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钛合金表面耐磨损PVD涂层及制备技术研究进展
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作者 李聪 刘健招 +3 位作者 周立波 陈维 陈汪林 陈荐 《机械工程材料》 北大核心 2025年第4期8-19,共12页
为提高钛合金表面的硬度及耐磨性能,常采用物理气相沉积(PVD)技术在其表面制备涂层。介绍了类金刚石涂层、改性氮化物涂层、复合氮化物涂层、梯度涂层等常见的PVD涂层,系统阐述了磁控溅射技术、离子镀技术、离子束辅助沉积技术、真空蒸... 为提高钛合金表面的硬度及耐磨性能,常采用物理气相沉积(PVD)技术在其表面制备涂层。介绍了类金刚石涂层、改性氮化物涂层、复合氮化物涂层、梯度涂层等常见的PVD涂层,系统阐述了磁控溅射技术、离子镀技术、离子束辅助沉积技术、真空蒸发镀技术等常用PVD技术的特点,归纳了基底偏压、溅射功率、沉积气压、沉积温度、阴极弧流等调控涂层磨损性能的工艺参数,指出了目前耐磨损PVD涂层制备存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 钛合金 物理气相沉积 耐磨涂层 工艺参数
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PVD技术在聚合物产品表面装饰镀层中的应用研究
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作者 胡佳斌 白旺 《电镀与精饰》 北大核心 2025年第9期97-105,126,共10页
聚合物材料在日用消费品中应用广泛,为满足装饰性需求,采用物理气相沉积(PVD)技术对其进行表面金属化是一种兼具环保与较高性价比的方式。然而,聚合物表面PVD镀层存在结合力差、色彩调控困难等问题。本文综述了PVD技术在聚合物表面装饰... 聚合物材料在日用消费品中应用广泛,为满足装饰性需求,采用物理气相沉积(PVD)技术对其进行表面金属化是一种兼具环保与较高性价比的方式。然而,聚合物表面PVD镀层存在结合力差、色彩调控困难等问题。本文综述了PVD技术在聚合物表面装饰镀层中的研究进展,重点探讨了增强镀层结合力的方法及镀层色彩、质感的调控策略。磁控溅射及其改进工艺是聚合物表面镀层制备的常用方法;通过对基材进行表面活化、表面粗化、中间层制备等方式,可显著提高镀层结合力;调整靶材金属、沉积气氛及工艺参数,可制备不同色彩与质感的镀层。然而,镀层色彩形成机理、特定颜色与装饰效果的制备工艺仍有待深入研究。本综述为聚合物产品表面装饰的理论研究与工程实践提供了参考。 展开更多
关键词 物理气相沉积 聚合物 金属化 表面精饰 装饰镀层
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不同制备工艺参数对PS-PVD-8YSZ涂层微结构及性能的影响 被引量:1
3
作者 何箐 由晓明 +3 位作者 邹晗 张雨生 姜在龙 张云杰 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期192-205,共14页
作为新型热障涂层工艺制备技术,等离子物理气相沉积(PS-PVD)射流具有高能高速等特性,涂层沉积时存在扰流作用导致涂层微结构及性能的显著影响。为了减少圆柱体工装扰流作用,掌握工艺参数对涂层微结构的基本影响规律,采用平面工装系统研... 作为新型热障涂层工艺制备技术,等离子物理气相沉积(PS-PVD)射流具有高能高速等特性,涂层沉积时存在扰流作用导致涂层微结构及性能的显著影响。为了减少圆柱体工装扰流作用,掌握工艺参数对涂层微结构的基本影响规律,采用平面工装系统研究不同PS-PVD工艺参数下,如喷涂电流、送粉量、喷枪摆动及样品旋转参数等对涂层微结构的影响规律。研究结果表明:送粉量和喷枪-样品相对运动参数对涂层微结构影响较大,可快速实现涂层微结构的调控;喷涂电流的变化通过柱状晶尺寸和冷凝纳米颗粒含量等方面影响涂层微结构,涂层显微硬度随喷涂电流增大而降低;喷涂沉积距离的影响较小,喷涂距离增大使沉积效率和柱状晶发散生长程度降低,冷凝纳米颗粒含量提高,同时涂层显微硬度呈现先降低后升高的趋势。JL-11NP粉末表现出宽幅工艺范围内准柱状结构的获得能力,进一步掌握低沉积电流工艺条件下基于气-固-液三相复合沉积的影响规律。开展了低电流工艺参数条件下PS-PVD涂层的微结构调控及沉积机制研究,研究成果可为兼顾隔热和寿命、抗冲蚀的涂层性能结构优化及调控奠定良好基础。 展开更多
