文献综述(vn薄膜)

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1、文献综述:等离子体镀氮化钒材料的研究1研究氮化钒的意义21世纪，材料、信息和能源是当代新技术革命的三大支柱产业。随着现代制造业和固态高科技产业的迅速发展，薄膜科学和技术愈来愈受到重视，其原因是薄膜的研究和开发对生产的贡献口益增大，薄膜科学研究成來转化为生产力的速度愈來愈快。在现代制造业中，难以加工材料越来越多，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。硬质膜薄膜能减少工件的摩擦和磨损，宥效提高表面硬度、初性、耐磨性和高温稳定性，大幅度提高薄膜产品的使用寿命，正适应了现

2、代制造业对金属切削刀具的高技术要求，被认为是金属切削刀具技术发展史上的一次革命。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，航天航空等领域m。氮是含钒微合金钢屮一种十分有益的合金元素。钢屮增氮可以强化钒的析出,改变钒的相间分布，提高钢的持久强度，改善钢的韧性和塑性，同时还提高抗热强度和抗短时蠕变能力。在钒钢巾每增加10ppm的氮，钢的强度就可提高6MPa12'研究表明，在钢中添

3、加氮化钒比添加钒铁节约20%〜40%的钒，降低炼钢成木30—50元/t。不但可以节约昂贵稀有的金属钒，还可以利用廉价的氮资源［5"6］。口前向钢屮渗氮的方法主要有添加富氮锰铁、氰氨化钙、氮化钒铁和吹氮等，这些方法分别存在着昂贵、收率低且不稳定、要先生产钒铁，再闹态渗氮，生产成木高、吹氮时需要特殊装置等不足。而利用氮化钒向钢中渗氮，不仅解决了上述问题，还能M时向钢中添加钒，大幅度提高了钢的各种性能氮化钒中的钒元素同钢中的碳和氮起作用，生成硬的金属碳化物和氮化物微小颗粒。这些化合物在钢屮起到细化晶粒和沉淀强化的作用，增加钢的强度、韧性、

4、耐磨性、耐腐性、延展性和硬度以及抗热疲劳性等综合力学性能［11］。2国内外研究现状冇关氮化钒的研究和制备目前美国走在前列，其次还冇德国、闩本、俄罗斯等。我国氮化钒的研究起步较晚，但近几年发展较快，产量已居世界第一位。目前，W内已工业化生产氮化钒的厂家有攀钢（推板窑法）、承钢（唐钢，微波法）、吉林铁合金厂（真空碳还原法）等，其中攀钢集团走在W内同类企业的前列［12］并于2007年2月牵头制订了世界上首个《钒氮合金》岡家级标准（GB/T20567—2006）。钒氮合金研发难度大，属冶金行业的顶级尖端技术。目前全世界只宥美WVAMETCO

5、公司和攀钢能够生产。攀钢通过科研攻关,首创比国外更先进的“非真空连续生产”技术，填补了中w钒氮合金生产领域的空a［13］。1998年，美国钒公司第一次来中国推销钒氮合金，在攀钢考察时强调指出“二十多年來，德国、俄罗斯、闩本对钒氮合金都研究过，都声称自己研制出钒氮合金生产技术，但20多年过去了他们都没能大批量生产。钒氮合金生产里而学问大得很，只冇我们才真正能商业化生产。”同时，对攀钢提山的技术合作意愿坚决扪绝并挑战“你们开发岀来我买你们的”。经过多年攻关，1996年9月，攀钢开始立项《用V2O3制取碳化钒和氮化钒的研究》并通过了“九五

6、”国家科技攻关立项审S,此后，历经数年艰苦卓绝探索，最终取得钒氮合金产业化技术成功。攀钢该项技术的成功不仅突破了美国全球独家垄断，同时工艺技术史为先进，达到W际领先水平，形成自主知识产权的专利技术。攀钢的钒氮合金产业化技术全面超过美国Vametco公司同类技术，主要表现在：一是攀钢能够在非真空而不是Vametco公司必需的高真空环境下生产，设备简单、要求更低、稳定性强、设备投入少；二是攀钢工艺能够连续性生产，降低了能耗和显著提高劳动生产率；三是攀钢工艺中，碳化及氮化反应同步进行，工艺流程简单，运行周期短［］4］。20世纪90年代通过

7、多组元薄膜、多层薄膜、复合薄膜更是大大提高Y氮化钛薄膜工具的性能，取得了相当大的进展。而0前M氮化钛薄膜中添加铝元素生成11八則等［15］多元复合薄膜是A前研究领域中从价格、性能、工艺参数等方而考虑是最优的，目前硬质合金薄膜大已经广泛地用在模具刀具上以及一些高科技领域，如果能再优化其工艺参数可以进一步提硬质材料的生产效率、使用寄命和应用领域。木课题研究的氮化钒材料就属一种新型薄膜，它是现今新近发展起来的，基木上还在实验室阶段，主要是利用磁控溅射技术形成等离子体在201不锈钢基片沉积氮化钒（VN）薄膜方法，反应磁控溅射沉积氮化钒薄膜的

8、原理为：N2->NAe（气相中）N；+e->2N（基底上）V+N-VN（基底上）氮化钒薄膜制备技术很多，但人多停留在实验室制备阶段，还不能放人到工业生产屮。未来氮化钒薄膜制备工艺的发展方向应以降低成木、提高钢的韧性、强度、耐磨性等应用