钽过渡层上非晶碳膜对不同基体性能改善的研究
发布时间：2021-02-24 12:03
非晶碳膜具有一系列优异的性能,如高的硬度、低的摩擦系数、优异的耐腐蚀性、良好的生物相容性和绝缘性以及较宽的禁带宽度,在机械、光学、电学、生物、装饰等领域具有广阔的应用前景。但它的性能受其与基体材料的结合影响较大,基体材料的热膨胀系数及与碳间的成键作用决定了薄膜与基体间的结合力大小,进而影响了碳膜的改性作用。一般可以通过制备过渡层或梯度层的办法来改善非晶碳膜与基体间的结合力大小。Ta为亲碳元素,做过渡层可以实现过渡层与非晶碳膜的良好结合。同时,采用双辉等离子合金化技术在金属基体表面制备Ta过渡层,Ta和基体之间为冶金结合,结合强度较高。因此,本文通过双辉等离子合金化技术制备并优化钽过渡层,研究了不同合金化时间下Ta过渡层对非晶碳膜与不同基体（铜、Ti6Al4V合金和304不锈钢）间的结合方式、结合强度及其摩擦学性能的影响。研究主要结果如下:（1）对于铜基体,a-C/Ta/Cu样品的表面形貌以胞状为主,随着Ta合金化时间的延长,过渡层厚度的增加,样品的表面的胞状突起半径增加,非晶碳膜与基体之间的结合强度逐渐降低,样品的摩擦系数逐渐降低,磨损率降低,耐磨性增加。合金化时间为60 min时,过...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 非晶碳膜的结构和性能
1.1.1 非晶碳膜的结构
1.1.2 非晶碳膜的制备方法
1.1.3 非晶碳膜的性能与应用
1.2 非晶碳膜的研究现状
1.2.1 改善膜基结合力方面的研究进展
1.3 双辉等离子合金化技术
1.4 Ta过渡层的设计
1.5 课题提出
第二章 实验方法及表征
2.1 实验材料
2.2 实验设备
2.2.1 双辉等离子合金化设备
2.2.2 磁控溅射设备
2.3 工艺参数
2.3.1 双辉等离子合金化工艺参数
2.3.2 磁控溅射工艺参数
2.4 实验过程
2.4.1 双辉等离子合金化实验过程
2.4.2 磁控溅射实验过程
2.5 表征方法及性能测试
2.5.1 结构表征
2.5.2 性能测试
第三章 钽过渡层对铜基体表面非晶碳膜的结合性能和摩擦学性能的影响
3.1 形貌及成分分析
3.2 相结构分析
3.3 XPS分析
3.4 Cu基体与非晶碳膜的结合强度
3.5 a-C/Ta/Cu的摩擦学性能
3.6 本章小结
第四章 钽过渡层对Ti6Al4V合金基体表面非晶碳膜的结合性能和摩擦学性能的影响
4.1 形貌及成分分析
4.2 相结构分析
4.3 Ti6Al4V合金基体与非晶碳膜结合强度
4.4 a-C/Ta/Ti6Al4V的摩擦学性能
4.5 本章小结
第五章 钽过渡层对304不锈钢基体表面非晶碳膜的结合性能和摩擦学性能的影响
5.1 形貌及成分分析
5.2 相结构分析
5.3 304 不锈钢基体与非晶碳膜结合强度
5.4 a-C/Ta/304 不锈钢的摩擦学性能
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 实验结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]γ-TiAl合金表面TiC渗镀层的摩擦磨损性能[J]. 王洪孔,郑可,高洁,于盛旺,黑鸿君,贺志勇. 中国表面工程. 2018(06)
[2]溅射靶功率对类金刚石碳薄膜的结构和性能影响[J]. 周升国,刘正兵,刘龙,马利秋. 超硬材料工程. 2015(04)
[3]铜基体上超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的摩擦磨损性能[J]. 刘建金,崔照雯,李斌,王大峰,贾成厂. 粉末冶金技术. 2014(03)
