一、气体介质对电弧离子镀沉积类金刚石膜的影响（论文文献综述）
王盟[1]（2020）在《TC4钛合金表面WC/DLC复合膜层制备技术》文中研究指明随着航天航空产业的发展,对一些复杂工况条件下部件提出了新的要求,以满足新的工程应用。本课题采用等离子体浸没式离子注入与沉积技术在TC4钛合金表面沉积WC掺杂的DLC复合膜层,以期望进一步提升TC4钛合金材料表面的耐磨性能。分析不同工艺参数下对膜层耐磨性能产生的影响,并通过膜基结合力测试、拉曼光谱测试、纳米压痕测试等手段对膜层机械性能、力学性能进行分析,通过有限元软件对膜层承载能力进行模拟分析。沉积气压和主弧脉宽均会对膜层耐磨性能产生一定的影响,沉积气压为0.1Pa时,膜层表现出最佳的抗磨能力,摩擦系数保持在0.1-0.2之间,对磨时间达到400min膜层开始破裂;主弧脉宽对膜层耐磨性能影响也有类似的趋势,当主弧脉宽为0.5ms时,由于膜层沉积效率较低,得到的膜层相对较薄而很快破裂,主弧脉宽为1ms时,膜层具有良好的耐磨性能,随着主弧脉宽的进一步增大,膜层耐磨性能减弱;在膜层承载能力足够的条件下,厚度的增加能够有效提高DLC膜层的使用寿命。划痕测试表明,不同工艺参数膜基结合状况不同,高膜基结合力对膜层耐磨性能产生一定的积极作用;纳米硬度测试表明不同工艺参数制的膜层差异性较大,硬度和弹性模量的比值较高的膜层呈现出较好的耐磨性能。有限元模拟分析表明,在静载条件下不同工艺参数膜层应力应变有相似的变化趋势,均随着和金刚石压头距离的增大而逐渐减弱,以接触点为中心成散射状分布,膜层应变均只分布在接触区附近的一小部分区域;膜基界面处的应力分布表明,掺杂WC后的膜层均能有效降低膜基界面处的等效应力;中间过渡层和WC掺杂均能不同程度的提高膜层的承载能力;随过渡层厚度的增加膜基界面处的等效应力降低。
周兵兵[2]（2020）在《人工关节表面碳基复合薄膜设计及其真空等离子体制备工艺研究》文中研究表明类金刚石（Diamond-like Carbon,简称DLC）薄膜是一种新型碳材料,具有极高的硬度和弹性模量、超低摩擦系数和优异的耐磨性能等。但是,DLC膜也存在一些问题限制其实际应用,例如较差的韧性和较大内应力。科研人员发现,通过梯度叠加不同成分和结构的薄膜,如含较高sp2杂化碳的DLC、金属、金属氮化物等,可以有效地减小内应力,改善DLC薄膜的膜-基结合力、韧性等。针对上述DLC薄膜的缺陷,本文的研究思路:采用直流阴极弧和脉冲阴极等离子弧双激发源真空蒸发技术,设计和制备了单层DLC薄膜、双层DLC薄膜、Ti N/DLC多层薄膜,研究其成分、结构和机械力学性能,探索复合薄膜在人工关节表面改性的效果。研究工作主要内容如下:⑴制备了不同脉冲频率（3Hz、10Hz）以及脉冲数（500～6000）的8种单层DLC薄膜。分析发现脉冲频率的增加伴随着沉积的薄膜中sp2/sp3相对比例下降以及表面粗糙度上升,从而影响了薄膜的力学性能。同一脉冲频率下,脉冲数变化也影响DLC薄膜的表面形貌,随着脉冲数的增加,薄膜的表面粗糙度呈现先下降后上升,这与沉积过程中粒子的蒸发量及其在薄膜表面扩散、迁移及生长有关。⑵通过改变不同脉冲频率与脉冲数(5003Hz/300010Hz、10003Hz/300010Hz、30003Hz/300010Hz、40003Hz/300010Hz、60003Hz/300010Hz)进行膜层设计,制备5种双层DLC薄膜。分析发现在外层工艺相同的情况下,随着底层3Hz薄膜脉冲数增加,双层薄膜sp2/sp3比值变化趋势与单层3Hz薄膜变化趋势相同,说明底层3Hz薄膜脉冲数的改变会影响双层薄膜的结构。薄膜10003Hz/300010Hz在五个样品中表现出最好的综合力学性能,作为下面研究的多层DLC薄膜的叠加单元。⑶设计以Ti N为底层,外层叠加DLC薄膜,制备Ti N/DLC多层薄膜。随着外层DLC叠加单元数的增加,薄膜的sp2/sp3比值逐渐下降,同时表面粗糙度Ra逐渐增大,到达3叠加单元之后,多层薄膜sp2/sp3比值以及Ra稳定,表明叠加的外层DLC薄膜结构趋于稳定;在髋关节模拟试验中,采用沉积Ti N/DLC多层薄膜的钴铬钼合金球头和未镀膜球头与UHMWPE（超高分子量聚乙烯）髋臼对磨,发现镀膜球头的对磨UHMWPE髋臼的磨损量减少了30～33mg。此外,多层膜还有效地阻碍球头中重金属Co、Cr元素的渗出,渗出量只有未镀膜样品的1/3。
王明超[3]（2019）在《质子交换膜燃料电池金属双极板表面涂层改性工艺及机理研究》文中研究说明以氢气为燃料的质子交换膜燃料电池由于其转换效率高、无污染、可室温快速启动等有点在固定式发电站、电动车、移动电源方面被广泛应用。但是其关键部件如双极板较高的成本限制了质子交换膜燃料电池的大规模应用。理想的双极板除了在导电性、耐蚀性和疏水性方面拥有优越性外,高的机械强度和阻气能力,以及低成本、易加工等特点也不可或缺。大量研究表明不锈钢双极板经表面镀膜（涂层）改性处理可满足双极板的表面综合性能要求。本课题组早期利用脉冲偏压电弧离子镀技术,在316L不锈钢双极板表面制备第一代改性涂层—Cr0.23 C0.77非晶纳米晶复合改性薄膜后其性能表现尤其突出,在0.5 M H2SO4+5 ppm F-模拟电池环境下的介质中其腐蚀电流密度低至0.091μA.cm-2;且导电性比电镀银还好,即在1.2MPa压力下接触电阻仅为达到2.8mΩ.cm2,低于电镀银的3.5 mΩ.cm2;此外水接触角高达105°,具有很强的疏水性。这些综合性能指标都远高于美国能源部关于双极板表面综合性能的标准指标要求。然而问题在于,应用该薄膜改性处理的不锈钢双极板在实际装堆运行测试约3000小时后,会发生严重的腐蚀现象而致使电堆过早失效。本文为改善质子交换膜燃料电池金属双极板的长期耐蚀性能,首先用加速腐蚀的方法通过腐蚀形貌观察来分析第一代C-Cr涂层的失效机理,发现由针孔或者涂层大颗粒缺陷造成的点蚀是引起双极板腐蚀失效的主要原因;然后针对该失效机理进行第二代涂层的设计,即为了提高涂层耐点蚀能力,在基体与第一代C-Cr涂层之间再增加一层耐蚀钛合金过渡层,并对几种工业应用的钛合金包括TA1、TA9、TA10和Ti35等进行作为过渡层的优化筛选,最终显示Ti35性能最佳并确定为中间过渡层材料;最后使用自主研发的增强磁过滤脉冲偏压电弧离子镀量产设备,在316L双极板基体上沉积带有中间过渡层的Ti35/C-Cr第二代复合涂层,并对该复合涂层进行成分、结构及综合性能的表征与评价。结果显示,与第一代涂层相比,第二代涂层在保持导电性能、疏水性的基础上,耐蚀性能有了较大幅度的提高,预期在装堆后的长期运行过程中将会大大提高电池电堆的运行寿命和稳定性。论文取得的主要研究结果如下:1.将镀有第一代成分为C0.76Cr0.24和C0.79Cr0.21 C-Cr的改性薄膜的不锈钢双极板试样在模拟电池环境（0.5mol/L硫酸+5ppm氢氟酸,温度为70℃）下进行电化学腐蚀试验。对1.6V、2.2V和4V三个电位下不同腐蚀时间的腐蚀形貌进行SEM观察。1.6V×12h、2.2V×5h和4V×5h条件下的腐蚀形貌观察结果表明:大颗粒的存在给化学腐蚀以及电化学腐蚀提供了必要的缺陷,但是不同尺寸大颗粒腐蚀机制不同。1050μm左右大颗粒,数量较少,应力腐蚀和腐蚀电偶同时作用,薄膜迅速崩裂。10μm以下大颗粒腐蚀一开始逐渐掉落,形成较浅的腐蚀坑,受电化学腐蚀作用腐蚀坑加深直到电解液接触到基体;然后应力腐蚀和电化学腐蚀共同作用,腐蚀裂纹扩展,然后薄膜崩裂。