复杂型腔工模具表面硬质薄膜材料 制备成套设备及关键工艺技术

由西安交通大学徐可为等完成

    该项目属材料学科的表面工程技术领域。该项目围绕脉冲直流等离子体化学气相沉积（PCVD）成套工业设备研制、PCVD制备硬质薄膜材料以及在工模具表面薄膜材料强化领域的关键应用等进行了系统研究，主要内容及特点如下：
    1. 研制出国内首台具有完全自主知识产权的大功率逆变式脉冲直流等离子体化学气相沉积工模具表面硬质薄膜材料制备成套工业设备，特别是突破了脉冲直流等离子电源研制、真空炉内热电分离结构设计、等离子体深孔渗镀和电弧增强气体离化等关键技术，解决了适于工业应用的硬质薄膜材料制备的技术瓶颈。
    2. 基于上述发明设备，开发出了PCVD薄膜材料界面制备技术、应力缓释技术，掌握了复合离子渗镀技术，突破了制备高结合强度低残余应力和良好韧性的PCVD镀膜技术关键，解决了苛刻服役条件下工模具表面薄膜材料制备的技术难题。
    3. 基于上述发明设备和工艺技术，制备了综合性能良好的TiN、TiCN、TiSiN多元复合及TiCN/TiN、TiN/TiCN/TiC多元多层薄膜材料体系，并稳定应用于工业规模的批量生产，使典型工模具的使用寿命提高1-5倍，生产效率显著提高。
    4. 借助发明的脉冲直流PCVD设备，开发出具有完全自主知识产权的模具内表面镀膜关键工艺技术，解决了若干典型复杂型腔模具使用寿命低的长期技术难题，特别是重点突破了我国“飞豹”飞机叶片用精密热锻模具长期以来质量低，严重制约整机安全的技术瓶颈。
    该项目已获4项国家发明专利，其中，工业型脉冲直流等离子体化学气相沉积工模具表面薄膜材料强化设备专利获第八届中国专利优秀奖；在国际重要学术期刊发表论文20篇，全部被SCI和EI收录。
    该项目于2000、2001年分别获科技部科技型中小企业创新基金和西安市重大科技成果转化工程计划资助，2001年列入国家科技成果推广计划，近三年已累计产生经济效益6450万元，促进了我国工模具制造业的技术进步。