关键词 8YSZ涂层 等离子物理气相沉积 工艺参数 微结构 显微硬度
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海洋环境PVD抗磨蚀防护涂层的研究进展 被引量:1
4
作者 郭鹏 陈仁德 +4 位作者 李昊 杨葳 西村一仁 柯培玲 汪爱英 《中国表面工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期1-20,共20页
先进表面涂层防护技术是海工装备关键金属运动系统磨损与腐蚀防护、保障海工装备高性能长寿命可靠服役的关键途径。其中,物理气相沉积(PVD)抗磨蚀防护涂层材料兼具耐老化、耐磨性、耐腐蚀等优势,特别是可满足深海或远海机械系统相关精... 先进表面涂层防护技术是海工装备关键金属运动系统磨损与腐蚀防护、保障海工装备高性能长寿命可靠服役的关键途径。其中,物理气相沉积(PVD)抗磨蚀防护涂层材料兼具耐老化、耐磨性、耐腐蚀等优势,特别是可满足深海或远海机械系统相关精密运动部件的高可靠性与稳定性要求,是抗磨蚀防护的有效技术手段之一。围绕海洋环境PVD抗磨蚀防护涂层材料及应用技术发展现状,重点介绍现有防护涂层材料体系,碳基、氮基涂层因优异耐磨及耐腐蚀性能而获得较多关注,改善膜基界面结合强度及涂层致密性等是提升其抗磨蚀性能的关键因素,而高熵涂层及过渡金属二硫属化物(TMD)涂层磨蚀防护性能也成为基础及应用研究的热点。总结主要的涂层磨蚀评价方法,目前在外加电位下开展涂层磨蚀测试性能评价的应用较多,引入理论计算研究涂层磨蚀性能及相关失效机理已逐渐开展。围绕疲劳/重载下磨蚀防护需求,介绍PVD复合喷涂、微弧氧化、热处理等兼具高承载、长寿命的复合强化抗磨蚀防护涂层材料技术的新进展。列举PVD抗磨蚀涂层在海水传动液压马达和液压泵、船舶低速柴油机柱塞、水下安全阀、钻井泵阀体阀座以及涉海直升机操纵杆等核心涉海装备部件上的典型应用,并对海洋环境PVD抗磨蚀防护涂层的未来发展方向进行思考与展望,为进一步发展高性能海洋抗磨蚀涂层材料技术提供参考。 展开更多
关键词 海洋环境 物理气相沉积(pvd)涂层 磨蚀性能 评价方法 典型应用
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不同阴极材料对PS-PVD等离子射流的影响 被引量:1
5
作者 姜在龙 何箐 +1 位作者 张雨生 赵乾 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期223-231,共9页
目的探究热阴极材料对先进等离子物理气相沉积(PS-PVD)射流的影响。方法分别采用铈钨、钍钨和镧钨材料制备大功率等离子喷枪阴极,在相同工艺条件下制备涂层,采用光学发射光谱仪(OES)检测无送粉和送粉状态下的等离子射流光谱强度,分别评... 目的探究热阴极材料对先进等离子物理气相沉积(PS-PVD)射流的影响。方法分别采用铈钨、钍钨和镧钨材料制备大功率等离子喷枪阴极,在相同工艺条件下制备涂层,采用光学发射光谱仪(OES)检测无送粉和送粉状态下的等离子射流光谱强度,分别评价射流的能量场分布及稳定性,通过扫描电子显微镜对涂层微观形貌进行观察和分析。结果在无送粉状态下,使用镧钨阴极时射流中的ArⅠ和HeⅠ特征峰强度在400~1000 mm之间最高,在1000 mm后显著降低;使用钍钨阴极时,轴向中心ArⅠ特征峰强度逐渐升至1000 mm处,之后缓慢下降,HeⅠ特征峰强度的下降速度较快;使用铈钨阴极时,从600~1200 mm,ArⅠ特征峰强度衰减得最缓慢,HeⅠ特征峰的强度逐渐提高;射流光谱强度波动幅度从大到小的顺序为铈钨、钍钨、镧钨;在送粉状态下,在强度峰值区域,钍钨阴极激发射流中不同元素的光谱强度最高,镧钨和铈钨阴极激发射流光谱强度接近,在射流轴线上方均为铈钨阴极的射流光谱强度最高;在高浓度气相区内,钍钨阴极所制备涂层以高气相比例沉积为主,枝晶生长发达,铈钨和镧钨阴极制备涂层柱间出现了较多的球形冷凝颗粒。结论镧钨阴极产生的射流在轴向400~1000 mm范围内的能量强度最高,射流稳定性最好,但在1000 mm之后存在较大的轴向和径向(HeⅠ)能量衰减,其最优喷涂距离应大于等于1000 mm;钍钨阴极产生的射流在轴向400~1000 mm区域内的能量强度和稳定性低于镧钨阴极,但大于1000 mm射流能量强度衰减的速度较慢;铈钨阴极产生的射流在轴向600~1200 mm之间的能量强度衰减最小,且轴向和径向均表现出宽域的能量和气相分布特征,但射流稳定性不足。 展开更多