大颗粒提供了腐蚀源头,而应力使腐蚀作用迅速扩大。2.针对上述腐蚀机理,设计在基体与C-Cr涂层之间增加一层钛合金过渡层的第二代涂层以提高耐点蚀能力。根据金属的腐蚀与防护原理,选出工业纯钛TA1,传统耐蚀钛合金TA9（Ti-0.2Pd）、TA10（Ti-0.3Mo-0.8Ni）和新型耐蚀钛合金Ti35（Ti-6Ta）作为过渡层材料进行优化。对四种材料钝化前后的接触电阻变化进行比较,结果表明:TA1钝化前后接触电阻变化最大,钝化后导电性最差;Ti35钝化前后接触电阻变化最小,钝化后导电性最好,这是因为钝化后Ti由于Ta的固溶,能够形成导电氧化膜。在模拟电池环境下,测试四种过渡层材料的动电位极化曲线,结果表明:通空气条件下,Ti35耐蚀性最好,TA10次之;通氢气条件下,TA1表现最好,Ti35次之。综合考虑,Ti35耐蚀性表现最好。对四种过渡层腐蚀前后的表面形貌进行观察,结果表明:TA1腐蚀严重,TA9、TA10和Ti35没有特别明显的腐蚀现象,但是TA9和TA10表面大颗粒数量较多。总体来看,四种材料中,Ti35是最理想的过渡层。3.以Ti35作为过渡层C-Cr一代涂层作为最外层,制备316L/Ti35/C-Cr第二代复合涂层改性双极板并进行工艺参数的优化,结果表明:高偏压低占空比与低偏压高占空比相比具有更好的薄膜质量和耐蚀性;对薄膜质量影响最大的因素是弧流和沉积温度,在弧流60A和沉积温度为350℃时,获得表面质量最好的薄膜,但是40min的总沉积时间相对较长;提高弧流至80A,总沉积时间减少至20min,表面大颗粒数增加,但是200h恒电位极化曲线测试表明,薄膜腐蚀电流稳定,耐蚀性良好。4.对二代复合涂层双极板进行综合表征,20min沉积时间,薄膜总厚度为287.2nm,其中过镀层为沉积5min厚度157.8nm,C-Cr层沉积15min厚度为124.9nm。与一代涂层相比,加上耐蚀性能对比数据;由于过镀层表面形成导电氧化层,二代涂层导电性更好,接触电阻从3.76 mΩcm2降至2.77mΩcm2。疏水性测试结果表明,涂层较一代涂层疏水性变化不大,都为疏水涂层。
孟红旗[4]（2013）在《变密度盘的镀制工艺研究》文中进行了进一步梳理变密度盘是光电系统中常用光学零件,这种滤光片通过改变基片位置,可以很方便地调整衰减值,起到调节接收信号能量的作用。该零件应用于我国某型反坦克战车TV系统中。本项目改变了渐变膜的传统镀制方式,采用一种新的镀膜方法：脉冲多弧离子镀的方法镀制出优质的镍铬铁合金渐变膜。本文自行改造了一台镀膜机,在此镀膜机上安装了脉冲多弧离子源,研制渐变膜的镀制工艺,镀制了镍铬铁合金渐变膜,并对膜层性能进行了测试。研究结果表明：渐变膜的遮板设计成扇子机构是重要措施,通过对扇子机构中扇子的逐渐打开和闭合的控制,使淀积在零件上的金属膜厚度随圆周角而逐渐变化,达到了透过率渐变的要求,通过调整扇子开启和闭合的速度,达到设计曲线要求。脉冲多弧离子源的脉冲频率越高、工件旋转装置的转速越慢,则镍铬铁合金渐变膜的连续性越好。镍铬铁合金渐变膜的牢固度与基片清洁程度和基片温度有关：基片的清洁度越高,膜层的牢固度越好；基片温度越高,膜层的牢固度也就越好。所镀制出的镍铬铁合金膜的光谱特性曲线与产品所要求的光谱特性曲线相符。从任一镀好的变密度盘上任取6点进行测试,在要求波段范围内所测得的透过率差在3%以内,中性较好,并且膜层与基片的附着力、膜层的抗磨强度均达到了国标的要求。镀膜后零件经过恒定湿热、低温、浸泡环境试验后光谱曲线以及中性差仍能保持在所要求的标准内。由此可见用此新方法镀制的镍铬铁合金渐变膜的膜层致密性好,牢固度、化学稳定性都达到国标要求。而且所选用的工艺参数重复性好,操作方便,易于推广。
夏方园[5]（2012）在《无氢类金刚石薄膜的损耗特性研究》文中研究说明类金刚石（diamond like-carbon, DLC）薄膜应用广泛,在光学领域主要用做红外波段高强度减反射光学薄膜。一般而言,光学薄膜有特定的光谱特性需求指标,在薄膜制备过程中需要严格控制薄膜的几何厚度、折射率和消光系数,薄膜的消光系数反映了薄膜的吸收特性,对薄膜的光学透过率有着直接的影响。因此,准确测定薄膜的消光系数,是评价薄膜吸收特性的关键环节。本课题研究了椭偏技术在分析无氢DLC薄膜时物理模型的建立方法以及该模型分析结果的准确性。利用等效介质理论建立了一种单层椭偏分析物理模型Si/EMA （n1+n2混合材料）,利用该模型探索了采用双层模型的高低折射率比值代替薄膜中不同结构材料组分比值的有效性,从宏观上用单层模型表征了DLC薄膜的消光系数,获得了单层薄膜的消光系数和折射率。测试了样片的透射率光谱,采用粒子群算法对透射率光谱进行反演计算,得到了无氢DLC薄膜的光学常数。分别采用透射率光谱和Raman光谱验证了椭偏分析模型测试结果的准确性。建立了无氢DLC薄膜制备工艺参数和吸收特性之间的关系,准确表征了无氢DLC薄膜的吸收损耗。研究结果表明,采用粒子群优化算法,初始参数范围的设定直接影响计算结果的准确性,初始参数主要包括膜厚、折射率、消光系数等,其中膜厚的选择对计算结果影响最大；采用椭偏分析技术可以定性表征UBMS技术制备的无氢DLC薄膜的结构组分,其测量准确度与Raman光谱分析的准确度处于同一水平。实验结果表明：采用UBMS技术制备DLC薄膜时,在选定的薄膜制备优化参数范围内,其消光系数随真空度和励磁电流的增大先增大后减小,随靶电流的增大而增大；随着DLC薄膜中ID/IG比例的增加,薄膜的折射率呈上升趋势,吸收系数呈减小趋势。
刘敏[6]（2012）在《等离子表面改性技术在刀具材料中的应用》文中研究指明硬质薄膜已广泛使用于机械加工业、半导体制备与汽车零件产业。纳米复合多层硬质镀膜比起传统硬质镀膜由于具备良好的耐磨与化学稳定性,成为近年来学术研究与工业应用之热门领域。等离子表面涂层技术在提升涂层刀具寿命和效率方面,具有非常好的应用前景。下面介绍离了注入技术。离子注入（ion implantation）是以适当的离子能量与剂量注入靶材,以便对原材料先天不足的电性、机械、物理与化学等进行改性。因此,离子注入技术作为一种重要的材料表面改性手段,在科学技术和工业上得到广泛的应用。这项技术已被用于沉积DLC薄膜,在系统中被用于产生等离子体和薄膜沉积的气体可以是各种碳氢化合物气体。碳氢化合物的离子团在撞击工件表面的同时,会沉积含有一定量氢的类金刚石薄膜。本研究使用Ar、甲烷的混合气体作为工作气体,利用等离了体离子注入沉积设备在刀具材料上制备纳米多层薄膜。除克服在不锈钢基底上难以直接形成碳膜的困难外,还对薄膜的键结构、表面形貌、硬度、附着强度等性能展开研究。并通过调节偏压、Ar及甲烷气体量比率、脉冲宽度与频率,研究工艺参数对薄膜性能的影响,对等离子体注入与沉积制备纳米多层膜进行讨论。对于改性前后体系的化学组成、微观结构以及力学性能的改善进行了系统的研究,并对强化机制进行了相应的探讨。阴极电弧沉积技术具有高离化率、沉积速度快、可使用合金靶材等优点,近年来国内在此技术上已升发出相关系统硬件与商业化镀膜技术。本论文将介绍新开发的阴极电弧沉积系统,制备具有纳米多层结构的氮化铝钛（TiAlN/CrN）薄膜,探讨其微结构、机械性质与工业应用。并讨论了外加磁场和金属网罩产生的均匀内场对这一工艺的改进情况。接着,利用两种方法沉积碳薄膜：（1）过滤阴极电弧沉积；（2）射频等离子体沉积,得到了不同sp3/sp2比的单层与多层结构碳膜。在受控条件下,总应力维持在可接受的水平,同时可以通过形成一个控制层阻止薄膜的分层。并且使用拉曼光谱、扫描电镜、原子力显微镜对这些结构进行了研究。
