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中国真空学会2016学术年会

作者：林松盛周克崧冯诚诚代明江石倩胡芳侯惠君韦春贝华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510641 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

为提高金属材料的抗砂粒冲蚀能力,采用物理气相沉积技术在材料表面制备硬质防护薄膜是解决该难题的有效途径之一.然而在材料表面制备薄膜不可避免地存在残余应力,特别是硬质薄膜通常存在GPa级的残余应力.当薄膜中残余应力较大时,会导致... 详细信息

为提高金属材料的抗砂粒冲蚀能力,采用物理气相沉积技术在材料表面制备硬质防护薄膜是解决该难题的有效途径之一.然而在材料表面制备薄膜不可避免地存在残余应力,特别是硬质薄膜通常存在GPa级的残余应力.当薄膜中残余应力较大时,会导致薄膜开裂或剥落,甚至有可能损坏基体.为了降低薄膜残余应力,科技工作者进行了各种尝试,目前主要采用沉积过渡层、多层结构和退火热处理等途径来降低薄膜残余应力.本文采用真空阴极电弧技术,在TC11钛合金和单晶Si片表面依次沉积软硬交替Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜,Me层与MeN层的比例为1：6.通过工艺控制沉积不同调制周期、不同RTi/TiN：RZr/ZrN调制比和不同厚度(周期数)的多层膜.采用Nova NanoSEM 430型扫描电子显微镜观察薄膜截面形貌及厚度;Philips Xpert MPD 型X射线衍射仪分析膜层中的相结构;HH-3000薄膜结合强度划痕试验仪检测多层膜与基体的结合力;用MH-5D型硬度计测量膜层维氏显微硬度;采用FST-150残余应力测试仪通过基片曲率半径法测量多层膜的应力.结果表明：在同等膜层厚度下,增加调制周期,则残余应力降低,结合力和硬度均增大;在同等膜厚及调制周期下,提高RTi/TiN：RZr/ZrN调制比,则残余应力及硬度下降,结合力增大;增大多层膜厚度,则残余应力略有上升,结合力和硬度均提高,当膜厚达7.54μm后,硬度稳定在30Gpa左右.

关键词： Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜调制结构残余应力电弧离子镀

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燃气热冲击下7YSZ热障涂层的阻抗谱特征

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材料研究与应用 2016年第3期10卷 191-196页

作者：张永陈文龙刘敏张吉阜许晓嫦中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 广东工业大学材料与能源学院广东广州510006

在1250℃的燃气热冲击条件下,测试了等离子喷涂7YSZ热障涂层的抗热震性能,并采用交流阻抗技术测量了7YSZ热障涂层的阻抗谱特征.结果表明:随着热冲击循环次数增加,7YSZ热障涂层内热生长氧化物不断生长变厚,阻抗谱中频阶段的响应表现的愈... 详细信息

在1250℃的燃气热冲击条件下,测试了等离子喷涂7YSZ热障涂层的抗热震性能,并采用交流阻抗技术测量了7YSZ热障涂层的阻抗谱特征.结果表明:随着热冲击循环次数增加,7YSZ热障涂层内热生长氧化物不断生长变厚,阻抗谱中频阶段的响应表现的愈加显著;同时YSZ晶界电阻值增加,电容值下降,表明YSZ内微裂纹发生了生长和扩展.

关键词：燃气热冲击热障涂层阻抗谱

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超音速等离子喷涂致密La0.6Sr0.4CO0.2Fe0.8O3-δ透氧膜的制备研究

超音速等离子喷涂致密La0.6Sr0.4CO0.2Fe0.8O3-δ透氧膜的制备研究

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特种粉末冶金及复合材料制备/加工第一届学术会议

作者：牛少鹏邓畅光徐丽萍毛杰曾威华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651

本文对超音速等离子喷涂钙钛矿型La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.803-δ致密透氧膜的制备工艺进行了研究,着重探讨了喷距、丙烷流量和走枪速度对膜层结构和致密度影响.研究结果表明喷距210mm、丙烷流量2.5L/min以上、走枪速度500mm/s以上可获得结... 详细信息

本文对超音速等离子喷涂钙钛矿型La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.803-δ致密透氧膜的制备工艺进行了研究,着重探讨了喷距、丙烷流量和走枪速度对膜层结构和致密度影响.研究结果表明喷距210mm、丙烷流量2.5L/min以上、走枪速度500mm/s以上可获得结构致密、内应力水平低且无纵向裂纹的膜层.采用优化后工艺,制备了由多孔316L支撑的片式膜.气密性测试结果表明,所制备片式膜两侧压差达到1.2bar时,仍能保证不被氮气通过,显示出较高的致密程度.在以上基础上,提出并成功制备了一种大尺寸、高透氧面积和机械强度的管式膜,对解决当前透氧膜应用所面临的强度低、不易高温密封等问题有积极意义。

关键词：致密透氧膜制备工艺膜层结构致密度

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CoCrMo合金等离子渗氮——掺钨类金刚石薄膜复合处理的摩擦学性能研究

CoCrMo合金等离子渗氮——掺钨类金刚石薄膜复合处理的摩擦学性能...

