrAlSi靶交替叠加制成TiAlSiN/CrAlSiN纳米多层涂层刀具,并使用这种刀具分别切削常规钛合金... 钛合金因其化学活性和切削高温引起刀具磨损严重。刀具表面施加涂层是有效地延长刀具服役时间的方法。借助PVD阴极电弧蒸发技术,使用TiAlSi靶和CrAlSi靶交替叠加制成TiAlSiN/CrAlSiN纳米多层涂层刀具,并使用这种刀具分别切削常规钛合金和3D打印钛合金。所制成的TiAlSiN/CrAlSiN纳米多层涂层表现了较高的硬度;切削钛合金时,刀具的磨损形式表现为涂层剥离,前刀面月牙洼,后刀面均匀磨损和刀尖崩刃。引起刀具磨损的主因是粘结,其次是高温氧化。三个切削用量中,切削速度对切削力和切削温度的影响要远大于切削深度和进给量对二者的影响。与常规TC4相比,3D打印TC4因伸长率和硬度下降,弹性模量提高促使切削温度和切削力均低于常规TC4,刀具寿命相应的延长。 展开更多
关键词 纳米多层涂层 TiAlSiN/CrAlSiN 刀具磨损 钛合金 3D打印钛合金
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多弧离子镀制备纳米多层TiAlSiN涂层的性能研究 被引量:6
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作者 邹伶俐 《机械工程师》 2018年第8期98-100,共3页
采用多靶阴极电弧离子镀系统在硬质合金基体上沉积纳米多层结构的Ti Al Si N硬质涂层,该结构是通过Ti Al N涂层与Ti Si N涂层的交替叠加而制备的。实验同时制备了Ti Al N涂层、Ti Al Si N单层涂层与纳米多层涂层进行性能对比分析,用扫... 采用多靶阴极电弧离子镀系统在硬质合金基体上沉积纳米多层结构的Ti Al Si N硬质涂层,该结构是通过Ti Al N涂层与Ti Si N涂层的交替叠加而制备的。实验同时制备了Ti Al N涂层、Ti Al Si N单层涂层与纳米多层涂层进行性能对比分析,用扫描电镜(SEM)、EDS对涂层结构形貌及成分进行了分析,用划痕法和纳米压痕法分别对涂层的结合力与纳米硬度进行了测试,同时也测试了涂层在不锈钢车削上的性能表现。结果表明,Ti Al Si N纳米多层涂层硬度高达33 GPa,同时在不锈钢车削上以Ti Al Si N纳米多层涂层性能最优,而Ti Al Si N单层涂层性能最差。 展开更多
关键词 TiAlSiN TIALN 纳米多层涂层 不锈钢
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Inconel 718合金表面纳米多层CrAlN/CrN涂层的制备及高温摩擦学性能研究
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作者 宋宇涛 李春玲 +2 位作者 张淑珍 尚伦霖 张广安 《材料保护》 CAS CSCD 2023年第5期63-70,共8页
为提高Inconel 718合金的表面硬度和高温摩擦磨损性能,采用多弧离子镀技术在其表面制备CrAlN/CrN涂层。使用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪和划痕仪等对涂层的微观结构、力学性能进行分析表征。... 为提高Inconel 718合金的表面硬度和高温摩擦磨损性能,采用多弧离子镀技术在其表面制备CrAlN/CrN涂层。使用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪和划痕仪等对涂层的微观结构、力学性能进行分析表征。使用UMT摩擦磨损试验机测试涂层在室温、350℃和650℃下的摩擦性能,并对磨痕的形貌特征、元素分布和物相进行分析,分析涂层在不同温度下的摩擦磨损机制。结果表明:纳米多层CrAlN/CrN涂层微观结构致密,主要由fcc-CrN相组成,择优取向为(200)晶面;CrAlN/CrN涂层在Inconel 718合金表面具有良好的力学性能,其硬度和结合力分别为(29.3±1.2)GPa和70.4 N;涂层在室温和350℃下具有优异的耐磨性,磨损率分别低至1.5×10^(-6)mm^(3)/(N·m)和1.7×10^(-6)mm^(3)/(N·m),主导的磨损机制分别为磨粒磨损和疲劳磨损;650℃时涂层达到最低摩擦系数(0.33),但磨损率有所升高,主要表现为磨粒磨损。 展开更多