黄国俊[7]（2011）在《硅/锗掺杂类金刚石薄膜特性研究》文中认为类金刚石（diamond-like carbon, DLC）薄膜是一种亚稳态的非晶碳膜,它具有诸多类似于金刚石薄膜的优异性能。在光学方面,由于DLC薄膜在红外区透明,且具备高硬度、耐磨损等性能,因此常用作红外窗口的增透膜和保护膜。在工程应用中,DLC薄膜存在内应力大和附着力较差的问题。为了改善DLC薄膜的上述特性,本文采用元素掺杂的方法来降低DLC薄膜的内应力、提高膜基附着力,从而改善DLC薄膜的综合性能。利用脉冲电弧离子镀和电子束热蒸发相结合的复合沉积技术,在硅基底上制备了一系列不同硅或锗含量（原子百分比at.%）的Si-DLC薄膜和Ge-DLC薄膜,系统研究了硅（锗）含量对DLC薄膜光学特性和力学特性的影响规律。研究结果表明：1)在红外波段1-5μm之间,掺杂少量的Si或Ge（小于25at.%）对DLC薄膜光学常数的影响不大；随着Si或Ge含量的增加,DLC薄膜的折射率和消光系数都略微增大。2)随着DLC薄膜中Si（Ge）含量的增加,薄膜的内应力和硬度均逐渐减小。当Si（Ge）含量小于8at.%时,DLC薄膜硬度的减小比例小于内应力的减小比例；当Si（Ge）含量大于8at.%时,DLC薄膜硬度的减小比例大于内应力的减小比例。3)DLC薄膜中Si（Ge）的最佳含量约为8at.%,此时DLC薄膜内应力大幅度的减小,但仍保持有较高的硬度。与纯DLC薄膜相比,Si-DLC薄膜的内应力从6.3GPa降至3.4GPa,而硬度仅从3875kgf/mm2减小为3652kgf/mm2；Ge-DLC薄膜的内应力从6.3GPa降至3.0Gpa,而硬度仅从3875kgf/mm2减小为3640kgf/mm2。4)当DLC薄膜中Si或Ge的含量都为8at.%时,在红外波段3-5μm之间,硅基底上单面制备Si-DLC薄膜的透射率峰值（63.71%）略高于Ge-DLC薄膜的透射率峰值（63.15%）。5)当DLC薄膜中Si或Ge的含量相同时,Ge-DLC薄膜的内应力和硬度小于Si-DLC薄膜的内应力和硬度。而当DLC薄膜中Si或Ge的含量都为8at.%时,Si-DLC薄膜与Ge-DLC薄膜的内应力大和硬度高差值很小。
刘琪[8]（2010）在《深孔模具内壁电弧离子镀沉积类金刚石薄膜研究》文中提出经过几十年的发展,外表面的薄膜沉积技术取得了长足的进步,已经在生产中得到了广泛应用,取得了巨大的经济效益。但是,在生产实践中以内表面为工作面的工件也同样门类众多,如发动机的缸筒、运输管道、离子加速管、炮筒、内孔模具和轴套等,这些工件经常因内壁磨损、腐蚀等形式遭到破坏,为了提高其工作效率和寿命,在其内壁上沉积耐腐蚀、耐磨、耐高温的改性薄膜仍然是非常必要的技术手段。但是目前关于内壁镀膜的相关报道非常稀少,与内表面服役部件的大量需求相比技术贮备严重短缺,因此发展内壁薄膜沉积技术具有及其紧迫的现实意义。本课题组先期已经对深管内壁沉积硬质薄膜技术做了探索性研究,取得了对深孔镀膜一般规律的认识。本论文将在此基础上,进行深孔模具内壁沉积类金刚石（DLC）薄膜的实验研究。本研究设计了引入高温永磁体磁场来约束等离子体进行实验,使管内部等离子体密度增加,进而提高沉积深度及改善内壁镀膜的均匀性,而后对获得的薄膜进行膜厚、Raman光谱、AFM、硬度等方面的检测分析。实验结果表明,用磁场辅助可以在深孔模具内壁上沉积DLC薄膜：Raman光谱显示在模具内壁沉积的薄膜为典型的DLC薄膜；薄膜厚度曲线显示随孔深度增加薄膜厚度逐渐降低,并会出现薄膜厚度陡降现象；AFM显示随孔深度增加薄膜表面大颗粒数量逐渐减少；纳米硬度显示薄膜硬度在12Gpa左右。通过薄膜厚度的测量,可以看出模具内壁薄膜沉积的深度有明显增加。采用单磁铁辅助内引等离子体时,镀膜有效深径比达到2.0,采用双磁铁辅助内引等离子体时,镀膜有效深径比达到了2.5。通过对模具内壁沉积薄膜的均匀性分析,可以看到模具内壁沉积DLC薄膜的均匀性有很大提高,采用双磁铁辅助内引等离子体时的不均匀度仅为1.8%。
吴远方[9]（2010）在《AZ91镁合金表面类金刚石薄膜的制备、结构及性能研究》文中指出镁合金在交通、通讯和航空航天等领域具有广泛应用,但其硬度低、耐磨性和耐腐蚀性差,在其表面制备一层耐磨损、抗腐蚀的薄膜可增强镁合金的表面性能,抑制镁合金的腐蚀和磨损。类金刚石薄膜具有硬度高、摩擦系数低、抗磨损和耐腐蚀性能好,是理想的功能防护薄膜。本论文采用电弧离子镀技术,纯氩气气氛下,在AZ91镁合金上制备了类金刚石薄膜及钛掺杂类金刚石薄膜。利用扫描电镜、原子力显微镜、Raman光谱以及X射线光电子能谱分析了薄膜的形貌和微观结构,研究了其硬度和弹性模量、摩擦性能、热稳定性以及耐腐蚀性能。采用电弧离子镀在AZ91镁合金上制备了致密、结合强度高的类金刚石薄膜,脉冲偏压对沉积类金刚石薄膜的形貌和结构有较大影响。在氩气气氛和-100V脉冲偏压下,沉积的类金刚石薄膜内spa键含量最高为33.32%;偏压继续增大,ID/IG值随之增大,薄膜中的sp3杂化键含量减少。类金刚石薄膜内sp3键含量越高,薄膜的硬度和弹性模量越大,在sp3键含量最高时硬度和弹性模量达到最大分别为28GPa和300GPa。类金刚石薄膜摩擦系数低约0.14左右、磨痕浅,可大幅度提高AZ91镁合金的摩擦磨损性能。其摩擦系数与摩擦条件和沉积参数有关,滑动速度增加,薄膜摩擦系数下降；sp2键含量越大,薄膜的摩擦系数越小。在AZ91镁合金上沉积类金刚石薄膜可将其平衡腐蚀电位由-1.59V提高到-1.53V,掺入钛元素可进一步提高类金刚石薄膜的平衡腐蚀电位,增强镁合金的表面抗腐蚀性。在200-400℃温度范围内,大气环境下退火时类金刚石薄膜微观结构不发生变化；真空退火温度高于500℃时,薄膜内sp3杂化键向sp2杂化键转变,导致类金刚石薄膜石墨化。
李红凯[10]（2010）在《碳基纳米复合薄膜及应用研究》文中进行了进一步梳理现代制造业的快速发展对金属切削刀具提出了越来越高的要求,硬质合金作为刀具基材已呈现出完全取代高速钢的趋势。近年来,随着加工更加快速、连续、加工材料更加复杂以及加工尺度更加微小的精细加工业的快速发展,一种超细晶粒尺度（低于0.3μm）的硬质合金应运而生,其强度、韧性以及抗摩擦磨损等性能都达到了前所未有的水平,大大提高了切削工具的使役性能。然而通过采用晶粒细化等方法来提高硬质合金综合性能越来越困难,涂层技术是进一步提高硬质合金工具综合性能的唯一途径。当前,由于硬质合金基材的综合性能不断提高,刀具的加工条件更加苛刻,所以采用传统的硬质薄膜如TiN、TiAlN及Ti/TiN等难以起到明显的改性作用。因此,设计和制备与超细晶硬质合金相匹配的新型薄膜材料是本领域亟待解决的重要问题。类金刚石（DLC）薄膜具有很低的摩擦系数,可作为超细晶硬质合金表面改性的首选材料,但其很低的热稳定性对它的应用起到了制约作用。本论文旨在设计并获得与超细晶硬质合金相匹配的复合薄膜体系,通过在DLC薄膜中同时掺杂Me （Me=Cr, Zr, V）与N来获得在DLC非晶基体上包含有MeN晶体的非晶—纳米晶复合材料,在降低薄膜内应力的同时使薄膜保持高硬度、低摩擦性与高热稳定性,提高薄膜的综合性能,达到超细晶硬质合金表面改性用硬膜材料的要求,并在实际应用中取得预期效果。