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珠三角光电产业与真空科技创新论坛暨广东省真空学会2016年学术年会

作者：许伟周克崧林松盛谭笛代明江侯惠君中南大学材料科学与工程学院广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室

为了提高CoCrMo合金材料的耐磨性能,延长其作为生物植入体的使用寿命。本文采用了等离子渗氮和掺钨类金刚石薄膜沉积的复合处理工艺,通过SEM、XRD、维氏硬度计、划痕仪和摩擦磨损试验机表征了离子渗氮和DLC薄膜沉积对CoCrMo合金的组织... 详细信息

为了提高CoCrMo合金材料的耐磨性能,延长其作为生物植入体的使用寿命。本文采用了等离子渗氮和掺钨类金刚石薄膜沉积的复合处理工艺,通过SEM、XRD、维氏硬度计、划痕仪和摩擦磨损试验机表征了离子渗氮和DLC薄膜沉积对CoCrMo合金的组织、结构及摩擦学性能的影响。结果表明:离子渗氮后,CoCrMo合金表面生成了一层CrN,提高了基体的硬度。复合处理后的CoCrMo样品其硬度、结合力和摩擦磨损性能均优于单一沉积DLC薄膜的CoCrMo样品硬度。CoCrMo合金的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损,而DLC/CoCrMo和DLC/PN CoCrMo的磨损机制以滑动磨损为主并伴随少量的磨粒磨损。CoCrMo合金经表面沉积DLC薄膜处理,其平均摩擦因数从0.5降低到了0.1,而复合处理后的CoCrMo样品的摩擦系数进一步地降低到0.075。此外,CoCrMo合金复合处理样品的磨损率为3.8×10mm/N·m,相对于单一DLC沉积的样品的1.82×10mm/N·m,其耐磨损性能提高了一个数量级。

关键词：复合处理掺钨类金刚石薄膜 CoCrMo等离子渗氮摩擦磨损

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机器人外轴设备在热喷涂中的应用

机器人外轴设备在热喷涂中的应用

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特种粉末冶金及复合材料制备/加工第一届学术会议

作者：吴洪键刘敏邓思豪邓春明牛少鹏广东工业大学材料与能源学院广州510006 广东省新材料研究所、现代材料表面工程国家工程实验室、广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650 广东省新材料研究所、现代材料表面工程国家工程实验室、广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650 法国贝尔福-蒙贝利亚技术大学贝尔福法国90010

目前应用于热喷涂的机器人都具有六个协调运作的轴,能实现多种复杂工件表面的喷涂.但对于某些特殊的工件,例如圆柱回转体、球体等,由于部分轴的运动达到了极限值,机器人无法完成整个喷涂任务,因此,有必要在机器人系统中添加外轴设备以... 详细信息

目前应用于热喷涂的机器人都具有六个协调运作的轴,能实现多种复杂工件表面的喷涂.但对于某些特殊的工件,例如圆柱回转体、球体等,由于部分轴的运动达到了极限值,机器人无法完成整个喷涂任务,因此,有必要在机器人系统中添加外轴设备以扩展机器人的运动范围.本文结合ABB机器人离线编程软件RobotStudio,介绍如何在机器人系统中建立和添加外轴设备.同时讨论了机器人的移动速度V、外轴设备旋转角度θ与工件表面曲率半径R的关系,避免或减少喷涂过程中过烧和产生的热应力,并控制涂层厚度的均匀性.由于RobotStudio在热喷涂的应用中存在一些局限性,因此有必要利用二次开发的形式在RobotStudio中添加热喷涂所需要的功能,本文介绍了创建热喷涂插件(SprayPlugin)的过程,利用该插件可以快速简单的在一些较复杂的工件表面上获得热喷涂路径,这也是本文的创新点之处.

