一、THE EFFECTS OF PULSE BIAS VOLTAGE AND N_2 PARTIAL PRESSURE ON TiAlN FILMS OF ARC ION PLATING (AIP)（论文文献综述）
朱强[1]（2021）在《AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多层复合涂层的研制及性能研究》文中研究说明PVD涂层改性技术作为优化工业使用器械表面性能最有成效的方法之一,在实际切削加工过程中发挥着重要作用。AlTiN涂层作为一种硬质保护涂层在刀具切削领域得到广泛应用。随着机加工行业高速发展,高速高精的加工需求及难加工材料的广泛使用对刀具涂层提出了更高的要求。向AlTiN涂层中掺杂Cr、Si等元素,凭借固溶强化及细晶强化效果可有效改善涂层微观结构提高涂层力学及耐磨损性能。基于以上,本文选用电弧离子镀技术制备AlCrTiSiN多元复合涂层,系统研究了不同沉积温度、预氧化时间对所制备涂层结构及性能的影响规律;对AlCrTiSiN进行真空退火处理,研究涂层耐热性能及不同退火温度对涂层结构性能的影响规律。此外,本文进行切削实验对比了无涂层铣刀、AlTiN涂层铣刀、所制备涂层原始态及退火态切削性能。研究结果如下:涂层沉积过程中,蒸发离子运动状态与沉积温度密切相关,直接决定涂层性能。结果表明:所制备AlCrTiSiN涂层主要由面心立方结构Ti N及六方结构Al N相组成,整体沿fcc-TiN相（220）晶面择优生长。随沉积温度上升涂层衍射峰强度呈略有上升趋势;力学及耐磨损性能出现先升高后降低趋势,当沉积温度为450℃时,涂层硬度、临界载荷、摩擦系数及磨损率最佳分别为23.7 GPa,82.1 N,0.66,3.86×10-3μm3/N·μm-1。进一步探究了AlCrTiSiN涂层耐热性能并分析不同退火温度下涂层性能改变机理,对AlCrTiSiN涂层进行真空退火处理。结果表明:随退火温度升高,涂层衍射峰强度整体出现逐渐上升趋势;涂层表面趋于平整;硬度先升高后降低;涂层临界载荷有所降低;耐磨性能有所改善。此外,对AlCrTiSiN涂层进行高温摩擦实验,当温度为800℃,涂层耐磨性能明显提升,摩擦系数及磨损率均降至最低分别为0.72、1.49×10-3μm3/N·μm-1。为进一步提升AlCrTiSiN涂层抗高温氧化性能,对AlCrTiSiN涂层进行预氧化处理,制备Al Cr Ti Si ON表面防护层。结果表明:AlCrTiSiN/AlCrTiSiON涂层主要由Al2O3,Al N,（Al,Cr）2O3等相组成,沿Al2O3相（115）晶面择优生长;通氧后涂层力学及摩擦磨损性能略有下降。此外,经切削试验可知,AlCrTiSiN涂层由于结构致密,耐磨损性能优异,对硬质合金刀具基体具备良好的保护能力。AlCrTiSiN涂层刀具经退火后,晶粒尺寸有所增大,涂层保护能力下降。AlCrTiSiN涂层刀具经预氧化后,涂层力学及耐磨损性能下降,切削性能有所降低。
张权[2]（2020）在《复合PVD氮化物刀具涂层的制备及其性能研究》文中指出表面涂层可有效减少刀具的切削磨损、提升加工效率以及加工质量,已成为金属切削领域的研究重点。作为一种典型的刀具涂层,AlTiN具有良好的硬度和热稳定性,已成功在工业上获得大规模应用。然而,对生产效率的不尽追求以及难加工材料的普及应用给切削加工刀具及其表面涂层材料提出了愈来愈高的要求。刀具涂层不仅需具备高硬度和耐磨性,还要有优异的结合力和高温稳定性。纵观整个制造业的升级转型,无一不从生产技术和材料两方面来进行推动。刀具涂层的PVD制备技术有电弧离子镀和磁控溅射,它们各有优势、相互补充。而在材料设计方面,成分调制的纳米多层结构能结合不同组元的特点,且能协同提高硬质涂层的硬度和韧性,是近年来氮化物硬质涂层的研究热点。本文从纳米多层结构的设计出发,系统研究了 AlTiN/AlCrSiN涂层的结构和高温性能;然后基于电弧离子镀/磁控溅射复合沉积技术的开发,制备具有高膜基结合力和低残余应力的AlTiN基纳米多层涂层,并详细研究其高温摩擦磨损、抗氧化性能和高速干式切削性能,取得的主要研究成果如下:1)采用电弧离子镀制备具有不同调制周期的AlTiN/AlCrSiN纳米多层涂层,研究发现,当调制周期为8.3 nm时,AlTiN/AlCrSiN涂层表现最优的的力学性能,且在1000℃氧化后仅形成～0.3 μm厚的氧化层。高温摩擦磨损实验结果表明AlTiN/AlCrSiN（Λ=8.3 nm）涂层具有比单层涂层更为优异的耐磨性。在对SKD11模具钢的高速干式车削试验中,AlTiN/AlCrSiN（Λ=8.3 nm）涂层刀具的切削寿命是单层AlTiN涂层刀具的～4.5倍。2)电弧/溅射复合沉积的过程参数（如气体总压、氮气分压、溅射功率等）对AlTiN涂层的结构和性能有着显着影响。复合沉积AlTiN涂层是由电弧层和溅射层周期性堆叠而成,具有纳米多层结构。当调制周期为9.0 nm和调制比为3:1时,溅射AlTiN层在电弧AlTiN层实现外延生长,复合沉积涂层具有最高硬度值（>33 GPa）和良好的韧性、结合力,其在室温和高温下均表现出比单一电弧或溅射沉积的AlTiN更好的耐磨性。3)电弧/溅射复合沉积AlTiN/AlCrN纳米多层涂层具有面心立方结构,表现为柱状晶生长形貌。当调制周期为9.3 nm时,受剪切模量差、Hall-Patch以及交变应力场等强化机制的共同作用,AlTiN/AlCrN涂层表现出最大的硬度和H/E*比值。高温氧化过程中,AlTiN/AlCrN涂层表面生成致密的（Al,Cr）203混合氧化物,抗氧化性能显着提升。优异的力学与高温抗氧化性能让复合AlTiN/AlCrN涂层具有更好的耐磨性。4)进一步对复合沉积AlTiN（H-AlTiN）涂层的高速切削性能进行研究,并与商用AlTiN涂层（B-AlTiN）进行对比。高速干式切削316L不锈钢中,相同切削距离下B-AlTiN涂层刀具的后刀面磨损宽度是H-AlTiN涂层刀具的1.7倍。其中,B-AlTiN涂层刀具的主要磨损形式为切削刃的沟槽磨损与粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损以及扩散磨损造成的前、后刀面磨损;而H-AlTiN涂层刀具则表现为切削刃口涂层的轻微磨损与粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损以及扩散磨损造成的前、后刀面磨损。车削QT600-3球墨铸铁时,B-AlTiN涂层刀具的磨损机理为前、后刀面的热疲劳裂纹扩散与磨粒磨损、氧化磨损、粘着磨损以及扩散磨损造成的前、后刀面磨损;而H-AlTiN涂层刀具则为磨粒磨损、氧化磨损、粘着磨损以及扩散磨损造成的前、后刀面磨损。H-AlTiN涂层具有更高的硬度、结合强度以及韧性,因此在316L不锈钢与QT600-3球墨铸铁高速干式切削中表现出比B-AlTiN涂层刀具更优异的抗磨损性能。