关键词 等离子物理气相沉积 大功率等离子喷枪 阴极材料 等离子射流 光学发射光谱仪
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LaZrCeO热障涂层EB-PVD制备及失效机理 被引量:1
6
作者 罗宇晴 李子楠 +3 位作者 朱石刚 何利民 宇波 王玉峰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期53-60,共8页
热障涂层作为一种由金属黏结层、陶瓷面层和热生长氧化物组成的防护涂层,在航空发动机涡轮叶片上得到了广泛的应用。采用电子束物理气相沉积技术在Ni基高温合金基体上制备LaZrCeO/YSZ双陶瓷热障涂层。通过调控靶材的沉积能量,研究热障... 热障涂层作为一种由金属黏结层、陶瓷面层和热生长氧化物组成的防护涂层,在航空发动机涡轮叶片上得到了广泛的应用。采用电子束物理气相沉积技术在Ni基高温合金基体上制备LaZrCeO/YSZ双陶瓷热障涂层。通过调控靶材的沉积能量,研究热障涂层成分、相结构及热循环寿命。分析了1100℃热循环下热障涂层失效机理。结果表明,随着靶材沉积能量增大,LaZrCeO涂层中Zr元素含量不断增加,而La/Ce元素比与靶材基本保持一致。同时,随着靶材沉积能量增大,涂层相结构由单一萤石相转变为复合烧绿石和萤石相结构,再转变为单一烧绿石结构。1100℃热循环测试表明,具有复合烧绿石和萤石相结构的LaZrCeO/YSZ双陶瓷热障涂层平均热循环寿命为1518次,表现出较好的热物理性能。随着热循环的进行,金属黏结层中的Al元素向外扩散,形成热生长氧化物(TGO),Cr元素与LaZrCeO和O反应,形成了LaCrO_(3)和ZrO_(2)。Ni元素和Co元素在高温下扩散并与O反应,形成(Ni,Co)(Cr,Al)_(2)O_(4)化合物,使得TGO层或界面层产生裂纹,降低了金属黏结层和陶瓷层之间的韧性,最终导致热障涂层失效。 展开更多
关键词 热障涂层 电子束物理气相沉积 相结构 元素含量 热循环寿命 失效机理
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EB-PVD热障涂层对高温合金基体断裂特征影响的研究 被引量:10
7
作者 张东博 郭洪波 +1 位作者 宫声凯 徐惠彬 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 2001年第3期273-276,共4页
采用EB -PVD方法在K3合金上 (包括铸态和经标准热处理两种状态 )沉积了由NiCoCrAlY金属粘结层和YSZ涂层顶层组成的双层结构的热障涂层 .对未涂层和涂层试样的拉伸性能进行了评估 ,并分析了涂层的制备和中间处理过程中基体的微观结构的变... 采用EB -PVD方法在K3合金上 (包括铸态和经标准热处理两种状态 )沉积了由NiCoCrAlY金属粘结层和YSZ涂层顶层组成的双层结构的热障涂层 .对未涂层和涂层试样的拉伸性能进行了评估 ,并分析了涂层的制备和中间处理过程中基体的微观结构的变化 .结果表明 ,在热障涂层的沉积以及中间处理过程中 (真空前处理及后处理 ) ,基体的铸态组织得到改善 ,产生了析出强化 ,使得在铸态K3合金基体上沉积热障涂层后基体的拉伸强度由 80 0MPa提高到 10 5 0MPa 。 展开更多
关键词 电子束物理气相沉积 热障涂层 铸态合金 燃气涡轮机 叶片材料 高温合金 断裂特征 力学性能
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电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术研究及应用进展 被引量:7
8
作者 刘景顺 曾岗 +2 位作者 李明伟 杨森 郭洪飞 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第F11期246-248,255,共4页
