利用超硬膜进行材料保护：TU文献标识码：A：1008-925X(2012)07-0129-01摘要：利用多弧离子镀技术、采用Ti-Al-Zr合金靶材在高速钢基片上沉积(Ti,Al,Zr)N超硬反应膜。系统地研究了沉积工艺(偏压、镀膜温度、反应气体压强、弧电流)对膜层组织和性能的影响。根据正交试验法对沉积工艺参数进行设计，制定了合适的实验工艺。根据实验工艺制备了表面比较光洁、平整，组织比较均匀、细致的薄膜。该研究工作表明，采用多弧离子镀技术沉积的(Ti,Al,Zr)N超硬反应膜在较薄的厚度(W3lim)下，通过沉积工艺优化，可以达到很高的硬度(HV>3500)、很强的附着力(>140N)以及良好的常温和高温耐磨性能，达到刀具膜层的高使用性能要求。此外，本课题研究结果也表明，采用Ti-Al-Zr合金靶材制备的(Ti,Al,Zr)N超硬反应膜是可行的，具有良好的工业应用前景。关键词：(Ti,Al,Zr)N；超硬反应膜；多弧离子镀；偏压利用超硬膜进行材料防护是提高材料性能的一种经济，实用的途径。超硬膜在常温下具有良好的综合的机械性能，在高温环境下也具有较高的强度，还兼有良好的抗高温氧化，耐腐---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---蚀，抗冲刷和磨损的能力；在剧烈磨损的环境中，其高温强度韧性，耐磨性的指标要远远高于常温。超硬膜耐磨及保护涂层使用，可以有效地降低各部件的机械磨损，化学腐蚀及高温氧化倾向，从而延长部件的使用寿命。以TiN为代表的硬质单层膜，由于明显改善材料表面的力学性能和摩擦性能，而广泛应用在机械、冶金、电子等领域。硬质多层膜由于可集中不同单层材料的优点；增强膜-基结合；多层界面可打断柱状晶的生长，使裂纹改变方向或阻挡位错运动；增加涂层的韧性和硬度，因而比单层膜具有更好的性能。自Koehler提出增强多层复合材料的理论方法后，硬质多层膜尤其是超晶格薄膜、纳米多层膜的研究逐渐成为热点，不但显著改善力学性能和摩擦性能，而且还明显改善耐高温氧化性及抗腐蚀性等。超硬材料依据化学键合特性可以分成三类，即，金属键（过渡族金属元素的氮化物、碳化物、硼化物）、共价键（ALSi的氮化物、碳化物、硼化物以及金刚石）、离子键（A1、Zr、Ti、Be的氧化物）。多元超硬膜的组元的选择一般总是要考虑其单一反应膜的性能，这些性能将直接影响到其组成的多元超硬膜的性能。总体上，这些材料都具有高硬度、高熔点；离子键化合物的弹性模量最低；从共价键、金属键到离子键热膨胀系数增加。按键合方式对这三类材料的定性比较，每一类都具有各自的优点和缺欠。而对于金属键类的硬质材料来说，又可以按照氮化物、碳化物、硼化物进行分类。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---由这些结果可以断言，超硬反应膜的优化只能是通过多元（多相）或者多层复合方式来实现。1、真空镀膜技术在真空中把金属核减或化合物进行蒸发（或溅射），使其在被涂覆的物体（称基板、基片或基体）上凝固，沉积的方法称真空镀膜法。真空镀膜技术是真空应用技术的一个重要的领域，这一技术在目前之所以得到突飞猛进的发展，是因为它不仅仅是大意的真空应用技术，而是以真空技术为基础，利用物理或化学的方法并且吸收了电子束、分子束、离子束、等离子束、射频、磁控等一系列新技术，为科学研究与生产提供了膜层涂覆的新工艺、新技术的结果。2、多弧离子镀采用多弧离子镀制备多元超硬反应膜，首先要确定靶材合金的基体元素，基体元素自身必须具有良好的反应能力和良好的反应膜性能。此外，考虑到制备合金靶的需要，基体元素必须具有较好的合金化能力和较好的可加工性能。根据多元超硬反应膜的发展历史和实际应用来看，毫无疑问，Ti是首选的基体元素。在此基础上，根据过渡族金属元素的自身特点及其反应物的性能，对其它元素，特别是C「、Zr、Nb进行了成功的尝试。此外，由于A1元素的合金化性能良好及作为抗高温氧化元素的优势，也被列为主要基体元素进行尝试，这些典型的二元合金的超硬反应膜。值得注意的是，在这类二元合金中，第二组元元素仍然以过渡族金属元素为主，在有些情况下，Si也被作为第二组元添加。三元合金的超硬反...