关键词 纳米多层 CrAlN/CrN涂层 微观结构 力学性能 高温摩擦学性能
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纳米Al_(2)O_(3)/TiO_(2)多层涂层的低温制备及其性能
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作者 卞凯 唐思文 +4 位作者 王睿 杨植富 张浩 刘骞 刘德顺 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期245-253,共9页
采用原子层沉积技术(ALD)在200℃低温条件下将纳米Al_(2)O_(3)/TiO_(2)多层涂层沉积在硬质合金刀具表面。利用扫描电镜SEM、划痕测试仪和三向测力仪以及数控机床等设备,对不同形式的纳米Al_(2)O_(3)/TiO_(2)多层涂层刀具的涂层-基体结... 采用原子层沉积技术(ALD)在200℃低温条件下将纳米Al_(2)O_(3)/TiO_(2)多层涂层沉积在硬质合金刀具表面。利用扫描电镜SEM、划痕测试仪和三向测力仪以及数控机床等设备,对不同形式的纳米Al_(2)O_(3)/TiO_(2)多层涂层刀具的涂层-基体结合力和切削性能等进行研究。结果表明,基于原子层沉积技术低温制备的纳米多层涂层刀具的涂层-基体结合强度高;涂层层数、涂层沉积顺序及涂层层厚比对纳米多层涂层刀具的切削力有不同程度的影响;纳米多层涂层刀具更适合高速切削,当切削速度大于2.33m/s时,纳米多层涂层刀具的切削力和摩擦因数呈下降趋势,表现出良好的切削性能,其中双层纳米涂层刀具的切削性能更好;在高速切削时,纳米多层涂层刀具表面摩擦因数比普通未涂层硬质合金刀具低,纳米Al_(2)O_(3)/TiO_(2)多层涂层能够有效改善刀具的黏结磨损,减少刀-屑粘黏现象和烫伤现象,能够改善刀具表面的耐磨损性能。 展开更多
关键词 原子层沉积 低温制备 纳米多层涂层 涂层-基体结合力 切削性能
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Mo含量对CrMoAlN薄膜微观结构和摩擦磨损性能的影响 被引量:10
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作者 楼白杨 王宇星 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期727-733,共7页
采用非平衡磁控溅射离子镀技术在M2工具钢和单晶Si表面沉积多元CrMoAlN纳米多层薄膜.利用EDS,SEM,XRD,XPS,纳米压痕仪和销盘磨损试验仪研究Mo含量对CrMoAlN薄膜成分、表面和截面形貌、相结构、化学价态、显微硬度和摩擦性能的影响.结果... 采用非平衡磁控溅射离子镀技术在M2工具钢和单晶Si表面沉积多元CrMoAlN纳米多层薄膜.利用EDS,SEM,XRD,XPS,纳米压痕仪和销盘磨损试验仪研究Mo含量对CrMoAlN薄膜成分、表面和截面形貌、相结构、化学价态、显微硬度和摩擦性能的影响.结果表明,不同Mo含量的CrMoAlN薄膜均为fcc结构,Mo代替了Cr Al N晶格中部分Cr或Al的位置,形成了以fcc-Cr N相为基础的CrMoAlN置换固溶体.随着Mo含量提高,CrMoAlN薄膜表面颗粒尺寸明显减小,截面柱状晶结构逐渐消失.CrMoAlN薄膜的显微硬度和弹性模量随着Mo含量的增加而提高,摩擦系数和磨损率随着Mo含量的提高而降低.Mo含量为19.47%(原子分数)时,显微硬度与弹性模量均达到最大值29.70 GPa和427.53 GPa,摩擦系数和磨损率达到最小值0.271和1.2×10-16m3/(N·m). 展开更多
