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真空退火对Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层结构及性能的影响
1
作者
叶佳妮
马莉莎
+4 位作者
张纪福
刘艳梅
曹凤婷
范其香
王铁钢
《表面技术》
北大核心
2025年第13期107-120,共14页
目的 针对Zr-B-N涂层耐热性较差的问题,制备高硬度、高韧性且耐高温的Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层。通过真空退火处理强化Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层性能,探究高温下涂层界面扩散行为、微观结构、力学性能及摩擦学性能的变化机理。方法...
目的 针对Zr-B-N涂层耐热性较差的问题,制备高硬度、高韧性且耐高温的Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层。通过真空退火处理强化Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层性能,探究高温下涂层界面扩散行为、微观结构、力学性能及摩擦学性能的变化机理。方法 采用复合磁控溅射技术制备Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层,并在真空管式炉内进行500~800℃真空退火试验(<10^(-3)Pa,1 h)。利用XRD、FESEM、HRTEM、纳米压痕仪、大载荷划痕仪及高温摩擦磨损试验机对涂层的相组成、微观结构、力学性能和摩擦学性能进行表征。结果 Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层主要由t-ZrO_(2)相和fcc-ZrN相组成。随着退火温度升高,t-ZrO_(2)相的衍射峰逐渐增强并发生向大角度偏移的现象。当退火温度为600℃时,涂层表面相对致密,纳米多层结构保持完整,硬度(32.75 GPa)和弹性模量(391.70 GPa)达到最大值,结合强度为47.95 N,摩擦系数为0.658,磨损率为1.11×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。当退火温度达到800℃时,涂层中析出fcc-ZrO相和hcp-ZrB_(2)相,摩擦系数(0.507)和磨损率(4.54×10^(-6)mm^(3)/(N·m))降至最低值,分别比真空退火前下降43.29%和69.97%。然而,晶粒粗化导致微裂纹扩展及严重界面互溶,硬度和弹性模量降至最低值,涂层与基体间出现明显开裂。结论 适当的真空退火能够显著影响涂层性能。当退火温度为600℃时,涂层综合性能达到最优水平;800℃退火虽然提高了耐磨性,但因结构破坏,其整体性能显著下降。
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关键词
复合磁控溅射
真空退火
纳米多层涂层
微观结构
力学性能
摩擦学性能
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职称材料
考虑边缘效应的静电驱动MEMS振子非线性振动定性研究
2
作者
李佰洲
韩建鑫
+1 位作者
黄仪
崔良玉
《振动与冲击》
北大核心
2025年第1期10-19,共10页
应用非线性动力学理论定性研究了考虑边缘效应的静电驱动微机电系统(micro-electromechanical system,MEMS)振子的非线性主共振问题。首先,应用微分求积法的空间离散处理得到了系统的单自由度动力学方程;其次,应用分岔理论研究了系统的...
应用非线性动力学理论定性研究了考虑边缘效应的静电驱动微机电系统(micro-electromechanical system,MEMS)振子的非线性主共振问题。首先,应用微分求积法的空间离散处理得到了系统的单自由度动力学方程;其次,应用分岔理论研究了系统的静态分岔特征,推导并定义了无量纲临界立方刚度、一次吸合电压和二次吸合电压;然后,应用多尺度方法得到了系统的频响函数,定义了小幅振动频响软硬特性转换的无量纲临界电压;最后,结合动态吸合条件与软硬转换临界控制方程,讨论了系统的主共振以及阱间跳跃的动态规律。该研究对于定性掌握静电驱动MEMS振子的静动态吸合及主共振响应规律具有理论及工程参考价值。
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关键词
微机电系统(MEMS)振子非线性振动
分岔
吸合
边缘效应
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职称材料
题名
真空退火对Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层结构及性能的影响
1
作者
叶佳妮
马莉莎
张纪福
刘艳梅
曹凤婷
范其香
王铁钢
机构
天津职业技术师范大学天津市高性能制造技术与装备重点实验室
天津市
先进刀具涂层概念验证中心
天津市
科学
技术
发展战略研究院
出处
《表面技术》
北大核心