论文主要包括如下研究内容：（1）首先采用脉冲偏压电弧离子镀技术通过控制工艺参数在超细晶硬质合金基体上制备了几组CNx薄膜,重点研究了氮流量对CNx薄膜结构与性能的影响。在低氮含量时薄膜硬度与弹性模量随氮含量增加而增加；当氮含量为8.1%时达到峰值,此时硬度为32.1 GPa,弹性模量为411.8 GPa；当氮含量继续增加时硬度与弹性模量开始下降,并且下降迅速。（2）在CNx薄膜中添加过渡金属Cr,重点研究了氮流量对C-N-Cr薄膜结构与性能的影响。随着氮流量增加,薄膜中氮含量先是线性增加然后趋于平缓,Cr含量先是基本保持不变然后线性减少。其组织结构随成分而不同,当氮流量不超过20 Sccm时,薄膜中出现CrN晶体峰,薄膜类金刚石特征不明显；当氮流量超过20 Sccm时薄膜类金刚石特征明显。氮流量对C-N-Cr薄膜硬度与弹性模量有明显影响,在氮流量不超过20 Sccm时薄膜保持较高的硬度（>30 GPa）与弹性模量（>500 GPa）；当氮流量超过20 Sccm时薄膜硬度与弹性模量急剧下降,在氮流量为100 Sccm时硬度与弹性模量仅为13.6 GPa与190.8 GPa。（3）在CNx薄膜基础上添加过渡金属元素Zr,首先通过改变氮流量的方法在超细晶硬质合金上制备了不同成分的C-N-Zr薄膜,薄膜表面平整、致密、大颗粒较少。薄膜的成分以C为主且均占60%以上；随着氮流量增加,薄膜中氮含量增加,同时Zr含量相应减少。Raman光谱显示C-N-Zr薄膜以DLC为基,而XRD结果显示薄膜中还存在有明显的ZrN晶体相。随着氮流量的增加薄膜硬度与弹性模量迅速下降,这主要是由于薄膜中sp2键含量随着氮流量增加而增加,以及ZrN晶体相含量减少造成。然后通过同步调整Zr靶弧流与氮流量制备了四组C-N-Zr复合薄膜,其组织结构随成分而不同。随Zr与N含量增加薄膜硬度先增加后下降,在N含量为19.2%,Zr含量为27.8%时薄膜具有最高硬度值,为43.6 GPa,达到了超硬薄膜的硬度值。Zr含量与N含量的改变会改变薄膜的相结构,以及非晶基体相与ZrN晶体相的相对含量,从而对薄膜性能产生较大影响。（4）在CNx薄膜基础上添加过渡族金属元素V,制备了一系列C-N-V复合薄膜。Raman光谱、GIXRD与HRTEM结果表明本实验所制备的C-N-V薄膜为在DLC非晶基体上镶嵌有VN纳米晶的复合薄膜,其组织结构随成分而不同。随V与N含量增加薄膜硬度先增加后下降,在N含量为20.4%,V含量为21.8%时薄膜硬度与弹性模量具有最大值,分别为36.8 GPa与569.7 GPa,高于相同条件下制备的DLC薄膜的硬度与弹性模量。V与N含量的改变会改变薄膜的相结构,以及DLC非晶基体相与VN晶体相的相对含量,此外还在一些样品中观察到较强的金刚石键特征,具有诱发纳米金刚石相的趋势。（5）镀有C-N-Me薄膜的超细晶硬质合金基材摩擦系数明显降低,具有良好的减磨性能,将本论文所研究的薄膜体系进行了应用研究。对于硬质合金制作的铜管剥皮模具,当使用未涂层模具剥皮时,管材表面经常会有明显划痕,没有光洁度,甚至经常出现明显的“竹节痕”,而用CNx涂层模具剥出来的管材表面均匀光亮,显着提高了产品的表面质量,且镀膜模具使用寿命提高3倍。对未涂层与涂层后的超细晶硬质合金挤压成型模具进行了冲压试验,结果表明经C-N-Zr涂层后的超细晶硬质合金模具比现有模具使用寿命提高200%以上。对工业生产用微钻进行了C-N-Zr涂层处理并进行了加工试验,实验结果显示经涂层处理后的超细晶硬质合金微钻钻孔数为5005个,而未涂层的微钻钻孔数仅为1083个。
二、气体介质对电弧离子镀沉积类金刚石膜的影响（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、气体介质对电弧离子镀沉积类金刚石膜的影响（论文提纲范文）
（1）TC4钛合金表面WC/DLC复合膜层制备技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTARCT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 DLC膜的发展历史及现状 |
| 1.2.2 DLC膜现存问题 |
| 1.2.3 DLC膜摩擦性能 |
| 1.2.4 等离子体浸没式离子注入与沉积技术 |
| 1.2.5 研究现状总结 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 第2章 实验材料、设备及实验测试方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备及实验方案 |
| 2.2.1 实验设备简介 |
| 2.2.2 实验方案 |
| 2.3 性能测试 |
| 2.3.1 纳米压痕测试 |
| 2.3.2 摩擦磨损测试 |
| 2.3.3 膜基结合力测试 |
| 2.3.4 超景深三维显微镜 |
| 2.3.5 扫描电镜分析(SEM) |
| 2.3.6 Raman光谱分析 |
| 第3章 薄膜成分测试与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 扫描电镜分析 |
| 3.3 Raman光谱分析 |
| 3.3.1 Raman光谱测试原理 |
| 3.3.2 测试方案结果及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 WC/DLC膜层的机械性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 工艺参数对DLC摩擦磨损的影响 |
| 4.2.1 沉积气压对膜层耐磨性能的影响 |
| 4.2.2 主弧脉宽对膜层耐磨性能的影响 |
| 4.2.3 膜层厚度对摩擦磨损性能的影响 |
| 4.3 膜基结合力测试及结果分析 |
| 4.3.1 主弧脉宽对膜基结合力的影响 |
| 4.3.2 沉积气压对膜基结合力的影响 |
| 4.4 纳米硬度测试及结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 WC/DLC复合膜层承载能力研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 有限元模拟模型的建立 |
| 5.3 有限元模拟计算结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）人工关节表面碳基复合薄膜设计及其真空等离子体制备工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 类金刚石薄膜 |
| 1.1.1 类金刚石薄膜的定义 |
| 1.1.2 DLC薄膜的结构 |
| 1.1.3 DLC薄膜的基本性能 |
| 1.1.4 DLC薄膜的生物医学性能 |
| 1.2 DLC薄膜的制备方法 |
| 1.2.1 离子束沉积法 |
| 1.2.2 等离子增强气相化学沉积法 |
| 1.2.3 磁过滤真空阴极电弧沉积法 |
| 1.2.4 磁控溅射沉积法 |
| 1.2.5 液相电化学沉积法 |
| 1.2.6 其他方法 |