概述了近几年来快速发展的新兴材料加工工艺技术——电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术的研究及应用现状,着重阐述了电子束物理气相沉积(EB-PVD)过程的主要工艺参数和制备高温合金板材显微组织的形成机理。
关键词 电子束物理气相沉积(EB-pvd) 应用 工艺参数 形成机理
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微叠层结构EB-PVD热障涂层 被引量:12
9
作者 牟仁德 贺世美 +1 位作者 何利民 许振华 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期55-60,共6页
采用EB-PVD非连续沉积工艺制备了微叠层结构热障涂层,对涂层结构和晶体形貌进行了SEM观察和分析,采用激光脉冲法测定了涂层的热扩散系数,并采用增重法研究了涂层的氧化动力学特征,分析了氧化后的元素扩散情况。结果表明,非连续EB-PVD沉... 采用EB-PVD非连续沉积工艺制备了微叠层结构热障涂层,对涂层结构和晶体形貌进行了SEM观察和分析,采用激光脉冲法测定了涂层的热扩散系数,并采用增重法研究了涂层的氧化动力学特征,分析了氧化后的元素扩散情况。结果表明,非连续EB-PVD沉积工艺制备的涂层具有明显的层状特征,常规EB-PVD热障涂层的柱状晶结构被周期性地打破;但在每一层中,柱状晶结构得以保留,且晶粒更加细化。微叠层热障涂层的热扩散系数比常规热障涂层降低20%-30%,涂层热扩散系数的降低主要与层间界面和晶粒的细化减小了声子的平均自由程有关。微叠层结构热障涂层的氧化增重速率明显低于常规试样,遵循典型的抛物线规律,垂直于元素扩散方向的层间界面和细晶更有效地降低或阻止了O、Al、Ni、Cr等元素的扩散,可能是氧化增重速率较低的主要原因。 展开更多
关键词 热障涂层 微叠层 电子束物理气相沉积 热扩散系数 激光脉冲
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PVD涂层技术制备类金刚石薄膜及性能研究综述 被引量:14
10
作者 吴雁 李艳峰 +1 位作者 张而耕 赵杰 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期115-123,共9页
介绍了采用物理气相沉积(PVD)技术制备类金刚石涂层的方法,进而论述了涂层的摩擦磨损和结合力等性能的研究现状和发展前景。分析并综述了类金刚石涂层的技术发展,以及制备类金刚石薄膜的方法和影响其性能的多种要素。表面涂有类金刚石... 介绍了采用物理气相沉积(PVD)技术制备类金刚石涂层的方法,进而论述了涂层的摩擦磨损和结合力等性能的研究现状和发展前景。分析并综述了类金刚石涂层的技术发展,以及制备类金刚石薄膜的方法和影响其性能的多种要素。表面涂有类金刚石薄膜的工件具有较高的硬度、良好的热传导率、极低的摩擦系数、优异的电绝缘性能等。类金刚石薄膜(DLC Films)是近年来兴起的一种以sp3和sp2键的形式结合生成的亚稳态材料,因其优异的减摩和抗磨性能,在摩擦学领域获得了广泛应用,是一种与金刚石涂层性能相似的新型薄膜材料。DLC涂层的性能研究大多集中在它的摩擦学特性和结合力性能,并且作为优质的涂层材料已被广泛应用于汽车、模具、刀具等领域。 展开更多
关键词 类金刚石 摩擦系数 结合力 物理气相沉积
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基体温度对TC11钛合金EB-PVD修复层组织及振动疲劳寿命的影响 被引量:4
11
作者 孙刚 陈学明 +2 位作者 马国佳 马江宁 崔向中 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期59-64,共6页
为了研究温度对修复层性能的影响,采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术在TC11平板试样上制备了修复层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了不同温度下修复层的成分及组织形貌变化,并通过振动疲劳试... 为了研究温度对修复层性能的影响,采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术在TC11平板试样上制备了修复层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了不同温度下修复层的成分及组织形貌变化,并通过振动疲劳试验等方法研究了温度对修复层振动疲劳寿命的影响。结果表明:在600~800℃进行修复时,修复层为柱状晶组织。修复层的致密性随温度升高而变大,这种变化也会影响修复后试片的振动疲劳性能,修复层柱状晶结构间隙处形成的裂纹源会造成试片疲劳性能的下降。 展开更多
