Ti-Al-Si-N 多層梯度防護(hù)涂層熱響應(yīng)性能研究

許創(chuàng)威 ,楊麗紅 ,吳 雁

(1.上海理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,上海 200093;2.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,上海 201418)

近年來,隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,工業(yè)領(lǐng)域中存在大量高溫、瞬態(tài)的測溫場合,因而對薄膜溫度傳感器的響應(yīng)速度、精確度和穩(wěn)定性的要求越來越高[1]。過去幾十年內(nèi),國內(nèi)學(xué)者對薄膜溫度傳感器做了許多卓有成效的研究,但主要集中在低溫環(huán)境應(yīng)用,而在高溫領(lǐng)域上的研究較少。薄膜溫度傳感器在高溫環(huán)境使用時會面臨更加復(fù)雜和惡劣的工況,在傳感器的最外層增加防護(hù)性涂層以改善薄膜溫度傳感器在高溫環(huán)境中的耐用度就顯得尤為重要[2]。Zhang等[3]在碳化硅基底上制備鎢錸薄膜熱電偶并涂覆了氧化物保護(hù)層,解決了傳統(tǒng)的薄膜熱電偶不能長時間在1420 ℃的高溫下工作的問題。利用氣相沉積技術(shù)在基材表面制備防護(hù)涂層,是提升基材綜合性能、延長使用壽命的有效手段,而多元納米復(fù)合涂層聚集眾多優(yōu)點(diǎn)于一體,是硬質(zhì)涂層的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向[4]。此外,多層結(jié)構(gòu)也是提高涂層綜合性能的有效方法之一[5-7]。

采用陰極電弧離子鍍技術(shù)制備的新型Ti-Al-Si-N多層梯度涂層因其高硬度、熱穩(wěn)定性和抗氧化性良好[8],可以作為薄膜溫度傳感器的外防護(hù)層,用于提升薄膜溫度傳感器的綜合性能,延長其使用壽命。溫度傳感器作為測溫儀器的核心部分,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航空、醫(yī)療等領(lǐng)域,溫度傳感器需要具有高響應(yīng)速度、高精確度等特性[9]。……