巫业栋[3]（2020）在《电弧离子镀Ni-Cr-N涂层体系设计及腐蚀磨损性能研究》文中研究表明本文利用电弧离子镀（Arc Ion Plating,AIP）技术在42CrMo钢基体表面制备不同元素含量、循环周期及子层成分的Ni-Cr-N涂层体系,利用XRD、XPS、SEM、显微硬度计、电化学工作站以及腐蚀磨损试验机等表征方法系统研究上述因素对涂层成分、组织结构、力学性能、电化学腐蚀性能以及腐蚀磨损性能的影响规律。研究结果如下:（1）通过调节靶材组分制备出不同元素含量的NiCr N涂层,结果表明:涂层物相主要由金属Ni相、Cr2N及CrN陶瓷相组成。随着涂层Ni含量增加,涂层与基体结合强度提高,而涂层硬度从759 HK0.025逐渐降低至566 HK0.025。动电位极化测试结果显示:涂层腐蚀电位正于基体,自腐蚀电流密度比基体小一个数量级,说明涂层耐蚀性显着优于基体。根据腐蚀磨损动力学曲线可知,随着涂层Ni含量增加,涂层失重速率先降低后升高,44.1 at.%Ni涂层失重速率最低,腐蚀磨损16 h后失重量仅为7.54×10-3 g/cm2。在腐蚀磨损过程中,腐蚀介质以涂层中贯穿性缺陷作为腐蚀通道与基体发生接触,使得腐蚀优先发生在膜-基界面的基体上。腐蚀、磨损的交互作用加速涂层失效。（2）在NiCrN涂层成分优化的基础上制备出不同循环周期的Cr/NiCrN多层涂层,结果表明:涂层物相主要由Ni、Cr金属相、Cr2N及Cr N陶瓷相组成。随着涂层循环周期从1增加至15,涂层与基体结合强度不变（HF 2）,而涂层硬度从882 HK0.025逐渐升高至964 HK0.025。腐蚀磨损动力学测试结果显示,随着涂层循环周期增加,涂层失重速率逐渐降低,Cycle-15涂层腐蚀磨损16 h后失重量仅为4.14×10-3 g/cm2。涂层缺陷作为薄弱环节在腐蚀磨损环境下优先遭到破坏,多层涂层存在两类失效形式:对于贯穿性涂层缺陷而言,其腐蚀磨损失效机理与单层涂层类似;对于非贯穿性涂层缺陷而言,涂层表面缺陷位置首先破坏导致涂层逐渐减薄,基体因失去涂层防护作用而破坏。（3）在NiCrN涂层成分及循环周期优化的前提下,在保持NiCrN涂层成分不变的基础上,改变子层成分,制备Cr/NiCrN、NiCr/NiCrN及CrN/NiCr N多层涂层,结果表明:三种多层涂层均展现出优良的膜-基结合力,涂层硬度排序为:CrN/NiCrN>Cr/NiCrN>NiCr/NiCrN。根据腐蚀磨损动力学曲线可知:Cr/NiCrN涂层失重速率最低,腐蚀磨损16 h后失重量仅为4.14×10-3 g/cm2,表明腐蚀磨损性能最佳。
陈默含[4]（2019）在《质子交换膜燃料电池不锈钢双极板NbN基防护涂层制备及结构与性能研究》文中研究说明质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）因体积小、能量密度高、零污染、启动速度快、工作温度较低等特点受到各国学者及企业的广泛关注。双极板是PEMFC关键部件之一,开发质优、价廉、性能稳定好的双极板材料对PEMFC商业化有至关重要的作用。成本低廉的不锈钢材料因良好的加工性、导热性、耐蚀性和导电性被视作双极板的理想材料之一。然而不锈钢在酸性环境中稳定性差及过大的接触电阻使其无法直接用作双极板材料,需要对其进行表面处理,使其满足双极板的性能要求,提高燃料电池工作效率及稳定性。本文利用自主研发的高能离子源-柱弧-多弧复合物理气相沉积涂层沉积系统,通过改变沉积参数,在316L不锈钢基体上制备了一系列的Nb N基防护涂层,包括Nb N、Nb-Zr-N、Nb/Nb N多层涂层以及Zr N涂层,使用现代分析方法对涂层的化学成分、显微结构、表面形貌进行表征与分析,并运用电化学手段及接触电阻测试系统对涂层在模拟PEMFC环境下的耐腐蚀性和导电性进行了测试与评价。本文所获得的研究成果如下:（1）通过改变氮气分压(PN2)制备了一系列的Nb N涂层。研究结果表明,涂层性能的提升与差异与其物相组成、晶粒尺寸、表面形貌密切相关。PN2的变化对涂层的化学成分没有显着影响。随着PN2的增大,涂层呈现β-Nb2N/ε-Nb N→δ-Nb N的相变过程,并伴随晶粒细化,表面粗糙度降低。Nb N涂层显着提高了316L不锈钢在模拟PEMFC环境中的性能和稳定性,高分压下制得涂层的耐蚀性更出色,接触电阻更低,展现出作为不锈钢双极板防护涂层的极大潜力。（2）为获得性能优异而更具经济性的涂层材料,通过改变PN2制备了一系列的Zr N涂层。研究结果表明,涂层物相结构和表面形貌的变化影响了涂层的耐蚀性和导电性。氮气分压的变化对涂层的化学成分没有显着影响。随着PN2的增大,涂层呈现Zr N/Zr3N4→Zr N的相变过程,Zr3N4相的形成与涂层内部压应力有关,涂层表面粗糙度降低。Zr N涂层可提升316L不锈钢在模拟PEMFC环境中的性能和稳定性,高分压下涂层的性能更为优异。Zr N涂层耐蚀性已满足双极板防护涂层的性能要求,但是其接触电阻较高,并不适合直接作为不锈钢双极板表面防护涂层。（3）为探究固溶元素对涂层性能的影响,通过改变Zr靶弧流制备了一系列的Nb-Zr-N涂层。研究结果表明,涂层表面粗糙度的不同造成了其耐蚀性的差异,而涂层间导电性的差异是其显微结构和表面形貌共同作用的结果。涂层主要为（Nb,Zr）N固溶体结构。随着Zr靶弧流的增大,涂层中Zr含量先增后减,Nb含量变化规律相反,表面粗糙度增大。Nb-Zr-N提升316L不锈钢在模拟PEMFC环境中的性能和稳定性,低弧流下Nb-Zr-N涂层性能更优,但其导电性的不足使得其并不适合直接作为不锈钢双极板表面防护涂层。（4）为探究多层结构对涂层性能的影响,通过改变沉积气氛制备了一系列Nb/Nb N多层涂层。研究结果表明,多层结构有利于提升涂层耐蚀性,但对接触电阻有不利影响。多层涂层主要由δ-Nb N和α-Nb相组成,Nb/Nb N界面处存在少量Nb2N相。多层结构抑制了涂层柱状晶的生长,呈现晶粒细化现象。多层涂层表面质量较好,表层为Nb N层的涂层表面粗糙度更低。多层涂层显着提高了316L不锈钢在模拟PEMFC环境中的性能和稳定性。层数更多,表层为Nb N的涂层耐蚀性更为出色;层数更少,表层为Nb的涂层接触电阻更低,但表层为Nb N的涂层性能更稳定。Nb/Nb N多层涂层体现出了作为不锈钢双极板防护涂层的潜力,但还需进一步降低其接触电阻。（5）综合比较本文所研究涂层的结果,高PN2下制得的Nb N体现出最优的综合性能,最有潜力作为不锈钢双极板的防护涂层材料。
高则翠[5]（2019）在《物理气相沉积氮化物薄膜的制备及其电容性能的研究》文中认为过渡金属氮化物（TMNs）具有良好的导电性、优异的化学稳定性和超高的循环稳定性,是目前超电电极材料的研发热点。采用物理气相沉积技术（PVD）制备氮化物薄膜,成分可控、结构可控、结合力好、绿色环保,但是结构较致密,而电极材料需要大的离子可接触表面积。因此,本论文研究了如何采用PVD技术结合后处理技术,制备高比表面积和孔隙率的TMNs薄膜,提高氮化物薄膜超级电容器的性能。主要内容是研究氮化物薄膜电极的制备工艺对其微观组织结构、电化学性能、充放电行为以及循环稳定性的影响,探究储电机制,最终获得制备高容量、高循环稳定性的超级电容涂层的新工艺方法。此外,本研究中的策略可以为改善表面形貌和提高具有更高电导率或理论电容的其他过渡金属氮化物,氧化物和碳化物的储能性能提供良好的参考。本工作取得的主要研究成果如下:1)通过调控沉积参数,如腔压,Ar/N2,溅射角度,沉积时间等,可以制备具有定制孔隙率的过化学计量的薄膜。合适的腔压能提高沉积速率,以及结晶度,在腔压1.0 Pa条件下制备的TiN薄膜在1.0 mA·cm-2下实现了12.2 mF·cm-2的比电容;较低的Ar/N2降低沉积效率,增加了薄膜的N含量和电荷转移电阻;晶体度好的薄膜具有更低的电荷转移电阻;倾斜溅射能有效提高的薄膜的孔隙率,尤其是弯折生长;对于柱状晶薄膜,增加沉积时间使晶体生长更完整,降低晶体内部缺陷,更大的晶粒尺寸也增加了柱状晶之间的孔隙率,提高比电容。2)采用高能量低密度的Ar和Kr等离子体对HfN涂层进行蚀刻处理,改变其表面形貌,提高了薄膜的电导率,从而提高了电学、电化学性能。在蚀刻之后,由于吸附位点的增加,涂层的比电容提高了8倍,并且表现出优异的循环寿命。3)沉积适当Ni含量的CrN-Ni薄膜在化学刻蚀处理后,Ni被刻蚀,留下多孔结构CrN薄膜,比电容高达56.5 mF·cm-2(1.0 mA·cm-2),是沉积态的CrN和CrN-Ni薄膜的80倍。证明剥离金属相来制备多孔氮化物薄膜电极的方法的可行性,但多孔结构降低了涂层稳定性,影响循环寿命。4)目前MoN涂层最高比电容达260 mF·cm-2(1.0 mA·cm-2),且循环性能极佳,在80000次CV循环后保持电容量117.3%,超过大多数薄膜电极。
