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偏压对TiAlN涂层微观结构、力学和摩擦学性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2022年第11期32卷 3596-3609页

作者：曹红帅刘福家李好罗文忠齐福刚卢立伟赵镍欧阳晓平湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105 湘潭大学低维材料及应用技术教育部重点实验室湘潭411105 湖南科技大学难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室湘潭411201

采用磁过滤真空阴极弧在ZL109合金表面沉积由TiAl和TiAlN组成的TiAlN多层涂层,并系统研究偏压对涂层微观结构和性能的影响。结果表明,涂层具有以TiAlN相为主的多相结构。随着偏压的增大,由于原子迁移率和晶格畸变的增加,TiAlN择优取向由... 详细信息

采用磁过滤真空阴极弧在ZL109合金表面沉积由TiAl和TiAlN组成的TiAlN多层涂层,并系统研究偏压对涂层微观结构和性能的影响。结果表明,涂层具有以TiAlN相为主的多相结构。随着偏压的增大,由于原子迁移率和晶格畸变的增加,TiAlN择优取向由(200)晶面向(111)晶面转变。同时,涂层的硬度、弹性模量和附着力表现出相同的变化趋势,即先增大后减小。当偏压为75 V时,TiAlN涂层具有最高的硬度(~30.3 GPa)、弹性模量(~229.1 GPa)、附着力(HF 2)和最低的磨损率(~4.44×10^(−5)mm^(3)/(N·m))。与未涂覆ZL109合金相比,TiAlN涂层合金表面的力学和摩擦学性能得到有效提高。

关键词： TiAlN涂层磁过滤真空阴极弧偏压微观结构力学性能磨损

基底偏压对电弧离子镀制备AlCrVN涂层微结构及力学性能的影响

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表面技术 2023年第3期52卷 181-188页

作者：田灿鑫邹长伟王泽松项燕雄谢伟李助军刘怡飞岭南师范学院广东湛江524048 广州铁路职业技术学院广州510430

目的研究基底偏压对AlCrVN涂层微结构及力学性能的影响。方法采用电弧离子镀技术,使用合金靶AlCrV,纯N2作为引弧介质和氮源,在不同的基底偏压下制备AlCrVN涂层,对AlCrVN涂层的物相结构、微观形貌、硬度、摩擦因数及磨损率进行测试分析,... 详细信息

目的研究基底偏压对AlCrVN涂层微结构及力学性能的影响。方法采用电弧离子镀技术,使用合金靶AlCrV,纯N2作为引弧介质和氮源,在不同的基底偏压下制备AlCrVN涂层,对AlCrVN涂层的物相结构、微观形貌、硬度、摩擦因数及磨损率进行测试分析,作为对比制备了AlCrN涂层。结果AlCrVN涂层为柱状晶结构,由面心立方CrN为基础的(CrV)N置换固溶体相和Cr2N六方相2种晶相组成,随着基底偏压的增大,涂层衍射峰强度及位置变化不明显;涂层表面的大颗粒数量减少,凹坑增多;涂层硬度由50V时的22 GPa增大到150 V时的24.2 GPa,200 V时硬度值减小到22 GPa;摩擦因数由0.42增大到0.71;磨损率由6.4×10^(-7)mm^(3)/(N·m)逐渐增大到13.2×10^(-7)mm^(3)/(N·m)。结论基底偏压对AlCrVN涂层性能影响较大,低偏压(50V)时,涂层的摩擦因数、磨损率最低,耐磨性能最好。含V元素的AlCrVN涂层的力学和摩擦学性能都优于AlCrN涂层。

关键词：阴极电弧离子镀 AlCrVN涂层偏压硬度耐磨性能

基体偏压对PEMFC不锈钢双极板Cr-N改性涂层性能的影响

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表面技术 2022年第4期51卷 375-383页

作者：黄天纵吴勇陈辉陶冠羽花仕洋夏思瑶夏春怀中国机械科学研究总院集团北京100044 武汉材料保护研究所特种表面保护材料及应用技术国家重点实验室武汉430030 武汉船用电力推进装置研究所武汉430064

