磁控溅射NbSiN复合膜的微结构和性能

用磁控溅射方法制备了一系列不同Si含量的NbSiN复合薄膜。采用色散能谱仪、X射线衍射仪、纳米压痕仪、高温摩擦磨损仪表征复合膜的成分、微结构、力学性能以及室温和高温摩擦磨损性能。实验结果表明:NbSiN复合膜中只存在面心立方NbN结构,且呈(200)择优取向;Si的加入使复合膜硬度得到提高,Si含量为20.29%(原子分数)时硬度达到最大值32.1GPa,随着Si含量的进一步增加,复合膜的硬度逐步降低。室温和高温摩擦磨损实验结果表明,在室温时,NbSiN复合膜的平均摩擦因数在0.60～0.68之间,波动不大;而在650℃时,随着Si含量的增加,复合膜的平均摩擦因数从0.57降至0.42;650℃时的平均摩擦因数低于室温下的平均摩擦因数与氧化物的生成有关。     

V含量对TaVN复合膜微结构、力学性能和摩擦性能的影响

采用磁控溅射仪制备了一系列不同V含量的TaVN复合膜, 利用X射线衍射仪研究复合膜以及磨痕的相组成, 利用纳米压痕仪表征复合膜的硬度, 采用高温摩擦磨损实验机研究了复合膜的室温和高温摩擦性能。结果表明: TaVN复合膜的微结构为面心立方结构, 随着V含量的增加, 衍射峰择优取向由(200)转变为(111); TaVN薄膜的显微硬度随着V含量增加, 先增加后降低, 在V含量为18.25at%时, 显微硬度达到最大值, 为32.3 GPa; 在常温下, TaVN复合膜的摩擦系数随着V含量的增加而降低; 当温度从室温升高到800℃, 薄膜的摩擦系数先升高后降低。采用晶体化学理论讨论了TaVN复合膜和TaN单层膜在高温下的摩擦机理。     

Cu含量对TiN-Cu纳米复合膜结构与性能的影响

为研究纳米复合膜超硬机理和促进其商业应用,利用电弧离子镀制备了Ti N-Cu纳米复合膜,并对其表面形貌、晶体结构、能谱、XPS谱和硬度进行研究.结果表明:沉积膜仅含有Ti N相和少量的Ti相,Ti N相晶粒尺寸随薄膜Cu含量的增加而逐渐减小;尽管有的沉积膜中Cu原子数分数高达8.99%,但仍没有发现金属Cu相或Cu的化合物相衍射峰;沉积膜中Cu元素以金属Cu的状态存在,Ti主要以Ti N相存在,少量以金属Ti相存在,但没有Ti2N相;薄膜生长过程中,Cu、Ti和N共沉积,竞争生长,Cu的加入抑制了Ti N晶粒的长大;沉积膜的硬度随Cu含量增加而增加,达到最大值后下降,薄膜硬度随Cu含量变化与薄膜中Ti N相或Cu相尺寸有关.     

电弧离子镀TiSiN薄膜的结构及摩擦性能

为实现电弧离子镀TiSiN薄膜成分可控,通过改变靶的相对电流在304不锈钢表面沉积TiSiN薄膜,采用厚度仪、能谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪及摩擦试验研究了其形貌、结构及摩擦性能。结果表明:TiSiN薄膜中Si以非晶态Si3N4形式存在,抑制了面心立方结构的Ti N晶粒生长,形成纳米晶Ti N/非晶Si3N4(nc-Ti N/α-Si3N4)纳米复合结构;与Ti N薄膜相比,TiSiN薄膜具有更平整的表面,Si含量为4.08%(原子分数)时薄膜表面最光滑平整;Ti N薄膜的硬度为2 312 HK左右,掺杂Si元素后,由于细晶强化作用,薄膜的硬度显著提高,Si含量为2.76%(原子分数)时达到最大值,约为3 315 HK;进一步增加Si含量,TiSiN薄膜硬度略有下降;TiSiN薄膜的摩擦系数明显低于Ti N薄膜,且随着Si含量增加,摩擦系数逐渐变小,在Si含量为2.76%和4.08%(原子分数)时低至0.4左右。     