陈仁德[6]（2018）在《钛靶受控阴极电弧的放电特性与大颗粒缺陷研究》文中研究说明兼具高硬度、低摩擦、高抗温性、强韧一体的高性能刀具涂层技术,是实现以数控机床为基础的现代制造业的三大核心切削技术之一。阴极真空电弧的金属离化率高、沉积速率快、膜基结合好,采用其制备的氮化物陶瓷基硬质涂层是当前加工铁基体料和轻质难加工材料的典型刀具涂层体系之一。但因电弧产生机制复杂和弧斑运动不规则,宏观大颗粒共沉积严重,导致涂层晶粒粗大、质量差,这使其应用受到严重制约。本论文基于自主设计、研制的高离化率磁控溅射复合受控阴极电弧镀膜装置,通过实验测量、几何仿真与磁场模拟分析,对比研究了受控阴极电弧在有无外加电磁线圈情况下,阴极靶材表面及近表面内的磁场分布、磁感应强度、及其对弧斑运动轨迹的影响规律,并探讨了不同弧流及线圈电流调节下制备的Ti、TiN涂层的表面形貌及大颗粒分布情况。相关结果在理解受控阴极电弧的放电特性基础理论和发展钛基涂层材料关键技术方面都意义重大。首先,我们构建了受控阴极电弧的几何模型,结合优化的COMSOL物理模型,分析了倾斜磁场与弧斑运动的依存关系。基于Matlab脚本,分析了不同弧流及工作气体下,阴极表面的弧斑分布、大小、运动轨迹和运行速率。通过等离子体鞘层模型和带电粒子受力分析,建立了倾斜磁场分布与弧斑运动轨迹之间的关系。结果表明:在较弱的阴极表面永磁磁场下,弧斑做螺旋向内和向外的交替运动,同时还伴随一定的随机运动,增强磁场有利于靶材的均匀刻蚀,从而减少大颗粒的溅射。进一步,引入外加磁场,建立了电磁耦合永磁铁磁场的有限元分析模型,研究了不同线圈电流条件下阴极表面及近表面区域内的磁感应强度分布和线圈电流对电弧光斑运动轨迹的影响。结果表明:阴极表面弧斑的运动行为主要受磁感应强度平行分量和垂直分量的影响,调节线圈电流,可不同平行分量和垂直分量的分布。磁感应强度平行分量越强弧斑旋转速率越快,平行分量最大时弧斑尺寸较小;平行分量为零的区域弧斑无规则运动显着增强,同时弧斑尺寸增加。当磁感应强度垂直分量与平行分量大小相差较小时,弧斑在阴极表面均匀分布,且弧斑尺寸较小;但当垂直分量径向梯度较大时,磁场越强的地方扫描速率越快,弧斑将长时间停留在垂直分量很小的地方作旋转运动。根据弧斑运动行为的分析,进一步调控阴极电弧弧流和线圈电流,研究了其对Ti、TiN两类典型涂层制备与表面形貌的影响。发现随弧流减小,阴极电弧放电减弱,弧斑运动随之发生变化,涂层表面大颗粒减少、粗糙度降低。当调节耦合电磁场的线圈电流至3.5 A时,磁场平行分量和垂直分量大小相差较小,涂层表面大颗粒最少,其中Ti涂层平均粗糙度为103 nm,TiN涂层平均粗糙度为20.2nm,相比未加电磁场时两类涂层的粗糙度降低了约1倍。
韩克昌[7]（2017）在《电弧离子镀过渡金属氮化物硬质薄膜的成分设计基础研究》文中研究指明过渡金属氮化物陶瓷材料因具有优异的力学、电学、热学和光学等性能,已被广泛应用于机械加工、航空航天、交通运输、能源环境、电子信息等领域,特别是作为硬质薄膜材料,曾在上世纪八十年代引起过机械加工业广泛的技术革命,迄今仍然是大部分工具和部件涂层强化改性的首选材料。因几乎所有的过渡金属与氮原子形成的化合物都具有简单结构,而且具有较宽的成分固溶区,所以宽固溶区过渡金属氮化物硬质薄膜的成分、结构与性能的内在关联也就是强化机理及成分设计问题,一直是本领域人员的关注热点和重点。但因受制备设备、合成工艺和检测手段等综合因素影响,对其强化机理的探讨一直还都局限在介观尺度因素上,如晶粒细化、择优取向、内应力和组织结构等,一直缺少更深层次的探究,更没有形成完善的成分设计理论。从材料本质上探索宽固溶区过渡金属氮化物硬质薄膜的强化机理,明确解答这类薄膜的性能极限所在,从而允许进行成分设计使之得以实现,是数十年本领域研究中遗留的最重要基础问题之一。因此,探索宽固溶区过渡金属氮化物深层次的强化机理,进而建立能获得最佳性能的成分设计理论,将具有重要理论和现实意义。本论文旨在探索宽固溶区过渡金属氮化物深层次强化机理,明确这类硬质薄膜的成分设计原则,进而再应用该机理和原则设计并制备出新型单层超硬薄膜,为丰富硬质薄膜材料数据库和完善其成分设计基础理论做出贡献。论文采用自主研发的增强过滤脉冲偏压电弧离子镀设备,该设备根据电弧等离子体物理特性对传统设备弧源结构进行了改进,使之具有约束弧斑燃烧和控制等离子体传输的双线圈磁场结构,以增强对中性粒子流即大颗粒的过滤功能;再根据脉冲偏压等因素对薄膜沉积的积极作用进行制备工艺中各项宏观参数的精细设计,在单晶硅和高速钢基体上制备出一系列高质量的二元、三元过渡金属氮化物薄膜,包括TiNx、ZrNx、HfNx、（TixZn-x）Ny、Ti（CyN1-y）,系统地研究了薄膜成分、结构与性能的内在相关规律,从而透过介观尺度影响因素,解析了更深层次的原子尺度强化机理,发现宽固溶区过渡金属氮化物材料成分相关的性能增强主要取决于原子尺度上的电子能带结构、化学键合等内在因素;并应用此强化机理,成功设计并制备出单层超硬四元（Zr,AI）NO薄膜,硬度达到41.2 GPa。主要研究内容及成果如下:（1）首先通过精确控制各项宏观参数,如总气压、沉积温度、脉冲偏压、沉积时间等,以间接控制相结构、晶粒尺寸和内应力等介观尺度因素,再通过调控N2气流量,成功在单晶Si（100）基片上制备出高质量的二元宽固溶区MNx薄膜,SP:TiNx（x=0.75～0.99）,ZrNx（x=0.74～0.95）和 HfNx（x=0.67～0.89）。研究表明,TiNx、ZrNx、HfNx三组薄膜各自在较宽的成分范围内拥有稳定的Bl-NaCl型单相结构,且在单相结构中并未出现择优取向的变化;同组薄膜间表面形貌、晶粒尺寸和残余应力等介观尺度因素也得到有效控制,并基本保持一致。三组薄膜的硬度和弹性模量均随N含量增加呈现出先增加后降低的趋势,且在相同的N成分点x=0.82附近出现峰值,其中各自的峰值成分点、硬度及弹性模量分别为:TiN0.82,32.3 GPa,433.6 GPa;ZrN0.84,29.6 GPa,392.1 GPa;HfN0.82,29.0 GPa,309.2 GPa。分析表明,此三组二元宽固溶区过渡金属氮化物MNx薄膜与N含量相关的力学性能增强,决定性因素不在于晶粒细化、择优取向转变及内应力强化等介观尺度的强化机理,而是取决于晶格中价电子对电子能带的先后填充以及N空位强化作用:金属元素与非金属元素间共价性耦合pdσ带能够有效抵抗剪切形变,进而对硬度和弹性模量造成积极影响;而金属元素间ddσ能带则对硬度有消极影响;同时,晶格中的N空位也能够在一定程度增加材料硬度。另采用霍尔效应法对ZrNx薄膜电学属性进行了考察,辅助探究了晶格中价电子对电子能带的先后填充情况。进一步分析发现,此三组二元宽固溶区过渡金属氮化物强度峰值点处,价电子浓度分别为TiN0.82:8.10,ZrN0.84:8.20,HfNx:8.10,均在8.15附近。（2）采用阴极高纯靶材分离靶技术,同样在控制其他宏观参数稳定的条件下,通过调控N2气流量分别在Si（100）和高速钢基体上制备出二组高质量三元宽固溶区过渡金属氮化物（TixZr1-x）Ny（x=0.49～0.51,y=0.70～0.86）和 Tix（CyN1-y）（x=0.64～0.80,y=0.37～0.55）薄膜。两组薄膜在各自的宽成分区间内拥有稳定的Bl-NaCl型单相结构,同组薄膜间表面形貌、晶粒尺寸、择优取向和残余应力等介观尺度因素也得到有效控制而维持一致。进一步研究表明,二组薄膜的力学性能均与成分及成分决定的价电子浓度有敏感的依赖关系。（TixZr1-x）Ny薄膜的硬度和弹性模量在价电子浓度自7.50增加至8.30过程中,先增加后保持稳定,在8.15至8.30之间获得峰值,分别为:31.9 GPa和351.2 GPa左右。而Tix（CyN1-y）薄膜因其价电子浓度一直低于原子尺度强化机理所决定的峰值点8.20左右,其硬度和弹性模量在价电子浓度自7.16增加至7.78过程中,呈现逐渐增加趋势:自26.6 GPa,310.0 GPa增加到34.3 GPa,383.2 GPa。两组三元过渡金属氮化物薄膜与成分相关的力学性能增强完全符合宽固溶区二元过渡金属氮化物所探究的原子尺度强化机理。（3）应用所探究的原子尺度强化机理为理论依据进行四元超硬薄膜的成分设计,并利用分离靶弧流调控技术,在Si（100）基体上成功制备出一组四元单层（Zr,AI）NO薄膜。薄膜拥有稳定的晶体结构、择优取向、残余应力等介观尺度性质;其硬度和弹性模量在A1含量自8.2 at.%变化至21.9 at.%过程中,先增加后降低,在A1含量为10.9 at.%时获得峰值,分别为:41.2GPa和441.1GPa,达到超硬水平。峰值处（Zr,Al）NO的薄膜化学元素成分比为（Zr0.80Al0.20）N0.5900.26,价电子浓度为8.31,与成分设计期望数值相符良好。