关键词 电子束物理气相沉积(EB-pvd) 温度 修复层 振动疲劳寿命
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EB-PVD法制备微层材料的研究 被引量:4
12
作者 李晓海 陈贵清 +1 位作者 韩杰才 孟松鹤 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2005年第6期13-16,共4页
简要介绍了用于电子束物理气相沉积的设备及其发展,阐述了利用该技术制备微层材料的优点,同时对制备工艺和相应的材料性能作了详细的介绍,并指出使用电子束物理气相沉积技术制备微层材料具有广阔的发展前景。
关键词 电子束物理气相沉积 微层材料 直接气相沉积 发展前景
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EB-PVD热障涂层的热循环失效机理 被引量:10
13
作者 李美姮 张重远 +4 位作者 孙晓峰 宫声凯 胡望宇 管恒荣 胡壮麒 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第8期20-23,共4页
采用电子束物理气相沉积方法 (EB- PVD)在 Ni Cr Al Y粘结层上沉积 Y2 O3部分稳定的 Zr O2 陶瓷层。对样品进行了 10 5 0℃的热循环实验。结果表明 ,沉积态陶瓷层表面比较致密 ,其柱状晶粒簇拥成团 ,晶粒簇间存在间隙。随着热循环不断进... 采用电子束物理气相沉积方法 (EB- PVD)在 Ni Cr Al Y粘结层上沉积 Y2 O3部分稳定的 Zr O2 陶瓷层。对样品进行了 10 5 0℃的热循环实验。结果表明 ,沉积态陶瓷层表面比较致密 ,其柱状晶粒簇拥成团 ,晶粒簇间存在间隙。随着热循环不断进行 ,陶瓷层表面变得疏松 ,晶粒簇间距增大 ,相邻较大的间隙互相连接成微裂纹 ,并逐渐横向及纵向扩展。 10 5 0℃循环 2 0 0次 ,粘结层氧化物是均匀连续的一薄层 ,主要由 Al2 O3组成 ;循环 30 0次后 ,出现了 Ni O、尖晶石等氧化物。根据显微结构观察和 EDS、 XRD分析结果 ,提出了 EB- PVD热障涂层热循环的失效机理。 展开更多
关键词 电子束物理气相沉积 热障涂层 热循环 失效机理
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PVD法制备TiN/AlTiN涂层的摩擦与磨损性能 被引量:6
14
作者 叶存冬 龙丹 +2 位作者 孔德军 王文昌 李奇林 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期144-148,共5页
采用物理气相沉积法在Cr12MoV钢基体上沉积TiN和AlTiN涂层,用扫描电镜、X射线衍射仪和划痕仪分析了涂层表面与界面形貌、物相和结合强度,并进行了摩擦与磨损试验。结果表明,TiN和AlTiN涂层具有较高硬度,AlTiN涂层表面粗糙度优于TiN涂层,... 采用物理气相沉积法在Cr12MoV钢基体上沉积TiN和AlTiN涂层,用扫描电镜、X射线衍射仪和划痕仪分析了涂层表面与界面形貌、物相和结合强度,并进行了摩擦与磨损试验。结果表明,TiN和AlTiN涂层具有较高硬度,AlTiN涂层表面粗糙度优于TiN涂层,TiN涂层表面轮廓算术平均偏差Ra为328.91 nm,AlTiN表面轮廓算术平均偏差Ra为112.49 nm;TiN涂层结合强度为28.85 N,而AlTiN涂层结合强度为27.35 N;AlTiN摩擦因数在磨合期和波动期略高于TiN涂层,在稳定期摩擦因数基本接近,维持在0.44~0.46;AlTiN涂层韧性比TiN涂层有一定的提高,其磨损性能优于TiN涂层。 展开更多
关键词 TIN涂层 AlTiN涂层 物理气相沉积 结合强度 摩擦因数 磨损性能
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超硬纳微米PVD涂层技术在模具领域的发展 被引量:10