关键词 CrMoAlN纳米多层薄膜 磁控溅射 微观结构 摩擦磨损性能
原文传递
南海海洋大气环境二硫化钼纳米多层薄膜摩擦学行为研究 被引量:9
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作者 商克栋 郑韶先 +4 位作者 鞠鹏飞 蒲吉斌 张广安 王立平 薛群基 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期417-429,共13页
MoS_2薄膜在湿热大气环境长期存储后,由于严重的氧化导致其摩擦学性能大幅劣化,通常表现出较高的摩擦系数和较短的使用寿命.为了改善MoS_2薄膜在湿热大气环境下的抗氧化和摩擦学性能,通过非平衡闭合场磁控溅射技术制备了MoS_2/Pb-Ti纳... MoS_2薄膜在湿热大气环境长期存储后,由于严重的氧化导致其摩擦学性能大幅劣化,通常表现出较高的摩擦系数和较短的使用寿命.为了改善MoS_2薄膜在湿热大气环境下的抗氧化和摩擦学性能,通过非平衡闭合场磁控溅射技术制备了MoS_2/Pb-Ti纳米多层薄膜,首次研究了MoS2纳米多层复合薄膜与纯MoS_2薄膜在恶劣的南海海洋大气环境暴露储存6个月后的薄膜成分、摩擦学性能的衍化行为.结果表明:与纯MoS_2薄膜相比,MoS_2/Pb-Ti纳米多层薄膜具有更好的抗湿热氧化性能,其摩擦学性能几乎未受到南海储存环境的影响,依然表现出较低的摩擦系数和磨损率.借助XRD、XPS、TEM和纳米压痕硬度等分析手段发现其摩擦学性能的大幅改善是由于薄膜中大量的异质界面对其晶面结构、薄膜致密性和机械性能的改善,以及Pb/Ti金属复合相对MoS_2氧化的抑制作用. 展开更多
关键词 Mo S2/Pb-Ti纳米多层薄膜 海洋大气环境 抗氧化性能 摩擦学性能
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TiSiN/Ag纳米多层涂层的抗菌及摩擦学性能研究 被引量:8
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作者 党超群 白雪冰 +2 位作者 李金龙 杨弋涛 陈建敏 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期1-10,共10页
采用多弧离子镀技术,在Ti-6Al-4V合金表面沉积TiSiN/Ag纳米多层涂层和TiSiN涂层,研究沉积涂层的结构、抗菌及摩擦学性能.利用X射线衍射仪(XRD),X射线光电子能谱仪(XPS)和透射电子显微镜(TEM)表征涂层的成分和结构,用纳米压痕仪测试涂层... 采用多弧离子镀技术,在Ti-6Al-4V合金表面沉积TiSiN/Ag纳米多层涂层和TiSiN涂层,研究沉积涂层的结构、抗菌及摩擦学性能.利用X射线衍射仪(XRD),X射线光电子能谱仪(XPS)和透射电子显微镜(TEM)表征涂层的成分和结构,用纳米压痕仪测试涂层的硬度.采用Rtec往复式摩擦磨损试验机对涂层在海水环境中的摩擦学性能进行研究,评价了涂层对大肠埃希氏菌和枯草芽孢杆菌的抗菌性能.结果表明:与TiSiN涂层相比,TiSiN/Ag多层涂层表现出较低的摩擦系数;两种涂层在海水中磨损率远小于Ti-6Al-4V基底,其中,TiSiN/Ag多层涂层比TiSiN涂层在海水环境中表现出较低的磨损率;对TiSiN/Ag多层涂层进行24 h抗菌试验后,该涂层对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌率分别达到99.98%和100%. 展开更多
关键词 TiSiN/Ag纳米多层涂层 多弧离子镀技术 TI-6AL-4V合金 抗菌涂层 摩擦学性能
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纳米多层复合镀层的力学性能研究 被引量:1
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作者 张兰 李磊 +2 位作者 马会中 李纳 蔡妮辛 《热加工工艺》 北大核心 2021年第20期100-104,共5页