安小建,赵广彬,程玺儒,左龙,左伟峰[8]（2017）在《中频非平衡磁控溅射TiAlN薄膜的结构与性能》文中指出采用中频非平衡磁控溅射离子镀设备在YG10硬质合金表面制备(Ti1-xAlx)N薄膜,运用X线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和材料表面性能测试仪等对薄膜进行表征,分析氮气分压、直流偏压和Al含量对薄膜的力学性能、薄膜成分和组织结构的影响。结果表明:薄膜呈柱状多晶组织,主要组成相为（Ti,Al）N相;随着氮气分压增大,膜层中氮原子增多,而铝、钛原子含量减少,膜层中rAl/（Al+Ti）与r（Al+Ti）/N均下降,薄膜（111）晶面取向减弱,（220）和（200）晶面取向增强。力学性能测试表明,随着膜层中的Al含量和直流偏压升高,薄膜硬度、膜厚和膜-基结合力均呈现先升高后降低的趋势,薄膜显微硬度最高2 915 HV,膜-基结合力最高达73 N。
陈磊,裴志亮,肖金泉,宫骏,孙超[9]（2017）在《磁过滤电弧离子镀制备TiAlN涂层的结构与性能表征》文中研究说明采用磁过滤电弧离子镀技术在高速钢基体上沉积TiAlN涂层。研究了N2分压对TiAlN涂层的相结构、化学成分、力学性能、沉积速率、表面粗糙度、结合强度以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,N2分压的变化对涂层的结构与性能影响显着。随着N2分压的增加,TiAlN涂层呈现（111）择优取向,其硬度最高可达34 GPa。涂层的沉积速率和表面粗糙度随着N2分压的增大而逐渐降低。此外,由于大颗粒的去除使得涂层表面质量得到提升,所制备的TiAlN涂层均具有较低的摩擦系数（0.150.33）,并且呈现良好的抗磨损性能,其最低磨损率为8.8×10-7mm3/（N·m）。
江泉英[10]（2017）在《NbAlSiN涂层和CrAlBN涂层的结构和性能研究》文中提出本文采用磁控溅射技术在压气机叶片用1Cr11Ni2W2MoV热强不锈钢基体上沉积了Nb0.5Al0.5N,Nb0.45Al0.45Si0.1N,Nb0.44Al0.44Si0.1Y0.02N涂层,采用电弧离子镀方法沉积了Nb0.5Al0.5N,Nb0.45Al0.45Si0.1N,Nb0.44Al0.44Si0.1Y0.02N涂层和Cr0.5Al0.5N,Cr0.45Al0.45B0.1N和Cr0.44Al0.44B0.1Y0.02N涂层。采用场发射扫描电镜（FESEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）、显微硬度计、高温氧化炉、高温摩擦磨损试验机等技术和设备,研究了基体脉冲偏压和掺杂对涂层的成分、相结构、硬度、室温磨损性能和抗氧化性能的影响。分别在不同偏压（0V,-100V,-200V,-300V）下,利用磁控溅射技术沉积了Nb0.5Al0.5N,Nb0.45Al0.45Si0.1N,Nb0.44Al0.44Si0.1Y0.02N涂层,实验结果表明:1)（NbAl）N,（NbAlSi）N和（NbAlSiY）N涂层均呈δ-NbN面心立方结构,偏压及Si和Y元素的掺杂并未改变涂层的相结构,但提高了涂层致密度。随着偏压的增加,（NbAlSi）N涂层的维氏硬度先增加再减小,在-200V偏压下涂层硬度达到30.12GPa。Si和Y元素的添加对涂层硬度的提高作用显着。2)700℃氧化实验表明:涂层的氧化比较轻微,随着负偏压的增加涂层的抗氧化性能增加,但是-300V偏压下的（NbAlSi）N涂层,由于应力较大,造成抗氧化性能减弱。750℃氧化实验表明:（NbAlSi）N和（NbAlSiY）N涂层涂层在750℃下表面无明显氧化,生成了一层薄薄的致密的Al2O3膜,掺杂Si和Y元素的涂层其抗氧化性能较未掺杂的涂层有明显提高。分别在不同偏压（0V,-150V,-300V,-450V）下,利用电弧离子镀技术沉积了Nb0.5Al0.5N,Nb0.45Al0.45Si0.1N,Nb0.44Al0.44Si0.1Y0.02N涂层,实验结果表明:1)偏压对涂层的表面形貌、择优取向、硬度及磨损性能产生重要影响。随着偏压的增加,涂层表面颗粒尺寸减小、择优取向发生变化,（NbAlSi）N涂层的维氏硬度先增加再减小,在施加-300V达到最大值44.36GPa。加Si和Y元素后涂层硬度显着提高。2)随着偏压的增加,（NbAlSi）N涂层的摩擦系数逐渐减小,相同偏压下,随着Si和Y元素的掺杂,（NbAl）N,（NbAlSi）N和（NbAlSiY）N涂层的摩擦系数均逐渐减小,尤其是在偏压为-450V时,（NbAlSiY）N涂层的平均摩擦系数为0.31。以电弧离子镀技术在不同偏压下沉积了Cr0.5Al0.5N,Cr0.45Al0.45B0.1N和Cr0.44Al0.44B0.1Y0.02N涂层,实验结果表明:1)偏压对（CrAlB）N涂层的表面形貌、择优取向、硬度及室温磨损性能产生重要影响。偏压的施加,涂层表面熔滴密度降低、择优取向发生变化。（CrAlB）N涂层的维氏硬度先增加再减小,在施加-300V达到最大值43.4GPa。加B和Y元素后涂层硬度显着提高。2)在室温磨损条件下,随着偏压的增加,（CrAlB）N涂层的摩擦系数先减小后增大,在偏压为-450V时,涂层的摩擦系数达到最大值0.52,相同偏压下,随着B和Y元素的掺杂,（CrAlBY）N涂层的摩擦系数最大,（CrAl）N涂层的摩擦系数次之,而（CrAlB）N涂层的摩擦系数最小。3)不同偏压下的（CrAlB）N涂层经850℃氧化100h后氧化比较轻微,而950℃氧化则比较严重,都出现了明显的氧化物峰,主要以Al2O3衍射峰为主。B元素的掺杂没有改善涂层的抗氧化性能,反而有负影响,但（CrAlBY）N涂层在950℃氧化比较轻微,抗氧化性能最好。
二、THE EFFECTS OF PULSE BIAS VOLTAGE AND N_2 PARTIAL PRESSURE ON TiAlN FILMS OF ARC ION PLATING (AIP)（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、THE EFFECTS OF PULSE BIAS VOLTAGE AND N_2 PARTIAL PRESSURE ON TiAlN FILMS OF ARC ION PLATING (AIP)（论文提纲范文）
（1）AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多层复合涂层的研制及性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硬质涂层制备技术 |
| 1.2.1 化学气相沉积技术 |
| 1.2.2 物理气相沉积技术 |
| 1.2.3 电弧离子镀技术 |
| 1.3 刀具涂层发展历程 |
| 1.3.1 二元涂层 |
| 1.3.2 三元涂层 |
| 1.3.3 纳米复合涂层 |
| 1.3.4 多层复合涂层 |
| 1.3.5 高熵合金涂层 |
| 1.4 本课题研究内容及目的 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 涂层制备及性能测试方法 |
| 2.1 涂层制备 |
| 2.1.1 电弧离子镀膜设备 |
| 2.1.2 实验材料 |
| 2.1.3 靶材与气体 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 技术路线 |
| 2.2.2 工艺步骤 |
| 2.3 涂层结构和性能表征 |
| 2.3.1 膜厚测试 |
| 2.3.2 微观结构及成分分析 |