| 1.3 薄膜的性能缺陷及优化 |
| 1.4 本文主要研究目的及内容 |
| 2 薄膜的制备、表征及性能测试 |
| 2.1 薄膜沉积设备及原理 |
| 2.2 薄膜的制备流程 |
| 2.3 薄膜的表征分析与测试 |
| 2.3.1 拉曼光谱仪 |
| 2.3.2 X-射线光电子能谱仪 |
| 2.3.3 原子力显微镜 |
| 2.3.4 扫描电子显微镜 |
| 2.3.5 纳米压痕仪 |
| 2.3.6 摩擦磨损试验机 |
| 2.3.7 划痕仪 |
| 2.3.8 台阶仪 |
| 2.3.9 电感耦合等离子体质谱仪 |
| 2.3.10 髋关节模拟试验机 |
| 3 不同脉冲频率单层DLC薄膜的制备工艺及力学性能 |
| 3.1 实验仪器及耗材 |
| 3.2 薄膜制备工艺参数 |
| 3.3 薄膜结构、成分与形貌分析 |
| 3.3.1 Raman表征 |
| 3.3.2 XPS分析 |
| 3.3.3 AFM分析 |
| 3.4 薄膜的力学性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 不同脉冲频率双层DLC薄膜的制备工艺及机械力学性能研究 |
| 4.1 实验仪器及耗材 |
| 4.2 薄膜制备工艺参数 |
| 4.3 薄膜结构及成分分析 |
| 4.3.1 Raman分析 |
| 4.3.2 XPS分析 |
| 4.3.3 AFM分析 |
| 4.4 薄膜的机械力学性能 |
| 4.4.1 薄膜硬度与弹性模量 |
| 4.4.2 膜-基结合力 |
| 4.4.3 摩擦磨损性能 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 TiN/DLC多层薄膜的制备工艺及其机械力学与摩擦学性能研究 |
| 5.1 实验仪器及耗材 |
| 5.2 薄膜制备工艺参数 |
| 5.3 薄膜成分、结构以及形貌分析 |
| 5.3.1 Raman分析 |
| 5.3.2 XPS分析 |
| 5.3.3 AFM分析 |
| 5.4 机械力学性能分析 |
| 5.4.1 膜-基结合力 |
| 5.4.2 摩擦学性能分析 |
| 5.5 薄膜样品的关节模拟分析 |
| 5.5.1 试验方案 |
| 5.5.2 UHMWPE髋臼磨损量以及磨屑分析 |
| 5.5.3 润滑介质分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 全文结论 |
| 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（3）质子交换膜燃料电池金属双极板表面涂层改性工艺及机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 燃料电池 |
| 1.2.1 燃料电池的分类 |
| 1.2.2 质子交换膜燃料电池 |
| 1.2.3 质子交换膜燃料电池双极板 |
| 1.3 金属双极板的导电耐蚀机理及研究现状 |
| 1.3.1 未镀涂层的金属材料双极板 |
| 1.3.2 涂层金属双极板 |
| 1.4 金属双极板表面涂层改性方法 |
| 1.4.1 物理气相沉积技术 |
| 1.4.2 脉冲偏压电弧离子镀及其工艺参数概述 |
| 1.5 论文研究内容及意义 |
| 2.实验设备与方法 |
| 2.1 实验材料与性质 |
| 2.2 实验设备及工艺过程 |
| 2.3 薄膜性能表征方法 |
| 2.3.1 导电性能表征: |
| 2.3.2 耐蚀性能表征 |
| 2.3.3 疏水性能表征 |
| 2.4 其他表征方法 |
| 3.薄膜腐蚀失效分析 |
| 3.1 薄膜腐蚀失效原因假设 |
| 3.2 薄膜制备 |
| 3.3 薄膜成分及性能测试 |
| 3.4 失效分析 |
| 4.过渡层优化 |
| 4.1 薄膜设计 |
| 4.2 薄膜制备 |
| 4.3 薄膜表征及性能测试 |
| 5.复合涂层工艺优化 |
| 5.1 薄膜设计 |
| 5.2 薄膜制备及表征 |
| 5.2.1 第一轮制备及表征 |
| 5.2.2 第二轮制备及表征 |
| 5.2.3 第三轮制备及表征 |
| 5.2.4 极板综合性能测试 |
| 5.3 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文成果 |
| 致谢 |
（4）变密度盘的镀制工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 滤光膜的基本种类 |
| 1.2 渐变滤光膜的发展与现状 |
| 1.3 选题背景、研究内容及意义 |
| 1.4 本论文的主要研究内容及章节安排 |
| 2 薄膜的基本原理 |
| 2.1 光的电磁理论基础 |
| 2.1.1 光波与介质 |
| 2.1.2 麦克斯韦方程 |
| 2.1.3 菲涅尔公式 |
| 2.2 光学薄膜的设计基础 |
| 2.2.1 介质薄膜系统的计算 |
| 2.2.2 吸收薄膜系统的计算 |
| 2.3 滤光片 |
| 3 方案论证 |
| 3.1 变密度盘的基本原理 |
| 3.1.1 技术要求 |
| 3.1.2 基本原理 |
| 3.2 确定变密度盘的膜料及镀膜方式 |
| 3.2.1 确定膜料及膜系 |
| 3.2.2 确定镀膜方式 |
| 4 脉冲多弧离子镀 |
| 4.1 多弧离子镀的发展与现状 |
| 4.2 多弧离子镀的工作原理 |
| 4.3 多弧离子镀的特点 |
| 5 镀制设备 |
| 5.1 DMD-450真空镀膜机 |
| 5.2 渐变膜遮板的设计和制作 |
| 5.3 电机正、反转运动 |
| 5.4 安装脉冲多弧离子镀装置 |
| 5.4.1 脉冲多弧离子镀的结构设计 |
| 5.4.2 脉冲多弧离子源电源的设计 |
| 6 变密度盘渐变膜镀制工艺 |
| 6.1 主回路电压、电容对多弧离子源的影响 |
| 6.2 起弧回路电压和电容对脉冲多弧离子源的影响 |
| 6.3 脉冲电源的频率对渐变膜的影响 |
| 6.4 工件夹的旋转周期对渐变膜的影响 |
| 6.5 真空度对渐变膜的影响 |
| 6.6 膜层厚度实验和镀膜的重复性 |
| 7 薄膜性能测试 |
| 7.1 镍铬铁合金渐变膜的光学特性测量 |
| 7.1.1 镍铬铁合金渐变膜的检测仪器 |
| 7.1.2 镍铬铁合金渐变膜的光学特性曲线 |
| 7.1.3 膜层的减反射膜特性 |
| 7.1.4 膜层的中性特性 |
| 7.1.5 合金膜最厚部分的反射曲线 |
| 7.1.6 同一半径上测得的光谱曲线 |
| 7.2 膜层的牢固度研究及膜层性能测试 |
| 7.2.1 基片表面清洁对牢固度的影响 |
| 7.2.2 基片温度对牢固度的影响 |
| 7.2.3 膜层与基片附着力的测试 |
| 7.2.4 基片的抗磨强度 |
| 7.3 膜层表面质量 |
| 7.4 镀膜后零件对环境适应性的测试 |
| 7.4.1 恒定温热 |
| 7.4.2 低温 |
| 7.4.3 浸泡 |
| 7.4.4 高低温试验后光谱性能 |
| 7.4.5 高低温试验后中性性能 |