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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 2014年第5期118-123,共6页
介绍了PVD涂层技术的分类,综述了PVD涂层技术在冲压/成型、挤压、拉拔、塑料、铝合金等模具应用领域的研究进展。展望了随着PVD涂层技术的快速发展,其在模具领域的应用将会更加广泛。
关键词 物理气相沉积 成型模具 压铸模具 注塑模具 氮化 渗碳 电镀
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连续物理气相沉积带钢涂镀研究进展与应用现状
16
作者 赵兴源 刘昕 +4 位作者 刘秋元 邱肖盼 张子月 江社明 张启富 《材料导报》 北大核心 2025年第2期147-155,共9页
随着“碳达峰、碳中和”成为全球共识,新一代高强钢因在实现钢铁行业节能减排和汽车轻量化战略中扮演的关键角色受到了广泛的关注,但传统镀层技术电镀锌因氢脆危害和环保要求以及热镀锌的可镀性差等问题,已越来越难以满足其表面防护需... 随着“碳达峰、碳中和”成为全球共识,新一代高强钢因在实现钢铁行业节能减排和汽车轻量化战略中扮演的关键角色受到了广泛的关注,但传统镀层技术电镀锌因氢脆危害和环保要求以及热镀锌的可镀性差等问题,已越来越难以满足其表面防护需求。物理气相沉积技术通过真空镀膜方式解决了新一代高强钢电镀和热浸镀的现存难题,优异的表面质量、强附着力、广泛的镀料选择和环保特性使其成为下一代表面工程技术的重要发展方向。本文综述了PVD在带钢涂镀领域替代传统带钢防腐镀层技术(如电镀锌和热镀锌)的应用及发展前景,特别关注了PVD的热蒸发方法、带钢连续PVD涂镀的发展历史、研究进展及其在工业应用中的现状,最后展望了带钢连续PVD镀层技术未来的研究方向。 展开更多
关键词 物理气相沉积 带钢涂镀 锌及锌合金 耐腐蚀性
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AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响
17
作者 耿东森 佘俊杰 +4 位作者 许雨翔 项燕雄 贺鹏 梅海娟 王启民 《中国表面工程》 北大核心 2025年第2期49-56,共8页
Ti(C,N)基金属陶瓷因其优异的硬度、耐磨性及抗高温变形能力,已成为重要的切削刀具重要材料之一。但其内部金属粘结相在高速切削中易引发粘附磨损、扩散及高温软化等问题,导致刀具性能下降,限制了该材料的进一步推广和应用。物理气相沉... Ti(C,N)基金属陶瓷因其优异的硬度、耐磨性及抗高温变形能力,已成为重要的切削刀具重要材料之一。但其内部金属粘结相在高速切削中易引发粘附磨损、扩散及高温软化等问题,导致刀具性能下降,限制了该材料的进一步推广和应用。物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)技术被认为是改善Ti(C,N)基金属陶瓷性能的重要手段。为此,本文采用阴极弧蒸发法在Ti(C,N)基金属陶瓷表面分别沉积AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、洛氏硬度计、纳米压痕仪、摩擦磨损试验、氧化试验以及车削试验,系统研究了表面涂层对金属陶瓷力学性能、摩擦性能、抗氧化性能以及切削性能的影响规律。试验结果表明:AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层呈现出单相面心立方结构,硬度分别为33.9±0.8 GPa和36.1±1.6 GPa,显著高于Ti(C,N)基金属陶瓷基体的27.4±1.7 GPa。同时,表面涂层可有效改善Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性,使其从9.8±0.18 MPa·m^(1/2)分别提升至10.5±0.08 MPa·m^(1/2)(AlTiN)和10.8±0.05 MPa·m^(1/2)(AlTiN/AlCrN)。较高硬度和H^(3)/E^(2)值的表面涂层显著提升了Ti(C,N)基金属陶瓷的耐磨性,其中AlTiN/AlCrN涂层的Ti(C,N)基金属陶瓷的磨损率最低,仅为2.8×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。