[4]γ-TiAl合金表面Cr-W共渗合金层的摩擦磨损性能研究[J]. 魏祥飞,张平则,魏东博,陈小虎,王琼,王若男. 金属学报. 2013(11)
[5]采用双层辉光等离子表面合金化技术在Q235钢表面制备钽改性层及其耐蚀性[J]. 王若男,张平则,毕强,魏东博,陈小虎. 机械工程材料. 2013(09)
[6]磁控溅射技术及其发展[J]. 李芬,朱颖,李刘合,卢求元,朱剑豪. 真空电子技术. 2011(03)
[7]生物医用镍钛合金表面钽涂层腐蚀行为研究[J]. 尹大宇,朱锦宇,段永宏,李矛,韩建业,朱庆生. 华南国防医学杂志. 2011(01)
[8]钛合金表面原位合成TiN渗镀层摩擦性能研究[J]. 应峰,缪强,黄俊,周静. 金属热处理. 2009(09)
[9]双层辉光等离子表面冶金技术[J]. 徐重,张艳梅,张平则,贺志勇,高原. 热处理. 2009(01)
[10]Ta-C化合反应生成TaC的过程[J]. 闫志巧,熊翔,肖鹏,李江鸿,黄伯云. 稀有金属材料与工程. 2006(S2)
博士论文
[1]金刚石涂层硬质合金HfC-SiC过渡层制备及结合强度研究[D]. 高洁.太原理工大学 2017
[2]TiAl基合金等离子表面渗铬及其抗氧化和耐磨性能研究[D]. 贺志勇.太原理工大学 2010
[3]铜基体上Ti/TixCy/DLC功能梯度材料的制备及性能的研究[D]. 王静.大连理工大学 2009
[4]纯铜双辉等离子渗钛、镍表面合金化研究[D]. 袁庆龙.太原理工大学 2004
[5]利用射频PECVD方法生长类金刚石薄膜的实验研究[D]. 蔺增.东北大学 2004
硕士论文
[1]γ-TiAl双辉等离子渗钽工艺及改性层性能研究[D]. 宋健.南京航空航天大学 2015
[2]大面积石墨烯CVD生长设备控制系统的研发[D]. 马吉文.西安电子科技大学 2013
[3]电磁场化学气相沉积制备各向同性热解炭及微观结构研究[D]. 李建青.中南大学 2011
[4]非晶碳膜的制备和研究[D]. 杨世波.南京航空航天大学 2010
[5]磁控溅射CrN/W2N多层薄膜和Ti/a-C复合薄膜的结构调控及摩擦学性能[D]. 李瑞玲.浙江大学 2010
[6]类金刚石薄膜的性能及结构的研究[D]. 吴鹏.山东大学 2009
[7]TiAl基合金表面改性层组织与摩擦磨损性能研究[D]. 贲海峰.太原理工大学 2008
本文编号：3049344
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 非晶碳膜的结构和性能
1.1.1 非晶碳膜的结构
1.1.2 非晶碳膜的制备方法
1.1.3 非晶碳膜的性能与应用
1.2 非晶碳膜的研究现状
1.2.1 改善膜基结合力方面的研究进展
1.3 双辉等离子合金化技术
1.4 Ta过渡层的设计
1.5 课题提出
第二章 实验方法及表征
2.1 实验材料
2.2 实验设备
2.2.1 双辉等离子合金化设备
2.2.2 磁控溅射设备
2.3 工艺参数
2.3.1 双辉等离子合金化工艺参数
2.3.2 磁控溅射工艺参数
2.4 实验过程
2.4.1 双辉等离子合金化实验过程
2.4.2 磁控溅射实验过程
2.5 表征方法及性能测试
2.5.1 结构表征
2.5.2 性能测试
第三章 钽过渡层对铜基体表面非晶碳膜的结合性能和摩擦学性能的影响
3.1 形貌及成分分析
3.2 相结构分析
3.3 XPS分析
3.4 Cu基体与非晶碳膜的结合强度
3.5 a-C/Ta/Cu的摩擦学性能
3.6 本章小结
第四章 钽过渡层对Ti6Al4V合金基体表面非晶碳膜的结合性能和摩擦学性能的影响
4.1 形貌及成分分析
4.2 相结构分析
4.3 Ti6Al4V合金基体与非晶碳膜结合强度