2025年第13期107-120,共14页
基金
中央引导地方科技发展资金(24ZYCGCG00520)
天津市自然科学基金项目(24JCYBJC00110)。
文摘
目的 针对Zr-B-N涂层耐热性较差的问题,制备高硬度、高韧性且耐高温的Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层。通过真空退火处理强化Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层性能,探究高温下涂层界面扩散行为、微观结构、力学性能及摩擦学性能的变化机理。方法 采用复合磁控溅射技术制备Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层,并在真空管式炉内进行500~800℃真空退火试验(<10^(-3)Pa,1 h)。利用XRD、FESEM、HRTEM、纳米压痕仪、大载荷划痕仪及高温摩擦磨损试验机对涂层的相组成、微观结构、力学性能和摩擦学性能进行表征。结果 Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层主要由t-ZrO_(2)相和fcc-ZrN相组成。随着退火温度升高,t-ZrO_(2)相的衍射峰逐渐增强并发生向大角度偏移的现象。当退火温度为600℃时,涂层表面相对致密,纳米多层结构保持完整,硬度(32.75 GPa)和弹性模量(391.70 GPa)达到最大值,结合强度为47.95 N,摩擦系数为0.658,磨损率为1.11×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。当退火温度达到800℃时,涂层中析出fcc-ZrO相和hcp-ZrB_(2)相,摩擦系数(0.507)和磨损率(4.54×10^(-6)mm^(3)/(N·m))降至最低值,分别比真空退火前下降43.29%和69.97%。然而,晶粒粗化导致微裂纹扩展及严重界面互溶,硬度和弹性模量降至最低值,涂层与基体间出现明显开裂。结论 适当的真空退火能够显著影响涂层性能。当退火温度为600℃时,涂层综合性能达到最优水平;800℃退火虽然提高了耐磨性,但因结构破坏,其整体性能显著下降。
关键词
复合磁控溅射
真空退火
纳米多层涂层
微观结构
力学性能
摩擦学性能
Keywords
hybrid magnetron sputtering
vacuum annealing
nano-multilayered coating
microstructure
mechanical property
tribological property
分类号
TG156.2 [金属学及工艺—热处理]
TG174.4 [金属学及工艺—金属表面处理]
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职称材料
题名
考虑边缘效应的静电驱动MEMS振子非线性振动定性研究
2
作者
李佰洲
韩建鑫
黄仪
崔良玉
机构
天津职业技术师范大学
机械工程学院
天津职业技术师范大学天津市高性能制造技术与装备重点实验室
出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第1期10-19,共10页
基金
国家自然科学基金青年科学基金项目(11702192)
天津市高等学校科技发展基金重点项目(2022ZD030)。
文摘
应用非线性动力学理论定性研究了考虑边缘效应的静电驱动微机电系统(micro-electromechanical system,MEMS)振子的非线性主共振问题。首先,应用微分求积法的空间离散处理得到了系统的单自由度动力学方程;其次,应用分岔理论研究了系统的静态分岔特征,推导并定义了无量纲临界立方刚度、一次吸合电压和二次吸合电压;然后,应用多尺度方法得到了系统的频响函数,定义了小幅振动频响软硬特性转换的无量纲临界电压;最后,结合动态吸合条件与软硬转换临界控制方程,讨论了系统的主共振以及阱间跳跃的动态规律。该研究对于定性掌握静电驱动MEMS振子的静动态吸合及主共振响应规律具有理论及工程参考价值。
关键词
微机电系统(MEMS)振子非线性振动
分岔
吸合
边缘效应
Keywords
micro-electromechanical system(MEMS)oscillator nonlinear vibration
bifurcation
pull-in
fringing effect
分类号
O322 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
真空退火对Zr-B-N/ZrO_(2)多层复合涂层结构及性能的影响
叶佳妮
马莉莎
张纪福
刘艳梅
曹凤婷
范其香
王铁钢
《表面技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
考虑边缘效应的静电驱动MEMS振子非线性振动定性研究
李佰洲
韩建鑫
黄仪
崔良玉
《振动与冲击》
北大核心
2025
0
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职称材料
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