目的提高SS316L双极板的耐腐蚀性与导电性。方法使用脉冲直流磁控溅射技术,改变基体负偏压,于SS316L双极板上制备了Cr-N薄膜。通过扫描电子显微镜、XRD衍射仪、电子探针分析仪对薄膜的成分和结构进行了检测分析。通过接触电阻测试、电... 详细信息

目的提高SS316L双极板的耐腐蚀性与导电性。方法使用脉冲直流磁控溅射技术,改变基体负偏压,于SS316L双极板上制备了Cr-N薄膜。通过扫描电子显微镜、XRD衍射仪、电子探针分析仪对薄膜的成分和结构进行了检测分析。通过接触电阻测试、电化学腐蚀测试和接触角测试表征了薄膜的导电性、耐腐蚀性和疏水性。结果薄膜的结构主要由Cr和Cr_(2)N组成,各组试样的成分相近。随着沉积过程中基体负偏压的增大,薄膜结构更加致密。镀膜试样的耐腐蚀性均好于基材SS316L,基体负偏压为400 V时,测得试样的腐蚀电流密度最低,为3.49×10^(‒7 )A/cm^(2)。镀膜试样的导电性均好于基材SS316L,基体为负偏压200 V时,双极板的导电性最好,表面接触电阻为8.02 mΩ·cm^(2)。基体负偏压继续增大,双极板的接触电阻会有所下降。结论随着沉积偏压的增加,薄膜中的N含量略有增加。薄膜沉积对SS316L双极板的导电性、耐腐蚀性和疏水性有明显的提高,较于基材自腐蚀电位提升了411 mV,腐蚀电流密度下降了2个数量级。沉积时较高的基体负偏压对于双极板的导电性和耐腐蚀性提升更显著。但过高的基体负偏压导致薄膜的晶粒细小,致密性好,对薄膜的导电性会有所影响。

关键词：质子交换膜燃料电池不锈钢双极板表面改性偏压 Cr-N薄膜耐腐蚀性导电性

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偏压对电弧离子沉积锆膜性能的影响

真空科学与技术学报 2023年第5期43卷 426-431页

作者：赵世柯刘晋允于文杰中国电子科技集团公司第十二研究所北京100015

为研究偏压对通过电弧离子沉积法沉积的锆膜性能的影响,并探究锆膜在不同存储条件下的氧化程度,通过调整沉积过程偏压的大小以及占空比制备多组试样,利用扫描电子显微镜、X射线测厚仪、X射线衍射仪以及纳米划痕仪对薄膜的表面形貌、沉... 详细信息

为研究偏压对通过电弧离子沉积法沉积的锆膜性能的影响,并探究锆膜在不同存储条件下的氧化程度,通过调整沉积过程偏压的大小以及占空比制备多组试样,利用扫描电子显微镜、X射线测厚仪、X射线衍射仪以及纳米划痕仪对薄膜的表面形貌、沉积速率、薄膜结构、膜基结合力进行了研究。并利用X射线光电子能谱测试了锆膜在不同存储状态下的氧化程度。结果表明,偏压的增大会提升膜层表面光洁度。但因高能粒子反溅射作用的增强,会降低薄膜的沉积速率。同时,膜基结合力随着偏压的增大有升高的趋势,且膜层的(100)晶面择优趋势会逐渐减小。另外,偏压占空比的增加也会导致沉积速率下降。锆膜表面的氧化层厚度随着时长会逐渐增大,且膜层在大气中暴露一天的氧化程度比真空存储(10^(−5) Pa)半年严重。

关键词：电弧离子镀锆膜偏压氧化层

极高地应力层状围岩隧道偏压演化规律及围岩控制

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现代隧道技术 2023年第1期60卷 90-99页

作者：蒲松向龙廖杭余涛姚志刚方勇朱牧原魏力峰张乾西南交通大学土木工程学院成都610031 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司成都610095 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

以大峡谷隧道缓倾层状围岩为工程背景,采用3DEC离散元分析方法并结合现场监测的手段,深入研究高地应力不同岩层倾角下围岩偏压演化规律,揭示偏压与现场支护结构破坏关系,根据锚杆支护参数对偏压控制的影响,提出支护最优参数。研究表明,... 详细信息