| 2.3.3 涂层硬度与弹性模量测试 |
| 2.3.4 膜/基结合强度 |
| 2.3.5 摩擦系数测试 |
| 2.3.6 磨损率及磨痕形貌测试 |
| 2.4 真空退火实验 |
| 2.5 切削实验 |
| 2.5.1 切削条件及方案 |
| 2.5.2 切削结果测试 |
| 第3章 沉积温度对Al Cr Ti Si N涂层性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 涂层制备 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 物相分析 |
| 3.3.2 涂层微观结构 |
| 3.3.3 硬度 |
| 3.3.4 临界载荷 |
| 3.3.5 摩擦系数 |
| 3.3.6 磨损率 |
| 3.3.7 磨损机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 真空退火温度对电弧离子镀Al Cr Ti Si N涂层性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料与方法 |
| 4.2.1 实验材料与退火实验 |
| 4.2.2 结构表征及性能测试 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 物相分析 |
| 4.3.2 差示扫描量热分析 |
| 4.3.3 微观结构 |
| 4.4 力学性能 |
| 4.4.1 硬度 |
| 4.4.2 临界载荷 |
| 4.5 摩擦学性能 |
| 4.5.1 摩擦系数 |
| 4.5.2 磨损率 |
| 4.5.3 磨痕形貌 |
| 4.6 高温摩擦磨损性能 |
| 4.6.1 摩擦系数 |
| 4.6.2 磨损率 |
| 4.6.3 磨痕形貌 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 不同氧化层厚度对涂层性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法与表征 |
| 5.2.1 涂层制备 |
| 5.2.2 成分及微观结构 |
| 5.2.3 性能表征 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 沉积速率 |
| 5.3.2 微观形貌 |
| 5.3.3 物相分析 |
| 5.4 力学性能 |
| 5.4.1 硬度 |
| 5.4.2 临界载荷 |
| 5.5 摩擦学性能 |
| 5.5.1 摩擦系数 |
| 5.5.2 磨损率 |
| 5.5.3 磨痕形貌 |
| 5.6 切削实验结果与讨论 |
| 5.6.1 磨损形貌 |
| 5.6.2 切削温度 |
| 5.6.3 切削寿命 |
| 5.6.4 失效机理 |
| 5.6.5 切屑分析 |
| 5.7 结论 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 申请硕士学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
（2）复合PVD氮化物刀具涂层的制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 纳米多层硬质涂层的研究现状 |
| 1.3 物理气相沉积技术 |
| 1.3.1 电弧离子镀 |
| 1.3.2 磁控溅射 |
| 1.3.3 复合沉积技术 |
| 1.4 难加工材料的切削研究 |
| 1.4.1 高硬度模具钢 |
| 1.4.2 奥氏体不锈钢 |
| 1.4.3 球墨铸铁 |
| 1.5 研究内容 |
| 第二章 涂层制备与表征技术 |
| 2.1 涂层设备与沉积过程 |
| 2.1.1 涂层设备与靶材 |
| 2.1.2 基体的前处理 |
| 2.1.3 涂层沉积过程 |
| 2.2 涂层及涂层刀具性能测试方法 |
| 2.2.1 化学成分 |
| 2.2.2 生长形貌与表面状态 |
| 2.2.3 微观结构 |
| 2.2.4 力学性能 |
| 2.2.5 结合力 |
| 2.2.6 涂层应力测试 |
| 2.2.7 摩擦磨损性能 |
| 2.2.8 高温抗氧化性 |
| 2.2.9 车削性能评价 |
| 第三章 AlTiN/AlCrSiN涂层的结构和性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 涂层的制备 |
| 3.3 涂层的微观结构 |
| 3.4 涂层的力学性能 |
| 3.5 高温摩擦磨损性能 |
| 3.6 高温抗氧化性能 |
| 3.7 车削测试 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 AlTiN涂层的复合沉积及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 总气压的影响 |
| 4.3 氮气分压的作用 |
| 4.4 调制周期的作用 |
| 4.5 磁控溅射功率的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 AlTiN/AlCrN涂层的复合沉积和性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 涂层的结构和力学性能 |
| 5.3 涂层的抗氧化性能 |
| 5.4 涂层的摩擦磨损性能 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 复合沉积AlTiN涂层的切削性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 不锈钢的车削 |
| 6.3 球墨铸铁的车削 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得与学位论文相关的成果 |
| 致谢 |
（3）电弧离子镀Ni-Cr-N涂层体系设计及腐蚀磨损性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 腐蚀磨损 |
| 1.1.1 概述 |
| 1.1.2 腐蚀磨损的影响因素 |
| 1.1.3 腐蚀磨损的交互作用 |
| 1.2 电弧离子镀技术 |
| 1.2.1 电弧离子镀技术的原理 |
| 1.2.2 电弧离子镀技术的特点 |
| 1.2.3 电弧离子镀技术产生的涂层缺陷 |
| 1.3 NiCrN防护涂层 |
| 1.3.1 NiCrN涂层的研究意义 |
| 1.3.2 NiCrN涂层的研究现状 |
| 1.4 多层涂层 |
| 1.4.1 多层涂层的作用机理 |
| 1.4.2 多层涂层的研究现状 |
| 1.5 论文研究目的与内容 |
| 1.5.1 研究目的 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 实验方法 |
| 2.1 镀膜设备 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 涂层制备方法 |
| 2.4 涂层性能表征 |
| 2.4.1 涂层微观组织结构 |
| 2.4.3 涂层腐蚀性能 |
| 2.4.4 涂层腐蚀磨损性能 |
| 第三章 不同元素含量NiCrN涂层的腐蚀磨损性能 |
| 3.1 涂层结构组织与形貌分析 |
| 3.1.1 涂层表面形貌分析 |
| 3.1.2 涂层截面形貌分析 |
| 3.1.3 涂层组织结构分析 |
| 3.2 涂层力学性能分析 |
| 3.2.1 涂层结合强度分析 |
| 3.2.2 涂层显微硬度分析 |
| 3.3 涂层腐蚀性能分析 |
| 3.4 涂层腐蚀磨损性能分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 不同循环周期NiCrN涂层的腐蚀磨损性能 |