此外,经过沉积AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层的Ti(C,N)基金属陶瓷表现出优异的抗氧化性能,在800℃下氧化5 h后其氧化层厚度分别降低至~185 nm和~65 nm。由于具有更高的硬度、低的摩擦因数以及优异抗氧化性,经过沉积AlTiN/AlCrN涂层后金属陶瓷刀具的切削寿命较无涂层刀具提升了~75%。本研究揭示了表面涂层对Ti(C,N)基金属陶瓷耐磨性、高温抗氧化性以及切削寿命的影响规律,有效改善了Ti(C,N)基金属陶瓷的综合性能,为高性能金属陶瓷刀具的开发设计提供了理论依据和技术支撑,有望进一步推动其在高速切削加工领域的规模化应用。 展开更多
关键词 TI(C N)基金属陶瓷 物理气相沉积(pvd)涂层 力学性能 摩擦性能 切削性能
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淬火硬度场数值模拟与PVD技术在牙轮钻头轴承套中的应用 被引量:4
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作者 何畏 熊尉伶 +2 位作者 李波 张志魁 胡玉茂 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2015年第12期182-186,共5页
建立了轴承套在淬火冷却过程中的有限元模型,分析了硬度场变化规律和分布状态。模拟结果表明:轴承套硬度值沿径向分布从外表面向内表面逐渐递减,满足了轴承套内柔外刚的要求。将模拟硬度值与实测硬度值进行比较,一致性较好,证明所建模... 建立了轴承套在淬火冷却过程中的有限元模型,分析了硬度场变化规律和分布状态。模拟结果表明:轴承套硬度值沿径向分布从外表面向内表面逐渐递减,满足了轴承套内柔外刚的要求。将模拟硬度值与实测硬度值进行比较,一致性较好,证明所建模型的有效性。同时,利用PVD技术试制镀TiN涂层轴承套式滑动轴承牙轮钻头,进行台架试验以及现场实钻对比试验,试验结果表明:镀TiN涂层轴承套式滑动轴承牙轮钻头比原牙轮钻头耐磨性好,工作效率和寿命均有较大的提高。 展开更多
关键词 轴承套 硬度场 数值模拟 台架试验 现场实钻对比试验 pvd
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氮化镍薄膜的制备及应用
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作者 方弘历 任家轩 +3 位作者 严建军 刘博文 桑利军 刘忠伟 《印刷与数字媒体技术研究》 北大核心 2025年第1期1-13,27,共14页
氮化镍薄膜是一种具有良好导电性和化学稳定性的功能材料,在催化、电化学储能、传感器等领域具有广泛的应用前景。制备氮化镍薄膜的方法主要包括物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)、溶液凝胶法(Sol-Gel)以及热分解法等。氮化镍... 氮化镍薄膜是一种具有良好导电性和化学稳定性的功能材料,在催化、电化学储能、传感器等领域具有广泛的应用前景。制备氮化镍薄膜的方法主要包括物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)、溶液凝胶法(Sol-Gel)以及热分解法等。氮化镍薄膜表现出优异的电催化性能,尤其在氢气析出反应(HER)和氧气还原反应(ORR)中表现突出。此外,氮化镍薄膜还可以作为超级电容器的电极材料,提供高的比电容和强的循环稳定性。同时,氮化镍薄膜的导电性和磁性使其在传感器和磁性存储器件中也具有潜在应用。本文介绍了氮化镍薄膜制备工艺的研究进展,探讨了氮化镍薄膜在能源和电催化领域中的应用,为氮化镍薄膜的制备与发展提供了参考。 展开更多
关键词 氮化镍 化学气相沉积 物理气相沉积
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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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