4.4 a-C/Ta/Ti6Al4V的摩擦学性能
4.5 本章小结
第五章 钽过渡层对304不锈钢基体表面非晶碳膜的结合性能和摩擦学性能的影响
5.1 形貌及成分分析
5.2 相结构分析
5.3 304 不锈钢基体与非晶碳膜结合强度
5.4 a-C/Ta/304 不锈钢的摩擦学性能
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 实验结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]γ-TiAl合金表面TiC渗镀层的摩擦磨损性能[J]. 王洪孔,郑可,高洁,于盛旺,黑鸿君,贺志勇. 中国表面工程. 2018(06)
[2]溅射靶功率对类金刚石碳薄膜的结构和性能影响[J]. 周升国,刘正兵,刘龙,马利秋. 超硬材料工程. 2015(04)
[3]铜基体上超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的摩擦磨损性能[J]. 刘建金,崔照雯,李斌,王大峰,贾成厂. 粉末冶金技术. 2014(03)
[4]γ-TiAl合金表面Cr-W共渗合金层的摩擦磨损性能研究[J]. 魏祥飞,张平则,魏东博,陈小虎,王琼,王若男. 金属学报. 2013(11)
[5]采用双层辉光等离子表面合金化技术在Q235钢表面制备钽改性层及其耐蚀性[J]. 王若男,张平则,毕强,魏东博,陈小虎. 机械工程材料. 2013(09)
[6]磁控溅射技术及其发展[J]. 李芬,朱颖,李刘合,卢求元,朱剑豪. 真空电子技术. 2011(03)
[7]生物医用镍钛合金表面钽涂层腐蚀行为研究[J]. 尹大宇,朱锦宇,段永宏,李矛,韩建业,朱庆生. 华南国防医学杂志. 2011(01)
[8]钛合金表面原位合成TiN渗镀层摩擦性能研究[J]. 应峰,缪强,黄俊,周静. 金属热处理. 2009(09)
[9]双层辉光等离子表面冶金技术[J]. 徐重,张艳梅,张平则,贺志勇,高原. 热处理. 2009(01)
[10]Ta-C化合反应生成TaC的过程[J]. 闫志巧,熊翔,肖鹏,李江鸿,黄伯云. 稀有金属材料与工程. 2006(S2)
博士论文
[1]金刚石涂层硬质合金HfC-SiC过渡层制备及结合强度研究[D]. 高洁.太原理工大学 2017
[2]TiAl基合金等离子表面渗铬及其抗氧化和耐磨性能研究[D]. 贺志勇.太原理工大学 2010
[3]铜基体上Ti/TixCy/DLC功能梯度材料的制备及性能的研究[D]. 王静.大连理工大学 2009
[4]纯铜双辉等离子渗钛、镍表面合金化研究[D]. 袁庆龙.太原理工大学 2004
[5]利用射频PECVD方法生长类金刚石薄膜的实验研究[D]. 蔺增.东北大学 2004
硕士论文
[1]γ-TiAl双辉等离子渗钽工艺及改性层性能研究[D]. 宋健.南京航空航天大学 2015
[2]大面积石墨烯CVD生长设备控制系统的研发[D]. 马吉文.西安电子科技大学 2013
[3]电磁场化学气相沉积制备各向同性热解炭及微观结构研究[D]. 李建青.中南大学 2011
[4]非晶碳膜的制备和研究[D]. 杨世波.南京航空航天大学 2010
[5]磁控溅射CrN/W2N多层薄膜和Ti/a-C复合薄膜的结构调控及摩擦学性能[D]. 李瑞玲.浙江大学 2010
[6]类金刚石薄膜的性能及结构的研究[D]. 吴鹏.山东大学 2009
[7]TiAl基合金表面改性层组织与摩擦磨损性能研究[D]. 贲海峰.太原理工大学 2008
本文编号：3049344
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3049344.html