| 4.1 涂层结构组织与形貌分析 |
| 4.1.1 涂层组织结构分析 |
| 4.1.2 涂层表面形貌分析 |
| 4.1.3 涂层截面形貌分析 |
| 4.2 涂层力学性能分析 |
| 4.2.1 涂层结合强度分析 |
| 4.2.2 涂层显微硬度分析 |
| 4.3 涂层腐蚀磨损性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 不同子层成分NiCrN涂层的腐蚀磨损性能 |
| 5.1 涂层结构组织与形貌分析 |
| 5.1.1 涂层组织结构分析 |
| 5.1.2 涂层表面形貌分析 |
| 5.1.3 涂层截面形貌分析 |
| 5.2 涂层力学性能分析 |
| 5.2.1 涂层结合强度分析 |
| 5.2.2 涂层显微硬度分析 |
| 5.3 涂层腐蚀性能分析 |
| 5.4 涂层腐蚀磨损性能分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（4）质子交换膜燃料电池不锈钢双极板NbN基防护涂层制备及结构与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 燃料电池 |
| 1.1.1 质子交换膜燃料电池 |
| 1.1.2 质子交换膜燃料电池组成与工作原理 |
| 1.2 双极板 |
| 1.2.1 双极板功能与性能要求 |
| 1.2.2 双极板材料 |
| 1.2.3 改性双极板关键性能 |
| 1.3 物理气相沉积双极板改性涂层 |
| 1.3.1 物理气相沉积技术 |
| 1.3.2 物理气相沉积技术及涂层材料的发展 |
| 1.3.3 物理气相沉积不锈钢双极板防护涂层研究进展 |
| 1.3.4 氮化铌涂层研究状况 |
| 1.4 本论文研究目的及内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 涂层的制备与表征 |
| 2.1 基体的选择与处理 |
| 2.2 涂层沉积设备与工艺 |
| 2.3 涂层的表征 |
| 2.3.1 涂层相结构分析 |
| 2.3.2 涂层形貌分析 |
| 2.3.3 涂层化学成分分析 |
| 2.3.4 涂层粗糙度分析 |
| 2.3.5 涂层结合力分析 |
| 2.4 涂层的性能检测 |
| 2.4.1 涂层接触电阻测试 |
| 2.4.2 涂层耐腐蚀性测试 |
| 第三章 不锈钢双极板NbN防护涂层制备及结构与性能研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 制备工艺 |
| 3.3 NbN涂层成分、结构及形貌分析 |
| 3.3.1 NbN涂层结合力分析 |
| 3.3.2 NbN涂层成分分析 |
| 3.3.3 NbN涂层物相分析 |
| 3.3.4 NbN涂层微观结构分析 |
| 3.3.5 NbN涂层表面形貌分析 |
| 3.4 NbN涂层性能分析 |
| 3.4.1 NbN涂层耐腐蚀性分析 |
| 3.4.2 NbN涂层接触电阻分析 |
| 3.5 讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 不锈钢双极板ZrN防护涂层制备及结构与性能研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 制备工艺 |
| 4.3 ZrN涂层成分、结构及形貌分析 |
| 4.3.1 ZrN涂层成分分析 |
| 4.3.2 ZrN涂层物相分析 |
| 4.3.3 ZrN涂层微观结构分析 |
| 4.3.4 ZrN涂层表面形貌分析 |
| 4.4 ZrN涂层性能分析 |
| 4.4.1 ZrN涂层耐腐蚀性分析 |
| 4.4.2 ZrN涂层接触电阻分析 |
| 4.5 讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 不锈钢双极板Nb-Zr-N防护涂层制备及结构与性能研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 制备工艺 |
| 5.3 Nb-Zr-N涂层成分、结构及形貌分析 |
| 5.3.1 Nb-Zr-N涂层成分分析 |
| 5.3.2 Nb-Zr-N涂层物相分析 |
| 5.3.3 Nb-Zr-N涂层显微结构分析 |
| 5.3.4 Nb-Zr-N涂层形貌分析 |
| 5.4 Nb-Zr-N涂层性能分析 |
| 5.4.1 Nb-Zr-N涂层耐腐蚀性分析 |
| 5.4.2 Nb-Zr-N涂层接触电阻分析 |
| 5.5 讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 不锈钢双极板Nb/NbN多层防护涂层制备及结构与性能研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 制备工艺 |
| 6.3 Nb/NbN多层涂层成分、结构及形貌分析 |
| 6.3.1 Nb/NbN多层涂层相结构分析 |
| 6.3.2 Nb/NbN多层涂层显微结构分析 |
| 6.3.3 Nb/NbN多层涂层表面形貌分析 |
| 6.4 Nb/NbN多层涂层性能分析 |
| 6.4.1 Nb/NbN多层涂层耐腐蚀性分析 |
| 6.4.2 Nb/NbN多层涂层接触电阻分析 |
| 6.5 讨论 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（5）物理气相沉积氮化物薄膜的制备及其电容性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超级电容器概述 |
| 1.2 超级电容器的优缺点 |
| 1.3 超级电容器的分类 |
| 1.4 超级电容器电极材料 |
| 1.4.1 碳基电极 |
| 1.4.2 金属氮化物电极 |
| 1.4.3 金属氧化物电极 |
| 1.5 影响电极材料比电容的因素 |
| 1.5.1 比表面积 |
| 1.5.2 多孔结构 |
| 1.6 氮化物电极的制备方法 |
| 1.6.1 氮化物电极的制备方法简介 |
| 1.6.2 理气相沉积技术 |
| 1.6.3 薄膜的生长过程与结构 |
| 1.6.4 离子轰击刻蚀 |
| 1.6.5 PVD在氮化物薄膜电极中的应用 |
| 1.7 本论文工作的意义和主要研究内容 |
| 1.7.1 课题来源 |
| 1.7.2 主要研究内容 |
| 第二章 涂层的制备及分析技术 |
| 2.1 实验主要设备和仪器 |
| 2.2 镀膜设备 |
| 2.3 涂层的制备 |
| 2.3.1 基体材料 |
| 2.3.2 镀膜工艺简介 |
| 2.3.3 样品制备 |
| 2.4 物理表征方法 |
| 2.5 电化学表征方法 |
| 第三章 TiN薄膜电极的制备及性能的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 TiN薄膜电极的微观形貌和相结构 |
| 3.2.2 TiN薄膜电极的电化学表征 |
| 3.3 结论 |
| 第四章 HfN薄膜电极的制备及性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 离子刻蚀前后氮化铪的微观形貌和相结构 |
| 4.2.2 离子刻蚀前后氮化铪的电化学表征 |
| 4.3 结论 |
| 第五章 CrN-Ni薄膜电极的制备及性能的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 化学刻蚀前后CrN-Ni薄膜的形貌和成分分析 |
| 5.2.2 化学刻蚀前后CrN-Ni薄膜的物相和化学键分析 |
| 5.2.3 化学刻蚀前后CrN-Ni薄膜的电化学表征 |
| 5.2.4 化学刻蚀后CrN-Ni薄膜的电化学表征 |
| 5.3 结论 |