关键词：热喷涂机器人外轴设备移动速度旋转角度

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掺杂Al类金刚石薄膜的制备及性能研究

掺杂Al类金刚石薄膜的制备及性能研究

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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议

作者：赵凤丽代明江林松盛许伟侯慧君中南大学材料科学与工程学院长沙 410083 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州 510650 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州 510650 中南大学材料科学与工程学院长沙 410083

采用中频磁控溅射结合阳极离子源复合技术,在n(100)型单晶硅及16MnCr5基体表面沉积了一系列含Al的a-C：H薄膜.本文重点研究了甲烷流量对a-C：H(Al)薄膜性能的影响.结果表明,采用中频磁控溅射Al靶,以CH4气体为碳源,成功制备出了a-C：H(... 详细信息

采用中频磁控溅射结合阳极离子源复合技术,在n(100)型单晶硅及16MnCr5基体表面沉积了一系列含Al的a-C：H薄膜.本文重点研究了甲烷流量对a-C：H(Al)薄膜性能的影响.结果表明,采用中频磁控溅射Al靶,以CH4气体为碳源,成功制备出了a-C：H(Al)薄膜;随着CH4流量的增加,薄膜的沉积速率先增加后减小;所制备的Al-DLC膜厚为1.89μm,硬度为1148.11HV,比a-C：H薄膜硬度略低,主要是因为Al元素属于中等硬度金属元素,以Al原子的形式镶嵌在碳膜中,而不以与C形成碳化物的形式存在;当CH4流量超过50sccm时,由于过量的碳沉积在Al靶表面,溅射出的Al元素非常少,使薄膜内应力较大,出现崩膜现象.

关键词：类金刚石薄膜 a-C∶H(Al)薄膜磁控溅射机械摩擦性能

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大气等离子喷涂制备导电TiB2基复合涂层及性能研究

大气等离子喷涂制备导电TiB2基复合涂层及性能研究

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特种粉末冶金及复合材料制备/加工第一届学术会议

作者：刘学璋邓春明邓畅光韩伟刘敏周克崧刘立斌中南大学材料与工程学院长沙410083 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代材料表面工程重点实验室广州510650 江西科技师范大学材料与机电学院南昌330013 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代材料表面工程重点实验室广州510650 中南大学材料与工程学院长沙410083

TiB2具有高熔点,高强度,高的导电性及优良的耐磨性.本文通过喷雾造粒制取流动性良好的TiB2-5％SiC复合粉末,再使用大气等离子喷涂制备了TiB2基复合涂层,并采用SEM,XRD及EDS对复合涂层的组织结构进行了分析.结果表明:喷雾造粒制备的TiB2-... 详细信息

TiB2具有高熔点,高强度,高的导电性及优良的耐磨性.本文通过喷雾造粒制取流动性良好的TiB2-5％SiC复合粉末,再使用大气等离子喷涂制备了TiB2基复合涂层,并采用SEM,XRD及EDS对复合涂层的组织结构进行了分析.结果表明:喷雾造粒制备的TiB2-5％SiC复合粉末球形度好,粒径均匀;经1500℃真空烧结后,粉末结合强度增加;所制备的TiB2基复合涂层成分均匀,与基体结合良好,涂层的电导率为100S/cm。

关键词：复合涂层大气等离子喷涂组织结构电导率

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不同气体组分的PS-PVD射流光谱诊断

不同气体组分的PS-PVD射流光谱诊断

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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议

作者：王凯刘敏毛杰中南大学材料科学与工程学院长沙 410000 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州 510650

采用发射光谱仪分析不同气体组分的PS-PVD射流,通过Abel转换得出射流径向各点处的光谱强度,比较和分析射流中不同气体的成分分布。采用多谱线斜率法研究不同气体组分的射流在径向距离上电子温度的变化,通过Hβ谱线的stark展宽研究各气... 详细信息

采用发射光谱仪分析不同气体组分的PS-PVD射流,通过Abel转换得出射流径向各点处的光谱强度,比较和分析射流中不同气体的成分分布。采用多谱线斜率法研究不同气体组分的射流在径向距离上电子温度的变化,通过Hβ谱线的stark展宽研究各气体组分在径向上的电子密度分布。结果表明：在总气体流量不变的条件下,加入的H2和He气使得Ar的谱线强度降低;加入He后,Ar在焰流中心处浓度降低并在一定范围内随着径向距离的增加而增加,He往中心区域聚集;Ar/H2气体中,H2主要分布在焰流中心及中心靠外的区域,并在中心靠外的区域含量较高;不同气体组分的电子温度都随着径向距离的增加而降低,而Ar/He/H2表现为先降后升;Ar/H2和Ar/He/H2两种气体的电子密度与径向距离成反比,同时受到H2和He含量分布的影响。

关键词：超低压等离子体射流气体组分发射光谱电子温度电子密度

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45#钢表面离子辅助热蒸发镀铝膜的制备及性能

45#钢表面离子辅助热蒸发镀铝膜的制备及性能

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珠三角光电产业与真空科技创新论坛暨广东省真空学会2016年学术年会

