超出10微米的厚膜在許多工業(yè)領(lǐng)域有著重大需求,如核電、航空航天、機械、汽車、石油化工、船舶等領(lǐng)域。厚膜可以容納更多的內(nèi)部缺陷,并且避免缺陷連接導(dǎo)致的貫穿性破壞,提高膜層的耐磨、耐蝕、抗氧化性能、延長損耗時效。如核燃料包殼管銷合金表面需要制備大厚度膜層以提高其事故容錯能力,增強高溫抗氧化性能、延長服役時效;汽車內(nèi)燃機活塞環(huán)在高溫高壓往復(fù)摩擦的工況下,需要制備大厚度耐磨膜層以提高其服役時效和耐磨性能。傳統(tǒng)的厚膜制備技術(shù)如電鍍、噴涂等存在難以克服的問題,如膜層多孔、污染嚴重、鍍液后處理等,膜層性能無法進一步提高。以電弧離子鍍?yōu)榇淼募夹g(shù)可以制備高品質(zhì)膜層且環(huán)境友好,成為物理氣相沉積(PVD)方法中沉積厚膜最具潛力的技術(shù)。目前電弧離子鍍制備厚膜仍需克服金屬熔滴多、殘余應(yīng)力大、生長速率慢等困難。為解決上述問題需要綜合考慮弧源技術(shù)優(yōu)化、材料和工藝,實現(xiàn)在增加厚度的同時降低缺陷密度。本工作與大連納晶科技有限公司聯(lián)合開發(fā)了新型0155 mm大面積電弧源技術(shù),彌補了傳統(tǒng)弧源面積小、速率慢、熔滴多、磁場不均勻、靶材調(diào)整靈活性差等諸多問題,具備工作面積大、生長速率快、熔滴少、弧斑運動均勻快速、雙磁場多模式控...

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 厚膜研究的必要性
    1.2 厚膜的應(yīng)用需求
    1.3 厚膜制備技術(shù)
        1.3.1 電化學(xué)沉積
        1.3.2 高功率磁控濺射
        1.3.3 噴涂技術(shù)
        1.3.4 化學(xué)氣相沉積
        1.3.5 蒸鍍
        1.3.6 電弧離子鍍
    1.4 電弧離子鍍制備厚膜的問題
        1.4.1 金屬熔滴多
        1.4.2 殘余應(yīng)力大
        1.4.3 生長速率慢
    1.5 本文主要研究思路
2 實驗與表征
    2.1 實驗設(shè)備
    2.2 基體與膜層材料
    2.3 基體鍍前處理
    2.4 工藝參數(shù)
    2.5 性能測試方法
3 新型大面積電弧源
    3.1 傳統(tǒng)弧源結(jié)構(gòu)
    3.2 新弧源結(jié)構(gòu)及磁場特點
    3.3 定位/三維旋轉(zhuǎn)可變的轉(zhuǎn)架設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
4 工藝優(yōu)化及膜層結(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.1 生長速率
    4.2 膜基結(jié)合增強
    4.3 本章小結(jié)
5 單層厚Cr膜制備及性能研究
    5.1 沉積溫度對基體的影響
    5.2 厚Cr膜常溫下結(jié)構(gòu)和性能
        5.2.1 顯微組織結(jié)構(gòu)
        5.2.2 膜基結(jié)合強度
        5.2.3 堆內(nèi)腐蝕性能
    5.3 厚Cr膜高溫抗氧化行為
        5.3.1 表面與截面形貌
        5.3.2 成分分析
        5.3.3 高溫氧化機理的總結(jié)
    5.4 Zr-4管件表面厚Cr膜
    5.5 本章小結(jié)
6 Cr/CrN多層厚膜制備及性能研究
    6.1 多層膜熔滴的進一步控制
    6.2 膜層顯微組織結(jié)構(gòu)
    6.3 N元素擴散機制
    6.4 Cr調(diào)制層對Cr/CrN多層機械性能的影響
    6.5 高溫抗氧化行為
    6.6 實際工件的膜層制備與應(yīng)用
    6.7 本章小結(jié)
7 多組元MAX相Ti₂AlC梯度厚膜制備
    7.1 Ti₂AlC膜層制備條件
    7.2 表面與截面形貌
    7.3 Ti₂AlC相成分
    7.4 退火溫度和時間對合成Ti₂AlC相的影響
    7.5 本章小結(jié)
8 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 展望
參考文獻
附錄A 中子散射截面
附錄B 陶瓷材料的物理性質(zhì)表
攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介



本文編號：3757229