硬质薄膜材料最新发展及应用

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硬质薄膜材料最新发展及应用  


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    所谓“超硬”材料，系指显微硬度HV≥40GPa的材料。随着现代制造业的进步，难加工材料越来越多，金属切削工艺的发展，特别是高速切削、干切削和微润滑切削工艺的出现，对金属切削刀具提出了越来越严酷的技术要求。涂层刀具的出现，被认为是金属切削刀具技术发展史上的一次革命。将超硬薄膜材料镀于金属切削刀具表面，正适应了现代制造业对金属切削刀具的高技术要求，金属切削刀具基体保持了其较高的强度，镀于表面的涂层又能发挥它“超硬、强韧、耐磨、自润滑”的优势，从而大大提高了金属切削刀具在现代加工过程中的耐用度和适应性。此外，许多在磨擦环境中使用的部件，例如纺机上的钢领圈，内燃机中的活塞环，各种模具等，硬质薄膜材料也能大大提高其使用寿命。因此硬质薄膜材料可以广泛应用于机械制造，汽车工业，纺织工业，地质钻探，模具工业，航空航天等领域。

    实际的工业应用，硬度只是诸多技术要求中的一个，此外还有高温硬度和韧性，抗氧化性，化学稳定性，硬质材料对工件的磨擦系数和磨损率，涂层的附着强度，导热系数等都有一定的要求。对于不同的使用场合，薄膜的技术要求各有侧重。
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    硬质薄膜的制膜方法主要分物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两大类，近年来，它们分别都有长足进步。PVD技术中，电弧离子镀和磁控溅射离子镀是工业生产的主流镀膜技术。电弧离子镀以其离化率高，薄膜生长速度快，涂层附着强度好等一系列优点，占了涂层市场的很大份额。九十年代中期我国从国外引进的七台大型镀膜机均为电弧离子镀，对我国的镀膜工业进步起到很大推动作用。最近磁控溅射离子镀，由于非平衡磁场，多靶磁场耦合，孪生磁控靶，脉冲溅射，中频交流溅射电源等新技术的出现，使磁控溅射技术在制备多元素复合膜，超晶格薄膜和纳米晶超硬薄膜方面，超过了电弧离子镀方法。先进的磁控溅射技术为沉积超硬薄膜提供了技术保证，完善的镀膜设备功能是保证超硬薄膜材料质量的基础。超硬薄膜材料是材料科学与工程中十分活沃的领域。

fsyko

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