以大峡谷隧道缓倾层状围岩为工程背景,采用3DEC离散元分析方法并结合现场监测的手段,深入研究高地应力不同岩层倾角下围岩偏压演化规律,揭示偏压与现场支护结构破坏关系,根据锚杆支护参数对偏压控制的影响,提出支护最优参数。研究表明,在高地应力缓倾岩层条件下支护结构的变形及破坏呈现明显的非对称性,随着岩层倾角的增大,初期支护最大主应力峰值位置由拱顶向右拱肩转移,反倾侧弯曲变形大于顺倾侧滑动变形;随着锚杆长度的增加,围岩剪切滑移区、初期支护位移、初期支护最大主应力均逐渐减小,锚杆最优长度约为3.5~4.5 m,锚杆沿层理面垂直方向打设,初期支护结构的偏压现象得到明显改善;现场优化支护后,左右拱肩呈对称变形,位移量基本相同,偏压得到明显改善。

关键词：极高地应力层状围岩偏压离散元法支护优化设计

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偏压对四面体非晶碳膜结构和性能的影响

表面技术 2021年第3期50卷 284-292页

作者：李洪李玉婷林松盛石倩郭朝乾苏一凡代明江广东省现代表面工程技术重点实验室现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省科学院新材料研究所广州510651 广东工业大学材料与能源学院广州510006

目的通过系统研究电弧离子镀偏压对四面体非晶碳膜(ta-C膜)结构及性能的影响规律,阐明偏压对ta-C膜结构及性能的影响机制,为拓展ta-C膜的应用提供一定的理论依据。方法改变电弧离子镀偏压工艺,在硬质合金基体表面沉积ta-C单层膜。采用... 详细信息

目的通过系统研究电弧离子镀偏压对四面体非晶碳膜(ta-C膜)结构及性能的影响规律,阐明偏压对ta-C膜结构及性能的影响机制,为拓展ta-C膜的应用提供一定的理论依据。方法改变电弧离子镀偏压工艺,在硬质合金基体表面沉积ta-C单层膜。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)表征ta-C膜表面及截面显微形貌,采用Raman光谱和X射线电子能谱(XPS)表征ta-C膜物相结构,利用划痕仪测量ta-C膜结合力,采用应力仪测试ta-C膜残余应力,利用压痕试验及纳米硬度计测量ta-C膜韧性及硬度,采用摩擦磨损试验机测试ta-C膜摩擦磨损性能。结果随着偏压升高,ta-C膜表面大尺寸碳颗粒数量逐渐增加,小尺寸碳颗粒由于反溅射作用,其数量逐渐减少;ta-C膜硬度、sp^(3)键含量及残余应力先升高后降低,偏压为−180 V时达到最大;ta-C膜与基体结合力先增加后降低,偏压为−140 V时达到最大;耐磨性表现为先升高、后下降的趋势,偏压为−140 V时,磨损率最低,达1.39×10^(−7)mm^(3)/(N·m)。结论随着偏压升高,ta-C膜沉积到基体表面入射能量升高,表面大颗粒数量逐渐增多,膜层内残余应力增加,硬度升高,耐磨性增加;但随着偏压的继续升高,膜层表面小尺寸颗粒由于反溅射作用逐渐减少,膜层内石墨化程度增加,ta-C膜耐磨性下降。

关键词：四面体非晶碳膜偏压电弧离子镀结构性能

偏压对自源笼形空心阴极放电制备Si-DLC薄膜结构和性能的影响

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中国表面工程 2019年第3期32卷 69-79页

作者：孙薇薇田修波李慕勤吴明忠巩春志田钦文哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 佳木斯大学理学院佳木斯154007 佳木斯大学材料科学与工程学院佳木斯154007

针对利用笼形空心阴极放电在大工件表面制备DLC薄膜时,笼网内大工件操作困难、大工件影响放电的问题,开发了自源笼形空心阴极放电方法,在不同偏压(-300~0 V)条件下于Si(100)表面制备了Si-DLC薄膜,考察了偏压对Si-DLC薄膜结构和性能的影... 详细信息

