铝合金表面（Ti，Al）N薄膜的制备及其性能研究
发布时间：2021-08-28 22:59
铝及铝合金因其具有优异的性能,被广泛的应用于能源、交通、电子、建筑和国防工业等领域。然而,随着铝合金服役环境的日益恶劣,由于其表面硬度较低、耐磨性较差,在使用中表面常发生严重的磨损情况,严重限制了其应用范围。近年来,对铝合金表面改性研究,有效地改善铝合金表面性能,使其满足和适应各种环境成为重要的研究课题。在各种表面处理技术中,磁过滤阴极真空弧技术由于设备简单、沉积速率快、制备的薄膜均匀致密、膜-基结合力强和可镀材料广泛等优点被广泛应用。本论文采用磁过滤阴极真空弧技术在Al-Si合金基体表面沉积（Ti,Al）N薄膜,探究TiAlN薄膜对铝合金基体表面的改性效果,系统研究了N2流量、基体负偏压和膜层结构对TiAlN薄膜的组织结构及性能的影响。研究结果表明:1.N2流量在50 sccm90 sccm时,TiAlN薄膜为面心立方晶体结构,调控N2流量可以有效地抑制薄膜中柱状晶的生长。随着N2流量的增加,薄膜的显微硬度与H3/E*2呈现先增加后...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ti-N二元体系平衡相图
1.2 TiAlN 薄膜在不同 Al 含量下硬度和晶格常数的变化示意图薄膜保留了 TiN 薄膜优良的结合性能和低摩擦系数，薄膜表面，相对其他薄膜材料 TiAlN 薄膜表现出优异的结合制备具有低摩擦系数的 TiAlN 薄膜，能有效地降低基体
8图 1.3 真空蒸发镀膜原理图1.3.2 真空溅射镀膜真空溅射镀膜是在真空条件下施加一定电压，气体放电产生的正离子在电场的作用下加速轰击阴极靶材表面，使得靶材表面溅射出具有一定能量的分子或原子，重新沉积凝聚在基体表面沉积形成薄膜[54]。图 1.4 磁控溅射工作原理示意图真空溅射镀膜有多种方式，从电极结构上可分为二极溅射、三级溅射、四级溅射和磁控溅射。为了制备特殊的薄膜材料，还研究出了射频溅射、非平衡磁控溅、中频溅射、反应溅射等溅射镀膜技术。真空溅射镀膜技术与其他镀膜方法相比具有很多优点，(1) 制膜范围较宽，可以用来制备不同种类的薄膜；(2) 基体材料可以经过等离子体清洗，并且溅射原子能量高，在薄膜材料和基体之间有混融扩散作用，提升了薄膜与基体的结合力，膜层致密度高，孔隙率低；(3) 镀膜过程容易控制，薄膜的厚度可以通过控制放电电流和靶电流来调节，并
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金在航空航天器中的应用（2）[J]. 曹景竹,王祝堂. 轻合金加工技术. 2013(03)
[2]N2流量对中频非平衡磁控溅射TiAlN薄膜结构及性能的影响[J]. 吴劲峰,何乃如,邱孟柯,吉利,李红轩,黄小鹏. 功能材料. 2013(01)
[3]TiAlN薄膜的磁过滤脉冲真空弧等离子反应沉积制备的研究[J]. 梁昌林,程国安,郑瑞廷,韩东艳. 北京师范大学学报(自然科学版). 2011(03)
[4]磁控溅射镀膜技术的发展[J]. 余东海,王成勇,成晓玲,宋月贤. 真空. 2009(02)
[5]划痕法综合评定膜基结合力[J]. 瞿全炎,邱万奇,曾德长,刘正义. 真空科学与技术学报. 2009(02)
[6]铝及铝合金硬质阳极氧化技术的发展[J]. 李捷,毕艳. 表面工程资讯. 2007(01)
[7]铝合金在汽车上的应用现状和前景分析[J]. 刘闯,姚嘉,卢伟. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2006(04)
[8]激光熔覆材料研究现状[J]. 董世运,马运哲,徐滨士,韩文政. 材料导报. 2006(06)
[9]化学气相沉积技术的进展[J]. 张迎光,白雪峰,张洪林,刘宁生. 中国科技信息. 2005(12)
[10]TiAl过渡层对电弧离子镀沉积TiAlN膜层的影响[J]. 宋贵宏,郑静地,刘越,孙超. 人工晶体学报. 2004(03)
博士论文
[1]硬脆刀具材料的高温摩擦磨损特性及机理研究[D]. 张辉.山东大学 2011
[2]中频非平衡磁控溅射制备硬质复合薄膜的研究[D]. 张以忱.东北大学 2008
[3]铝合金表面微弧氧化陶瓷膜生成及机理的研究[D]. 辛铁柱.哈尔滨工业大学 2006
[4]铝合金表面激光熔覆Ni基合金及其摩擦学特性研究[D]. 余先涛.武汉理工大学 2005
硕士论文
[1]硬质合金刀具离子镀TiAlN镀层结构及性能研究[D]. 刘崇林.江苏科技大学 2014
[2]TaN和Ti1-xAlxN薄膜的微观结构、硬度和摩擦学性能的研究[D]. 李鑫.吉林大学 2014
[3]ZL101A铝合金表面磁控溅射镀TiN薄膜的研究[D]. 吴义志.河北农业大学 2011
[4]过渡金属硼化物、碳化物、氮化物的第一性原理研究[D]. 杜香坡.河南大学 2010
[5]压痕尺度效应及蠕变性能的研究[D]. 赵冠湘.湘潭大学 2010