作者：廖富达侯惠君石倩裴和中昆明理工大学材料科学与工程学院广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室

铝具有电位低、附着性好、耐腐蚀性强,可作为阳极耐蚀膜层,被广泛运用于航空、海洋等领域。与传统的防护镉膜层相比,铝膜层具有经济实惠、资源储丰富,对基体性能影响小,制备技术多样的优点。物理气相沉积（PVD）是现在被认可的绿色、环... 详细信息

铝具有电位低、附着性好、耐腐蚀性强,可作为阳极耐蚀膜层,被广泛运用于航空、海洋等领域。与传统的防护镉膜层相比,铝膜层具有经济实惠、资源储丰富,对基体性能影响小,制备技术多样的优点。物理气相沉积（PVD）是现在被认可的绿色、环保、无污染的膜层制备技术,它具有沉积温度低、可调控性高等优点,如磁控溅射结合力好、晶粒细小,膜层致密,但沉积速率低;蒸镀沉积速率快,但膜层致密性不够,膜层结合力不太理想。因此本研究结合了磁控溅射与蒸镀的优点来制备铝膜层,使膜层具有高的沉积速率和高的致密性,进而有好的耐腐蚀性。本研究采用离子辅助热蒸发复合磁控溅射真空镀膜设备,该设备中注入了离子辅助技术,使蒸发出来的Al原子被注入的等离子体离化,变为具有高能量的Al离子,然后沉积到基体表面,使膜层致密。首先在45#钢表面镀覆磁控溅射铝膜层,再使用离子辅助热蒸发镀覆蒸镀铝膜层,并进行喷丸+化学转化后处理。采用中性盐雾机、电化学工作站、扫描电镜、能谱仪对镀铝试样的膜层结构和性能进行研究。结果表明:45#钢上铝膜厚度约为12μm,膜层晶粒均匀,大小为lμm;用划格法测得膜基结合力好,膜/层基体界面紧密:膜/基之间存在3μm厚的铁铝化合物扩散层,扩散层的存在能显著提高铝膜层的结合力和耐腐蚀性能:测量镀铝试样极化曲线,其自腐蚀电流比基体低两个数量级,达到1.46×10（A/cm）;经盐雾试验1800 h,铝膜部分剥落,对腐蚀部位能谱仪分析,没有检测到Fe元素,说明腐蚀还没到基体。经过后处理（喷丸+化学转化）的镀铝试样,膜层表层形貌发生改变,表面致密度提高,并生成一层耐腐蚀转化膜,耐蚀性能得到进一步提高,测得其自腐蚀电流比基体低三个数量级,为2.3×10（A/cm）;经盐雾试验1800 h后,膜层表面较完整,对表面进行能谱分析,只检测到Al和少量的O元素,说明铝膜层腐蚀程度很轻,还具有很好的耐腐蚀性。

关键词：复合纯铝膜离子辅助热蒸发后处理耐腐蚀

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等离子喷涂制备ZrB_2-SiC复合涂层及其静态烧蚀性能

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装备环境工程 2016年第3期13卷 43-47页

作者：王佳文刘敏邓春明毛杰韩伟曾德长华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 广东省新材料研究所广州510650 现代材料表面工程技术国家工程实验室广州510650 广东省现代材料表面工程重点实验室广州510650

目的提高C/C复合材料的抗静态烧蚀性能。方法利用大气等离子喷涂技术在C/C复合材料表面制备ZrB_2-SiC复合涂层,对其进行1500℃的静态烧蚀实验。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)对涂层的物相成分、微观形貌... 详细信息

目的提高C/C复合材料的抗静态烧蚀性能。方法利用大气等离子喷涂技术在C/C复合材料表面制备ZrB_2-SiC复合涂层,对其进行1500℃的静态烧蚀实验。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)对涂层的物相成分、微观形貌等进行检测分析。结果采用大气等离子喷涂制备的ZrB_2-SiC涂层是由熔融的粉末粒子紧密堆积而成,呈现典型的层状结构,涂层均匀完整地覆盖于C/C基体表面,厚度约为200μm。涂覆有ZrB_2-SiC复合涂层的C/C复合材料试样在1500℃分别氧化2,3,4 h后,试样依旧保持完整,C/C基体未遭受损伤,试样的质量增加率依次为3.39%,2.95%,4.25%。结论采用大气等离子喷涂技术能够在C/C复合材料表面制备出厚度均匀、结构致密的ZrB_2-SiC复合涂层,ZrB_2-SiC复合涂层使C/C复合材料的抗静态烧蚀性能显著提高。

关键词： C/C复合材料 ZrB2-SiC复合涂层抗高温氧化等离子喷涂

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