| 第六章 MoN薄膜电极的制备及性能的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 结果与讨论 |
| 6.2.1 不同Ar/N_2的MoN薄膜的物理表征 |
| 6.2.2 不同Ar/N_2的MoN薄膜的电化学表征 |
| 6.2.3 不同倾角MoN薄膜的物理表征 |
| 6.2.4 不同倾角MoN薄膜的电化学表征 |
| 6.2.5 不同膜厚MoN薄膜的物理表征 |
| 6.2.6 不同膜厚MoN薄膜的电化学表征 |
| 6.2.7 MoN薄膜的循环寿命测试 |
| 6.2.8 MoN薄膜循环寿命测试前后的物理表征分析 |
| 6.3 结论 |
| 结论和展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及专利 |
| 致谢 |
（6）钛靶受控阴极电弧的放电特性与大颗粒缺陷研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 阴极电弧蒸发镀膜 |
| 1.2.1 阴极电弧蒸发镀膜的发展 |
| 1.2.2 阴极电弧的大颗粒缺陷 |
| 1.3 国内外消除大颗粒的方法 |
| 1.3.1 遮挡屏蔽 |
| 1.3.2 电场抑制 |
| 1.3.3 工艺优化 |
| 1.3.4 磁场控制 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 实验总述 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.3 表征方法 |
| 2.3.1 弧斑运动轨迹分析 |
| 2.3.2 磁场测量与模拟分析 |
| 2.3.3 涂层物性分析 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 倾斜磁场永磁受控电弧源与弧斑运动行为分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电弧源几何模型与磁场分析 |
| 3.2.1 电弧源的几何模型 |
| 3.2.2 永磁磁场模型及分析 |
| 3.3 电弧光斑图像采集系统组成 |
| 3.3.1 电弧光斑图像的读取 |
| 3.4 基于Matlab的光斑大小和位置分析算法 |
| 3.4.1 电弧光斑图像预处理 |
| 3.4.2 电弧光斑中心位置计算 |
| 3.5 不同弧流下的电弧光斑运动轨迹分析 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 电磁耦合永磁受控电弧源及弧斑运动行为分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电磁耦合永磁模型及磁场分析 |
| 4.2.1 电磁耦合永磁模型 |
| 4.2.2 不同线圈电流下弧源阴极表面磁场分布 |
| 4.3 电磁线圈电流对弧斑运动的影响 |
| 4.3.1 不同线圈电流下Ar气氛中Ti靶表面的弧斑运动 |
| 4.3.2 不同线圈电流下N2 气氛中Ti靶表面的弧斑运动 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 弧源工艺参数对涂层表面大颗粒的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 弧流对涂层表面大颗粒的影响 |
| 5.2.1 实验方法 |
| 5.2.2 弧流对制备Ti涂层表面大颗粒的影响 |
| 5.2.3 弧流对制备TiN涂层表面大颗粒的影响 |
| 5.3 电磁场电流对涂层表面大颗粒的影响 |
| 5.3.1 实验方法 |
| 5.3.2 线圈电流对制备Ti涂层表面大颗粒的影响 |
| 5.3.3 线圈电流对制备TiN涂层表面大颗粒的影响 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）电弧离子镀过渡金属氮化物硬质薄膜的成分设计基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 过渡金属氮化物的结构与性质 |
| 1.2.1 过渡金属氮化物的相结构 |
| 1.2.2 过渡金属氮化物的宽固溶区 |
| 1.2.3 过渡金属氮化物的性质 |
| 1.3 过渡金属氮化物硬质薄膜研究现状 |
| 1.3.1 过渡金属氮化物硬质薄膜的合成方法 |
| 1.3.2 过渡金属氮化物硬质薄膜的强化机理 |
| 1.3.3 过渡金属氮化物硬质薄膜的理论计算研究 |
| 1.3.4 过渡金属氮化物硬质薄膜研究中的问题 |
| 1.4 本论文研究意义及研究内容 |
| 2 实验设备和表征方法 |
| 2.1 实验设备及实验设计 |
| 2.1.1 实验设备 |
| 2.1.2 实验设计 |
| 2.1.3 实验方法 |
| 2.2 薄膜材料表征方法 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.2.2 场发射扫描电镜(FE-SEM) |
| 2.2.3 透射电镜(TEM) |
| 2.2.4 电子探针(EPMA) |
| 2.2.5 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.2.6 残余应力(Residual stress) |
| 2.2.7 纳米压痕(Nanoindentation) |
| 2.2.8 霍尔效应(Hall effect) |
| 3 元过渡金属氮化物硬质薄膜的制备及强化机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 TiN_x薄膜强化机理研究 |
| 3.2.1 TiN_x薄膜的制备 |
| 3.2.2 TiN_x薄膜的形貌 |
| 3.2.3 TiN_x薄膜的成分及化合状态 |
| 3.2.4 TiN_x薄膜的晶体结构 |
| 3.2.5 TiN_x薄膜的残余应力 |
| 3.2.6 TiN_x薄膜的力学性能 |
| 3.2.7 TiN_x薄膜的强化机理分析 |
| 3.3 ZrN_x薄膜强化机理研究 |
| 3.3.1 ZrN_x薄膜的制备 |
| 3.3.2 ZrN_x薄膜的形貌 |
| 3.3.3 ZrN_x薄膜的成分及化合状态 |
| 3.3.4 ZrN_x薄膜的晶体结构 |
| 3.3.5 ZrN_x薄膜的残余应力 |
| 3.3.6 ZrN_x薄膜的力学性能 |
| 3.3.7 ZrN_x薄膜的强化机理分析 |
| 3.4 HfN_x薄膜强化机理研究 |
| 3.4.1 HfN_x薄膜的制备 |
| 3.4.2 HfN_x薄膜的形貌 |
| 3.4.3 HfN_x薄膜的成分及化合状态 |
| 3.4.4 HfN_x薄膜的晶体结构 |
| 3.4.5 HfN_x薄膜的残余应力 |
| 3.4.6 HfN_x薄膜的力学性能 |
| 3.4.7 HfN_x薄膜的强化机理分析 |
| 3.5 宽固溶区二元金属氮化物原子尺度强化机理及成分设计原则讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 三元过渡金属氮化物硬质薄膜的制备及强化机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 (Ti_xZr_(1-x))N_y薄膜强化机理研究 |
| 4.2.1 (Ti_xZr_(1-x))N_y薄膜的制备 |
| 4.2.2 (Ti_xZr_(1-x))N_y薄膜的形貌 |
| 4.2.3 (Ti_xZr_(1-x))N_y薄膜的成分 |
| 4.2.4 (Ti_xZr_(1-x))N_y薄膜的晶体结构 |
| 4.2.5 (Ti_xZr_(1-x))N_y薄膜的残余应力 |
| 4.2.6 (Ti_xZr_(1-x))N_y薄膜的力学性能 |
| 4.2.7 (Ti_xZr_(1-x))N_y薄膜的强化机理分析 |
| 4.3 Ti_x(C_yN_(1-y))薄膜强化机理研究 |