[6]ZL109铝合金表面离子镀TiN膜的工艺及性能研究[D]. 王自荣.武汉科技大学 2010
[7]分离靶真空电弧离子镀制备TiAlN膜层及其性能研究[D]. 林永清.哈尔滨工业大学 2007
[8]多弧离子镀制备Ti1-xAlxN薄膜的工艺及其性能研究[D]. 金犁.武汉科技大学 2006
[9]用纳米压痕法表征薄膜的应力—应变关系[D]. 黄勇力.湘潭大学 2006
本文编号：3369390
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ti-N二元体系平衡相图
1.2 TiAlN 薄膜在不同 Al 含量下硬度和晶格常数的变化示意图薄膜保留了 TiN 薄膜优良的结合性能和低摩擦系数，薄膜表面，相对其他薄膜材料 TiAlN 薄膜表现出优异的结合制备具有低摩擦系数的 TiAlN 薄膜，能有效地降低基体
8图 1.3 真空蒸发镀膜原理图1.3.2 真空溅射镀膜真空溅射镀膜是在真空条件下施加一定电压，气体放电产生的正离子在电场的作用下加速轰击阴极靶材表面，使得靶材表面溅射出具有一定能量的分子或原子，重新沉积凝聚在基体表面沉积形成薄膜[54]。图 1.4 磁控溅射工作原理示意图真空溅射镀膜有多种方式，从电极结构上可分为二极溅射、三级溅射、四级溅射和磁控溅射。为了制备特殊的薄膜材料，还研究出了射频溅射、非平衡磁控溅、中频溅射、反应溅射等溅射镀膜技术。真空溅射镀膜技术与其他镀膜方法相比具有很多优点，(1) 制膜范围较宽，可以用来制备不同种类的薄膜；(2) 基体材料可以经过等离子体清洗，并且溅射原子能量高，在薄膜材料和基体之间有混融扩散作用，提升了薄膜与基体的结合力，膜层致密度高，孔隙率低；(3) 镀膜过程容易控制，薄膜的厚度可以通过控制放电电流和靶电流来调节，并
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金在航空航天器中的应用（2）[J]. 曹景竹,王祝堂. 轻合金加工技术. 2013(03)
[2]N2流量对中频非平衡磁控溅射TiAlN薄膜结构及性能的影响[J]. 吴劲峰,何乃如,邱孟柯,吉利,李红轩,黄小鹏. 功能材料. 2013(01)
[3]TiAlN薄膜的磁过滤脉冲真空弧等离子反应沉积制备的研究[J]. 梁昌林,程国安,郑瑞廷,韩东艳. 北京师范大学学报(自然科学版). 2011(03)
[4]磁控溅射镀膜技术的发展[J]. 余东海,王成勇,成晓玲,宋月贤. 真空. 2009(02)
[5]划痕法综合评定膜基结合力[J]. 瞿全炎,邱万奇,曾德长,刘正义. 真空科学与技术学报. 2009(02)
[6]铝及铝合金硬质阳极氧化技术的发展[J]. 李捷,毕艳. 表面工程资讯. 2007(01)
[7]铝合金在汽车上的应用现状和前景分析[J]. 刘闯,姚嘉,卢伟. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2006(04)
[8]激光熔覆材料研究现状[J]. 董世运,马运哲,徐滨士,韩文政. 材料导报. 2006(06)
[9]化学气相沉积技术的进展[J]. 张迎光,白雪峰,张洪林,刘宁生. 中国科技信息. 2005(12)
[10]TiAl过渡层对电弧离子镀沉积TiAlN膜层的影响[J]. 宋贵宏,郑静地,刘越,孙超. 人工晶体学报. 2004(03)
博士论文
[1]硬脆刀具材料的高温摩擦磨损特性及机理研究[D]. 张辉.山东大学 2011
[2]中频非平衡磁控溅射制备硬质复合薄膜的研究[D]. 张以忱.东北大学 2008
[3]铝合金表面微弧氧化陶瓷膜生成及机理的研究[D]. 辛铁柱.哈尔滨工业大学 2006
[4]铝合金表面激光熔覆Ni基合金及其摩擦学特性研究[D]. 余先涛.武汉理工大学 2005
硕士论文
[1]硬质合金刀具离子镀TiAlN镀层结构及性能研究[D]. 刘崇林.江苏科技大学 2014
[2]TaN和Ti1-xAlxN薄膜的微观结构、硬度和摩擦学性能的研究[D]. 李鑫.吉林大学 2014
[3]ZL101A铝合金表面磁控溅射镀TiN薄膜的研究[D]. 吴义志.河北农业大学 2011
[4]过渡金属硼化物、碳化物、氮化物的第一性原理研究[D]. 杜香坡.河南大学 2010
[5]压痕尺度效应及蠕变性能的研究[D]. 赵冠湘.湘潭大学 2010
[6]ZL109铝合金表面离子镀TiN膜的工艺及性能研究[D]. 王自荣.武汉科技大学 2010
[7]分离靶真空电弧离子镀制备TiAlN膜层及其性能研究[D]. 林永清.哈尔滨工业大学 2007
[8]多弧离子镀制备Ti1-xAlxN薄膜的工艺及其性能研究[D]. 金犁.武汉科技大学 2006
[9]用纳米压痕法表征薄膜的应力—应变关系[D]. 黄勇力.湘潭大学 2006
本文编号：3369390
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