| 8 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（5）无氢类金刚石薄膜的损耗特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.1.1 课题研究的背景 |
| 1.1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 课题相关国内外研究现状 |
| 1.2.1 类金刚石薄膜的发展历史 |
| 1.2.2 类金刚石薄膜的制备技术 |
| 1.2.3 类金刚石薄膜的结构特性 |
| 1.2.4 薄膜损耗 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 研究的主要内容 |
| 1.4 本文内容安排 |
| 2 研究方案及可行性分析 |
| 2.1 技术路线 |
| 2.2 可行性分析 |
| 3 薄膜吸收系数和组分的测试模型构建 |
| 3.1 椭偏法测量原理 |
| 3.2 椭偏法测试模型的建立 |
| 3.2.1 EMA建模理论 |
| 3.2.2 主要椭偏模型的测试 |
| 3.2.3 验证椭偏模型准确性 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 模型验证分析研究 |
| 4.1 光度法验证 |
| 4.1.1 光度法原理 |
| 4.1.2 粒子群优化算法反演运算透射光谱 |
| 4.1.3 算法验证实验 |
| 4.1.4 数据比较与模型验证 |
| 4.2 组分分析对比验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 DLC薄膜损耗测试实验方案与结果分析 |
| 5.1 样片的制备 |
| 5.1.1 工艺参数的选择 |
| 5.1.2 工艺流程 |
| 5.2 单因素试验 |
| 5.2.1 非平衡磁控溅射的单因素试验 |
| 5.2.2 脉冲真空电弧技术的单因素试验 |
| 5.3 多因素试验方案 |
| 5.3.1 评价消光系数的正交实验设计 |
| 5.3.2 评价薄膜化学成分的正交实验设计 |
| 5.4 消光系数与sp~3/sp~2比例、折射率之间的关系 |
| 5.5 DLC薄膜损耗特性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（6）等离子表面改性技术在刀具材料中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 插图 |
| 表格 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硬质涂层 |
| 1.3 等离子体简介 |
| 1.4 等离子技术在薄膜沉积中的应用 |
| 1.4.1 溅射 |
| 1.4.2 等离子增强化学气相沉积(PECVD) |
| 1.4.3 等离子体浸没式离子注入技术(PIII) |
| 第2章 类金刚石膜与多层膜 |
| 2.1 基本原理和性能 |
| 2.1.1 碳 |
| 2.1.2 无定形碳 |
| 2.2 薄膜的合成 |
| 2.2.1 生长机制 |
| 2.2.2 沉积技术 |
| 2.3 多层膜 |
| 2.3.1 纳米多层膜的强化机制 |
| 2.3.2 nc-TiAlSiN薄膜的各元素特性 |
| 2.4 纳米多层膜超硬刀具的应用 |
| 第3章 实验设备与测试方法 |
| 3.1 材料表而改性 |
| 3.1.1 金属材料强化原理 |
| 3.1.2 等离子浸没式离了注入(PIII) |
| 3.2 实验方法及步骤 |
| 3.2.1 实验目的 |
| 3.2.2 制备步骤 |
| 3.3 等离子体注入沉积(PIII-D)设备 |
| 3.4 分析仪器 |
| 3.4.1 SEM |
| 3.4.2 XPS X射线光电子能谱分析(X-ray photoelectron spectroscopyanalysis) |
| 3.4.3 原子力显微镜(AFM) |
| 3.4.4 X光衍射仪(X-ray Diffraction,XRD) |
| 3.4.5 拉曼(Raman)光谱仪 |
| 第4章 等离子浸没式离子注入合成高结合力类金刚石膜 |
| 4.1 背景 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 结论 |
| 第5章 阴极电弧技术的改良 |
| 5.1 阴极电弧技术 |
| 5.1.1 阴极电弧沉积技术原理 |
| 5.1.2 微粒及微孔隙的形成 |
| 5.2 nc-TiAlSiN薄膜的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 nc-TiAlSiN薄膜微结构形态分析 |
| 5.3.2 nc-TiAlSiN薄膜的化学组态分析 |
| 5.3.3 磁过滤系统对薄膜的影响 |
| 5.4 结论 |
| 第6章 等离子化学气相沉积与阴极弧沉积碳薄膜之比较 |
| 6.1 背景 |
| 6.3 实验过程 |
| 6.3.1 碳薄膜的制备 |
| 6.3.2 内应力测量 |
| 6.4 结果与讨论 |
| 6.4.1 薄膜生长速率 |
| 6.4.2 类金刚石溥膜应力 |
| 6.5 拉曼光谱 |
| 6.6 结论 |
| 第7章 总结 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 本课题创新点 |
| 附录 辉光放电的物理过程 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）硅/锗掺杂类金刚石薄膜特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景 |
| 1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.3 类金刚石薄膜概述 |
| 1.3.1 类金刚石薄膜简介 |
| 1.3.2 类金刚石薄膜的制备技术 |
| 1.3.3 类金刚石薄膜的性质、应用及其存在的主要问题 |
| 1.4 元素掺杂类金刚石薄膜的研究进展 |
| 1.4.1 金属掺杂类金刚石薄膜的研究现状 |
| 1.4.2 非金属掺杂类金刚石薄膜的研究现状 |
| 1.4.3 硅、锗掺杂类金刚石薄膜的研究现状 |
| 1.5 本文的研究内容及技术路线 |
| 1.6 本文内容安排 |
| 1.7 本章小结 |
| 2 试验设备及薄膜的测试分析方法 |
| 2.1 试验设备 |
| 2.1.1 电子束热蒸发设备及原理 |
| 2.1.2 脉冲真空电弧离子源 |
| 2.1.3 离子源设备及原理 |
| 2.2 薄膜检测设备 |
| 2.2.1 椭圆偏振仪 |
| 2.2.2 分光光度计 |
| 2.2.3 傅里叶变换红外光谱仪 |
| 2.2.4 Taly Surf CCI非接触式干涉仪 |
| 2.3 薄膜红外光学特性分析方法 |
| 2.3.1 Si薄膜、Ge薄膜的红外光学常数测量 |
| 2.3.2 DLC薄膜的红外光学常数测量 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 硅、锗和DLC薄膜的制备及性能分析 |
| 3.1 Si薄膜的制备及其红外光学特性分析 |