铝合金是目前应用最为广泛的金属材料之一,但存在硬度低、耐磨性差等缺点而限制了其广泛的应用。为了提高铝合金的表面硬度及耐磨性,利用复合电沉积技术在7075铝合金表面制备了多层镍-铁/镍-铁-石墨烯复合镀层。研究了多层镍-铁/镍-铁-... 铝合金是目前应用最为广泛的金属材料之一,但存在硬度低、耐磨性差等缺点而限制了其广泛的应用。为了提高铝合金的表面硬度及耐磨性,利用复合电沉积技术在7075铝合金表面制备了多层镍-铁/镍-铁-石墨烯复合镀层。研究了多层镍-铁/镍-铁-石墨烯复合镀层结构配置及每层镀层厚度对复合镀层硬度、耐磨性能的影响。利用SEM、XRD对纳米多层复合镀层的微观形貌和相结构进行分析。结果表明:以镍-铁-石墨烯为顶层的三层纳米多层复合镀层的制备更利于铝合金硬度及耐磨性的改善,其硬度为铝合金硬度的3.95倍,而摩擦系数仅为0.2919。 展开更多
关键词 石墨烯 纳米多层复合镀层 耐磨性
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超硬多层薄膜的研究现状及展望 被引量:3
10
作者 李宁 宋绪丁 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2005年第7期31-35,共5页
超硬多层薄膜的性能随调制周期的变化而发生变化,在某一范围出现超模、超硬等异常效应。由于其潜在的实际应用价值及理论意义,超硬多层薄膜成为近年来人们研究的热点。综述了近年来国内外学者对超硬多层薄膜的研究结果,介绍了其超硬多... 超硬多层薄膜的性能随调制周期的变化而发生变化,在某一范围出现超模、超硬等异常效应。由于其潜在的实际应用价值及理论意义,超硬多层薄膜成为近年来人们研究的热点。综述了近年来国内外学者对超硬多层薄膜的研究结果,介绍了其超硬多层薄膜类型、主要性能特点以及制备工艺,并对未来的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 超硬多层薄膜 超晶格薄膜 纳米多层膜 类金刚石
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超硬纳微米PVD涂层技术在刀具领域的应用及研究进展 被引量:20
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作者 张而耕 朱州 张体波 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期89-96,108,共9页
介绍了物理气相沉积(PVD)技术的原理、特点和真空蒸镀、溅射镀和离子镀之间的优缺点,从二元涂层、多元涂层、多层涂层和纳米多层复合涂层等4种类别上介绍了PVD涂层技术在切削刀具上的广泛应用。在查阅和整理大量文献资料的基础上,也结... 介绍了物理气相沉积(PVD)技术的原理、特点和真空蒸镀、溅射镀和离子镀之间的优缺点,从二元涂层、多元涂层、多层涂层和纳米多层复合涂层等4种类别上介绍了PVD涂层技术在切削刀具上的广泛应用。在查阅和整理大量文献资料的基础上,也结合笔者多年从事PVD技术的研究与应用心得,从提高切削刀具的寿命这一重要角度出发,阐述了国内外超硬纳微米PVD涂层技术在切削刀具应用领域的研究进展,并对多元涂层、多层涂层及涂层的纳米化也进行了较为详细地论述。切削刀具表面采用物理气相沉积涂层技术能使刀具获得优异的综合性能,从而显著提高切削刀具的使用寿命,降低生产成本,大幅提高机械加工效率。最后展望了物理气相沉积涂层技术未来将在超硬切削(包括模具钢、淬硬钢等硬度超过HRC55以上的铣削加工)、难加工材料切削(包括高温合金、钛合金、不锈钢等)、石墨和碳纤维等复合材料加工和有色金属的高速切削加工(包括铝合金、铜合金、镍等)的广泛应用。 展开更多
关键词 物理气相沉积 二元涂层 多元涂层 单层梯度涂层 纳米多层涂层 切削刀具
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