针对利用笼形空心阴极放电在大工件表面制备DLC薄膜时,笼网内大工件操作困难、大工件影响放电的问题,开发了自源笼形空心阴极放电方法,在不同偏压(-300~0 V)条件下于Si(100)表面制备了Si-DLC薄膜,考察了偏压对Si-DLC薄膜结构和性能的影响。结果表明:获得Si-DLC的沉积速率达到7.90μm/h。由偏压引起的高能离子轰击使薄膜的组织结构更为致密,降低了表面粗糙度和H含量。Si-DLC薄膜中的sp3/sp2值随偏压增加先上升后下降,薄膜纳米压入硬度和弹性模量也呈现相同规律。偏压为-200 V沉积的Si-DLC薄膜具有最高的sp3/sp2(0.69)、H/E和H3/E2值,表现出致密的结构和优异的摩擦性能,摩擦因数低至0.024,磨损率为1×10^-6 mm^3/Nm。说明自源笼形空心阴极放电是一种有效制备大面积DLC膜的工艺,-200 V偏压是最优化的参数。

关键词：自源笼形空心阴极放电 Si-DLC 偏压显微结构力学性能摩擦学性能

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偏压条件下基坑排桩围护结构工作性状研究

建筑结构 2022年第S01期52卷 2595-2601页

作者：刘涛胡柏春杨迅中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵阳550081

针对基坑开挖施工过程中普遍受到偏压荷载的问题,依托某软土地区基坑工程,考虑偏压荷载大小、偏压荷载距坑顶距离、偏压荷载分布宽度、偏压荷载作用时间等因素,采用数值模拟方法研究了偏压作用对排桩围护结构的影响问题。结果表明:由于... 详细信息

针对基坑开挖施工过程中普遍受到偏压荷载的问题,依托某软土地区基坑工程,考虑偏压荷载大小、偏压荷载距坑顶距离、偏压荷载分布宽度、偏压荷载作用时间等因素,采用数值模拟方法研究了偏压作用对排桩围护结构的影响问题。结果表明:由于基坑开挖初期设置内支撑,基坑排桩围护结构呈现典型的内凸式变形模式,施加偏压荷载后,偏压侧围护桩顶部朝坑外偏移、底部则朝坑内偏移,非偏压侧围护桩则呈现相反规律,基坑整体存在逆时针扭转趋势;受偏压荷载大小、荷载位置、荷载分布宽度显著影响,偏压侧围护桩最大水平位移和最大弯矩随偏压荷载增大而增大,随偏压荷载距坑顶水平距离增大而减小,随偏压荷载分布宽度增大而增大;偏压荷载作用时间对围护桩变形存在显著影响,相对于在基坑开挖完成后的偏压作用,其对基坑围护结构和地表沉降的影响更大些。

关键词：偏压基坑围护结构排桩

偏压条件下地铁工作井开挖安全及井-隧相互影响研究

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安全与环境工程 2022年第1期29卷 39-46,57页

作者：张宇翔焦玉勇荆武钟天黄才彬中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 武汉市汉阳市政建设集团有限公司湖北武汉430050

武汉地铁正处于实现"主城成网、新城通线"目标的关键时期,地铁施工安全尤为重要。为研究偏压条件下地铁工作井(深基坑)开挖安全及井-隧相互影响,以武汉地铁19号线5标段4号井为例,首先依托工程地质勘察资料建立三维数值模型,对深基坑变... 详细信息

武汉地铁正处于实现"主城成网、新城通线"目标的关键时期,地铁施工安全尤为重要。为研究偏压条件下地铁工作井(深基坑)开挖安全及井-隧相互影响,以武汉地铁19号线5标段4号井为例,首先依托工程地质勘察资料建立三维数值模型,对深基坑变形进行了数值模拟计算与分析;然后在施工过程中对深基坑周边地表沉降、围护桩深层水平位移、内支撑轴力进行了全程现场监测;最后将数值模拟结果与现场监测数据进行了对比分析,研究了偏压条件下深基坑开挖过程中的变形特征以及地铁隧道开挖对深基坑变形的影响。结果表明:(1)设计采用的"围护桩+内支撑"的深基坑支护方案能有效抵抗偏压对深基坑开挖安全的影响,能将深基坑开挖过程中的变形控制在允许范围之内;(2)偏压条件下深基坑周边的地表沉降与围护结构深层水平位移呈现出非对称变形的特征;(3)隧道的施工会使深基坑的围护结构与周边地表沉降重新发生变形,且由于偏压的影响其变形具有非对称性。

关键词：地铁施工安全偏压工作井隧道数值模拟现场监测