| 3.1.1 Si薄膜的制备工艺 |
| 3.1.2 试验结果与讨论 |
| 3.2 Ge薄膜的制备及其红外光学特性分析 |
| 3.2.1 Ge薄膜的制备工艺 |
| 3.2.2 试验结果与讨论 |
| 3.3 DLC薄膜的制备及其红外光学特性分析 |
| 3.3.1 DLC薄膜的制备工艺 |
| 3.3.2 试验结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 Si-DLC和Ge-DLC薄膜的制备及性能分析 |
| 4.1 试验设备简介 |
| 4.1.1 应力测试仪 |
| 4.1.2 硬度测试仪 |
| 4.2 硅掺杂类金刚石(Si-DLC)薄膜的制备及其特性分析 |
| 4.2.1 不同硅含量Si-DLC薄膜的制备 |
| 4.2.2 Si-DLC薄膜的红外光学特性分析 |
| 4.2.3 Si-DLC薄膜的力学特性分析 |
| 4.3 锗掺杂类金刚石(Ge-DLC)薄膜的制备及其特性分析 |
| 4.3.1 不同锗含量Ge-DLC薄膜的制备 |
| 4.3.2 Ge-DLC薄膜的红外光学特性分析 |
| 4.3.3 Ge-DLC薄膜的力学特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Si-DLC与Ge-DLC薄膜性能的比较 |
| 5.1 Si-DLC薄膜与Ge-DLC薄膜光学特性的比较 |
| 5.2 Si-DLC薄膜与Ge-DLC薄膜力学特性的比较 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（8）深孔模具内壁电弧离子镀沉积类金刚石薄膜研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电弧离子镀 |
| 1.3 脉冲偏压电弧离子镀 |
| 1.4 离子镀内壁薄膜沉积技术难点及研究现状 |
| 1.4.1 内壁薄膜沉积的难点 |
| 1.4.2 离子镀内壁薄膜沉积技术的研究现状 |
| 1.5 DLC薄膜的概述 |
| 1.5.1 DLC薄膜 |
| 1.5.2 DLC薄膜的性能 |
| 1.5.3 类金刚石薄膜的应用 |
| 1.6 本论文工作的内容和意义 |
| 2 薄膜的制备与表征方法 |
| 2.1 实验设备简介 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 试样的镀前处理 |
| 2.2.3 实验思路 |
| 2.2.4 薄膜的轰击工艺 |
| 2.3 薄膜的表征和分析方法 |
| 2.3.1 薄膜厚度表征 |
| 2.3.2 Raman光谱 |
| 2.3.3 薄膜摩擦学性能 |
| 2.3.4 表面形貌表征 |
| 2.3.5 薄膜粗糙度表征 |
| 2.3.6 薄膜硬度测试 |
| 3 等离子体磁场内引基础性研究 |
| 3.1 实验工艺 |
| 3.2 管子内壁TiN薄膜的厚度 |
| 3.3 管子内壁TiN薄膜的表面形貌 |
| 3.4 管子内壁TiN薄膜的显微硬度 |
| 3.5 磁场对管内壁沉积TiN薄膜的影响 |
| 4 单磁铁辅助时模具内壁沉积DLC薄膜 |
| 4.1 单磁铁深孔模具内壁沉积DLC薄膜初步实验 |
| 4.1.1 磁铁位置及实验工艺 |
| 4.1.2 模具内壁DLC薄膜的宏观照片 |
| 4.1.3 模具内壁DLC薄膜的Raman光谱 |
| 4.1.4 模具内壁DLC薄膜的表面形貌 |
| 4.1.5 模具内壁DLC薄膜的表面粗糙度 |
| 4.1.6 单磁铁深孔模具内壁沉积DLC薄膜初步实验小结 |
| 4.2 单磁铁深孔模具内壁沉积DLC薄膜优化实验 |
| 4.2.1 磁铁位置及实验工艺 |
| 4.2.2 优化实验模具内壁DLC薄膜的宏观形貌 |
| 4.2.3 优化实验模具内壁DLC薄膜的膜厚 |
| 4.2.4 优化实验模具内壁DLC薄膜的Raman光谱 |
| 4.2.5 优化实验模具内壁DLC薄膜的纳米硬度及弹性模量 |
| 4.2.6 优化实验模具内壁DLC薄膜的表面形貌 |
| 4.2.7 优化实验模具内壁DLC薄膜的表面粗糙度 |
| 4.3 几个重要问题的讨论 |
| 4.3.1 磁场对等离子的影响 |
| 4.3.2 模具内壁DLC薄膜的深径比分析 |
| 4.3.3 单磁铁辅助深孔模具内壁沉积DLC薄膜优化工艺小结 |
| 5 双磁铁辅助时模具内壁沉积DLC薄膜 |
| 5.1 双磁铁深孔模具内壁沉积DLC薄膜初步实验 |
| 5.1.1 双磁铁不同磁铁位置组合实验 |
| 5.1.2 双磁铁平行放置调整夹角实验 |
| 5.1.3 双磁铁深孔模具内壁沉积DLC薄膜初步实验小结 |
| 5.2 双磁铁深孔模具内壁沉积DLC薄膜优化实验 |
| 5.2.1 磁铁位置及实验工艺 |
| 5.2.2 双磁铁优化实验薄膜宏观形貌 |
| 5.2.3 双磁铁优化实验薄膜厚度 |
| 5.2.4 双磁铁优化实验薄膜Raman光谱 |
| 5.2.5 双磁铁优化实验薄膜纳米硬度及弹性模量 |
| 5.2.6 双磁铁优化实验薄膜摩擦性能 |
| 5.3 几个重要问题的讨论 |
| 5.3.1 深径比分析 |
| 5.3.2 均匀性分析 |
| 5.3.3 双磁铁深孔模具内壁沉积DLC薄膜优化实验小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（9）AZ91镁合金表面类金刚石薄膜的制备、结构及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 1 概述 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 镁合金概况 |
| 1.2.1 镁合金的种类 |
| 1.2.2 镁合金的性能 |
| 1.2.3 镁合金的表面处理 |
| 1.3 DLC薄膜的结构 |
| 1.4 DLC薄膜的制备 |
| 1.4.1 物理气相沉积(PVD) |
| 1.4.2 化学气相沉积(CVD) |
| 1.5 DLC薄膜的性能和应用 |
| 1.6 本论文的选题意义及研究内容 |
| 1.6.1 本论文的选题意义 |
| 1.6.2 本论文的研究内容 |
| 2 AZ91镁合金表面类金刚石薄膜的制备 |
| 2.1 实验装置及步骤 |
| 2.1.1 电弧离子镀技术(AIP) |
| 2.1.2 基体材料的选择和预处理 |
| 2.1.3 类金刚石薄膜制备工艺步骤 |
| 2.2 类金刚石薄膜的结构及性能表征 |
| 2.2.1 表面形貌表征 |
| 2.2.2 微观结构表征 |
| 2.2.3 纳米硬度与弹性模量测试 |
| 2.2.4 摩擦性能测试 |
| 2.2.5 电化学性能测试 |
| 3 AZ91镁合金上沉积类金刚石薄膜的微观结构研究 |
| 3.1 AZ91镁合金上沉积DLC薄膜的形貌分析 |
| 3.2 不同偏压下沉积DLC薄膜的Raman光谱研究 |
| 3.3 不同偏压下DLC薄膜的XPS光谱研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 AZ91镁合金上沉积类金刚石薄膜的性能研究 |
| 4.1 AZ91镁合金上沉积DLC薄膜的力学性能研究 |