| 4.3.1 Ti_x(C_yN_(1-y))薄膜的制备 |
| 4.3.2 Ti_x(C_yN_(1-y))薄膜的形貌 |
| 4.3.3 Ti_x(C_yN_(1-y))薄膜的成分及化合状态 |
| 4.3.4 Ti_x(C_yN_(1-y))薄膜的晶体结构 |
| 4.3.5 Ti_x(C_yN_(1-y))薄膜的残余应力 |
| 4.3.6 Ti_x(C_yN_(1-y))薄膜的力学性能 |
| 4.3.7 Ti_x(C_yN_(1-y))薄膜的强化机理分析 |
| 4.4 宽固溶区三元金属氮化物原子尺度强化机理讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 新型四元单层超硬薄膜的设计与制备 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 (Zr,Al)NO四元单层超硬薄膜的成分设计 |
| 5.3 (Zr,Al)NO薄膜的制备及表征 |
| 5.3.1 (Zr,Al)NO薄膜的制备 |
| 5.3.2 (Zr,Al)NO薄膜的形貌 |
| 5.3.3 (Zr,Al)NO薄膜的成分及化合状态 |
| 5.3.4 (Zr,Al)NO薄膜的晶体结构 |
| 5.3.5 (Zr,Al)NO薄膜的残余应力 |
| 5.3.6 (Zr,Al)NO薄膜的力学性能 |
| 5.4 (Zr,Al)NO薄膜的超硬机理分析与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）中频非平衡磁控溅射TiAlN薄膜的结构与性能（论文提纲范文）
| 1 实验材料与方法 |
| 2 实验结果及分析 |
| 2.1 氮气分压对Ti Al N薄膜晶体结构和成分的影响 |
| 2.2 直流偏压对薄膜断口形貌和膜-基结合力的影响 |
| 2.3 Al含量对薄膜显微硬度的影响 |
| 3 结论 |
（9）磁过滤电弧离子镀制备TiAlN涂层的结构与性能表征（论文提纲范文）
| 1 实验方法 |
| 2 结果与讨论 |
| 2.1 Ti Al N涂层的晶体结构与化学成分 |
| 2.1.1 Ti Al N涂层的晶体结构 |
| 2.1.2 Ti Al N涂层的化学成分 |
| 2.1.3 Ti Al N涂层相结构与化学成分的相互关系 |
| 2.2 Ti Al N涂层的力学性能、表面粗糙度及沉积速率 |
| 2.2.1 Ti Al N涂层的硬度和弹性模量 |
| 2.2.2 Ti Al N涂层的表面粗糙度和沉积速率 |
| 2.3 Ti Al N涂层的结合强度 |
| 2.4 Ti Al N涂层的摩擦磨损性能 |
| 3 结论 |
（10）NbAlSiN涂层和CrAlBN涂层的结构和性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硬质涂层的制备方法 |
| 1.2.1 真空蒸镀 |
| 1.2.2 溅射镀膜 |
| 1.2.3 离子镀膜 |
| 1.2.4 离子束辅助沉积 |
| 1.3 TiN和 CrN基硬质涂层的研究现状 |
| 1.4 NbN硬质涂层的研究现状 |
| 1.5 硬质涂层性能的表征 |
| 1.5.1 涂层的硬度 |
| 1.5.2 涂层的结合力 |
| 1.5.3 涂层的高温氧化 |
| 1.6 选题意义与研究内容 |
| 1.6.1 研究意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 涂层的制备与表征 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 涂层的结构表征 |
| 2.3.1 形貌分析 |
| 2.3.2 成分分析 |
| 2.3.3 相组成及结构分析 |
| 2.4 涂层的性能表征 |
| 2.4.1 硬度测试 |
| 2.4.2 摩擦磨损性能测试 |
| 2.5 涂层高温氧化实验 |
| 第三章 磁控溅射(NbAlSi)N涂层的结构和性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 (NbAlSi)N涂层 |
| 3.3.1 成分分析 |
| 3.3.2 微观结构 |
| 3.3.3 抗氧化性能 |
| 3.3.4 涂层的硬度 |
| 3.4 (NbAl)N、(NbAlSi)N和(NbAlSiY)N涂层 |
| 3.4.1 微观结构 |
| 3.4.2 抗氧化性能 |
| 3.4.3 涂层的硬度 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 电弧离子镀(NbAlSi)N涂层的结构和性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 (NbAlSi)N涂层 |
| 4.3.1 成分分析 |
| 4.3.2 微观结构 |
| 4.3.3 涂层的硬度 |
| 4.3.4 室温磨损条件下涂层的磨损性能 |
| 4.4 (NbAl)N、(NbAlSi)N和(NbAlSiY)N涂层 |
| 4.4.1 微观结构 |
| 4.4.2 涂层的硬度 |
| 4.4.3 涂层的磨损性能 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 电弧离子镀(CrAlB)N涂层的结构和性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 (CrAlB)N涂层 |
| 5.3.1 成分分析 |
| 5.3.2 微观结构 |
| 5.3.3 氧化性能 |
| 5.3.4 涂层的硬度 |
| 5.3.5 室温磨损条件下涂层的磨损性能 |
| 5.4 (Cr Al)N、(Cr Al B)N和(Cr ABY)N涂层 |
| 5.4.1 微观结构 |
| 5.4.2 涂层的硬度 |
| 5.4.3 抗氧化性能 |
| 5.4.4 涂层的磨损性能 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
四、THE EFFECTS OF PULSE BIAS VOLTAGE AND N_2 PARTIAL PRESSURE ON TiAlN FILMS OF ARC ION PLATING (AIP)（论文参考文献）
- [1]AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多层复合涂层的研制及性能研究[D]. 朱强. 天津职业技术师范大学, 2021(06)
- [2]复合PVD氮化物刀具涂层的制备及其性能研究[D]. 张权. 广东工业大学, 2020(05)
- [3]电弧离子镀Ni-Cr-N涂层体系设计及腐蚀磨损性能研究[D]. 巫业栋. 安徽工业大学, 2020(06)
- [4]质子交换膜燃料电池不锈钢双极板NbN基防护涂层制备及结构与性能研究[D]. 陈默含. 安徽工业大学, 2019(06)
- [5]物理气相沉积氮化物薄膜的制备及其电容性能的研究[D]. 高则翠. 广东工业大学, 2019(02)
- [6]钛靶受控阴极电弧的放电特性与大颗粒缺陷研究[D]. 陈仁德. 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所), 2018(01)
- [7]电弧离子镀过渡金属氮化物硬质薄膜的成分设计基础研究[D]. 韩克昌. 大连理工大学, 2017(09)
- [8]中频非平衡磁控溅射TiAlN薄膜的结构与性能[J]. 安小建,赵广彬,程玺儒,左龙,左伟峰. 西华大学学报(自然科学版), 2017(04)
- [9]磁过滤电弧离子镀制备TiAlN涂层的结构与性能表征[J]. 陈磊,裴志亮,肖金泉,宫骏,孙超. 中国腐蚀与防护学报, 2017(03)
- [10]NbAlSiN涂层和CrAlBN涂层的结构和性能研究[D]. 江泉英. 江西科技师范大学, 2017(02)