| 4.2 AZ91镁合金上沉积DLC薄膜的摩擦性能研究 |
| 4.2.1 不同法向载荷作用下AZ91镁合金上DLC薄膜的摩擦性能研究 |
| 4.2.2 不同滑动速度下AZ91镁合金上DLC薄膜的摩擦性能研究 |
| 4.2.3 不同脉冲偏压下在AZ91镁合金上沉积DLC薄膜的摩擦性能研究 |
| 4.3 AZ91镁合金上沉积DLC薄膜的热稳定性能研究 |
| 4.3.1 大气环境下AZ91镁合金上沉积DLC薄膜的热稳定性能 |
| 4.3.2 真空退火对AZ91镁合金上DLC薄膜的热稳定性能影响 |
| 4.4 AZ91镁合金上沉积DLC薄膜的电化学腐蚀性能研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 AZ91镁合金上沉积钛掺杂DLC薄膜 |
| 5.1 掺杂类金刚石薄膜的研究现状 |
| 5.2 AZ91镁合金上Ti掺杂类金刚石薄膜的制备 |
| 5.2.1 石墨靶预处理 |
| 5.2.2 基体材料的预处理 |
| 5.2.3 基本工艺步骤 |
| 5.3 AZ91镁合金上钛掺杂DLC薄膜的微观结构 |
| 5.3.1 AZ91镁合金上钛掺杂DLC薄膜的Raman光谱研究 |
| 5.3.2 AZ91镁合金上沉积钛掺杂DLC薄膜的XPS光谱研究 |
| 5.4 AZ91镁合金上沉积钛掺杂DLC薄膜的电化学腐蚀性能研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）碳基纳米复合薄膜及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 超细晶硬质合金 |
| 1.3 DLC薄膜 |
| 1.3.1 DLC薄膜的结构 |
| 1.3.2 DLC薄膜的性能 |
| 1.4 CN_x薄膜 |
| 1.5 纳米复合薄膜 |
| 1.6 本论文研究内容 |
| 2 薄膜制备与表征方法 |
| 2.1 实验设备与方法 |
| 2.1.1 实验设备 |
| 2.1.2 实验方法 |
| 2.2 薄膜表征方法 |
| 2.2.1 X射线衍射 |
| 2.2.2 扫描电镜 |
| 2.2.3 原子力显微镜 |
| 2.2.4 透射电镜 |
| 2.2.5 Raman光谱 |
| 2.2.6 X射线光电子能谱 |
| 2.2.7 纳米压痕 |
| 3 MeN与CN_x薄膜制备与研究 |
| 3.1 MeN薄膜制备与研究 |
| 3.1.1 硬质合金基材的硬度与摩擦系数 |
| 3.1.2 MeN薄膜的表面形貌 |
| 3.1.3 MeN薄膜的硬度 |
| 3.1.4 MeN薄膜的摩擦系数 |
| 3.1.5 MeN薄膜研究小结 |
| 3.2 CN_x薄膜制备与研究 |
| 3.2.1 偏压对CN_x薄膜结构与性能的影响 |
| 3.2.2 占空比对CN_x薄膜结构与性能的影响 |
| 3.2.3 氮流量对CN_x薄膜结构与性能的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 C-N-Cr薄膜制备与研究 |
| 4.1 不同氮流量下制备C-N-Cr薄膜 |
| 4.1.1 薄膜制备 |
| 4.1.2 薄膜的表面形貌、成分与结构 |
| 4.1.3 薄膜的性能 |
| 4.2 不同偏压下制备C-N-Cr薄膜 |
| 4.2.1 薄膜制备 |
| 4.2.2 薄膜的XRD谱 |
| 4.2.3 薄膜的硬度与弹性模量 |
| 4.2.4 薄膜的摩擦系数 |
| 4.3 不同弧流下制备C-N-Cr薄膜 |
| 4.3.1 薄膜制备 |
| 4.3.2 薄膜的XRD谱 |
| 4.3.3 薄膜的Raman光谱 |
| 4.3.4 薄膜的硬度与弹性模量 |
| 4.3.5 薄膜的摩擦系数 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 C-N-Zr薄膜制备与研究 |
| 5.1 不同氮流量下制备C-N-Zr薄膜 |
| 5.1.1 薄膜制备 |
| 5.1.2 薄膜的表面形貌、成分与结构 |
| 5.1.3 薄膜的性能 |
| 5.2 不同偏压下制备C-N-Zr薄膜 |
| 5.2.1 薄膜制备 |
| 5.2.2 薄膜的XRD谱 |
| 5.2.3 薄膜的Raman光谱 |
| 5.2.4 薄膜的硬度与弹性模量 |
| 5.2.5 薄膜的摩擦系数 |
| 5.3 不同偏压下制备C-N-Zr薄膜工艺优化 |
| 5.3.1 薄膜制备 |
| 5.3.2 薄膜的硬度与弹性模量 |
| 5.3.3 薄膜的XRD谱 |
| 5.4 不同弧流下制备C-N-Zr薄膜 |
| 5.4.1 薄膜制备 |
| 5.4.2 薄膜的表面形貌、成分与结构 |
| 5.4.3 薄膜的性能 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 C-N-V薄膜制备与研究 |
| 6.1 薄膜制备 |
| 6.2 薄膜的表面形貌、成分与结构 |
| 6.2.1 表面形貌 |
| 6.2.2 XPS谱 |
| 6.2.3 Raman光谱 |
| 6.2.4 XRD谱 |
| 6.2.5 TEM组织与结构 |
| 6.3 薄膜的性能 |
| 6.3.1 硬度与弹性模量 |
| 6.3.2 摩擦系数 |
| 6.3.3 热稳定性 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 应用研究 |
| 7.1 碳基薄膜性能比较 |
| 7.1.1 硬度 |
| 7.1.2 摩擦系数 |
| 7.1.3 热稳定性 |
| 7.2 工业应用 |
| 7.2.1 碳基薄膜在铜管剥皮模具上的应用 |
| 7.2.2 碳基薄膜在粉末冶金挤压模具上的应用 |
| 7.2.3 碳基薄膜在微钻上的应用 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、气体介质对电弧离子镀沉积类金刚石膜的影响（论文参考文献）
- [1]TC4钛合金表面WC/DLC复合膜层制备技术[D]. 王盟. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [2]人工关节表面碳基复合薄膜设计及其真空等离子体制备工艺研究[D]. 周兵兵. 南京理工大学, 2020(01)
- [3]质子交换膜燃料电池金属双极板表面涂层改性工艺及机理研究[D]. 王明超. 大连理工大学, 2019(02)
- [4]变密度盘的镀制工艺研究[D]. 孟红旗. 南京理工大学, 2013(07)
- [5]无氢类金刚石薄膜的损耗特性研究[D]. 夏方园. 西安工业大学, 2012(07)
- [6]等离子表面改性技术在刀具材料中的应用[D]. 刘敏. 中国科学技术大学, 2012(03)
- [7]硅/锗掺杂类金刚石薄膜特性研究[D]. 黄国俊. 西安工业大学, 2011(08)
- [8]深孔模具内壁电弧离子镀沉积类金刚石薄膜研究[D]. 刘琪. 大连理工大学, 2010(09)
- [9]AZ91镁合金表面类金刚石薄膜的制备、结构及性能研究[D]. 吴远方. 南京理工大学, 2010(08)
- [10]碳基纳米复合薄膜及应用研究[D]. 李红凯. 大连理工大学, 2010(09)