基体表面粗糙度对MoS_(2)/Ti薄膜摩擦磨损性能的影响EI北大核心CSCD

为揭示基体表面粗糙度对MoS_(2)/Ti固体润滑薄膜摩擦磨损性能的影响规律,并探究其摩擦磨损机理,采用磁控溅射方法,在不同表面粗糙度的轴承钢基体上沉积MoS_(2)/Ti薄膜。通过划痕测试仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和粗糙度轮廓仪,分别评价MoS_(2)/Ti薄膜的膜基结合力、物相成分、表面微观形貌以及表面粗糙度,并采用球-盘摩擦磨损实验研究干摩擦、固体-油复合润滑和固体-脂复合润滑条件下,MoS_(2)/Ti薄膜的摩擦磨损性能。结果表明:随着基体表面粗糙度的增加,MoS_(2)/Ti薄膜的表面粗糙度逐渐增加;薄膜中(002)_(MoS_(2))和(100)_(MoS_(2))衍射峰的强度先减弱后增加;薄膜与基体的结合性能降低。当基体表面粗糙度为0.01μm时,干摩擦条件下MoS_(2)/Ti薄膜具有良好的润滑特性,平均摩擦因数为0.101,磨痕浅且小;随基体粗糙度的升高,样品的平均摩擦因数和磨损率均是先增大后减小,薄膜的主要磨损机制由磨粒磨损转变为屑片形成和破碎。当基体粗糙度较大时(R_(a)=0.26μm),分子间相互作用的影响大于机械啮合作用。采用固体-油复合润滑,高基体粗糙度的薄膜磨损表面不再出现片层剥落现象,磨痕较浅,平均摩擦因数最高可减小19%。固体-脂复合润滑条件下,样品摩擦磨损性能较差,基体粗糙度对摩擦因数的影响不显著。     

Ti6Al4V表面磁控溅射高硬SiC薄膜的摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在Ti6Al4V表面制备出高硬SiC薄膜,对其组织结构、纳米压痕行为和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:实验制备的SiC薄膜呈非晶态,其纳米硬度、弹性模量分别为26.8GPa和229.4GPa;在以氮化硅球(半径为2mm)为对摩件的室温Kokubo人体模拟体液下,其磨损速率在10-5 mm3 m-1 N-1级,载荷低(50g)时摩擦因数约为0.173,载荷高(200g)时摩擦因数约为0.280,此时薄膜自身发生局部破裂。     

Cr在多弧离子镀(Ti, Cr)N复合膜中的作用

利用AIP-01多弧离子镀膜机,通过改变铬靶电流,在高速钢基体上沉积出不同Cr含量的(Ti,Cr)N复合膜涂层,用扫描电子显微镜、微纳米力学测试仪和X射线对薄膜的表面颗粒、硬度及内应力进行了分析.结果表明薄膜中添加Cr能减小表面颗粒尺寸,提高硬度,当Cr的含量达到31%(wt%)时,薄膜硬度达到最高值,此时薄膜的内应力也最大.     

Cu含量对NbCN-Cu复合膜微结构、力学性能及摩擦磨损性能的影响

利用高真空磁控溅射仪制备了不同Cu含量的NbCN-Cu复合膜。采用X射线光电子能谱、X射线衍射仪、纳米压痕仪、扫描电镜、三维形貌仪和摩擦磨损仪对薄膜的微观结构、力学性能以及摩擦磨损性能进行了分析。结果表明,NbCN-Cu复合膜为面心立方δ-NbN、六方δ'-NbN和单质Cu相三相共存结构。随Cu含量增加,NbCN-Cu复合膜的硬度值先缓慢上升再迅速下降,Cu含量为2.27%时,获得最大硬度,为31.43 GPa。室温下,随Cu含量的增加,NbCN-Cu复合膜的摩擦系数先缓慢上升再快速上升,磨损率先缓慢下降再快速上升。当温度从室温温度上升到500℃,不同Cu含量的NbCN—Cu的摩擦系数均先升高后降低,磨损率逐渐上升,温度一定,Cu含量越高,磨损率越高;300~500℃内,温度一定,Cu含量越高,NbCN-Cu复合膜的摩擦系数越低。     

Ag含量对CrN/Ag薄膜微结构、力学及摩擦磨损性能的影响

通过反应磁控溅射法分别沉积了不同Ag含量(Ag/(Ag+Cr)=2.9~21.2%(原子比))的CrN/Ag复合膜,采用能谱仪、X射线衍射仪、纳米压痕仪、扫描电镜、摩擦磨损仪等研究了CrN/Ag复合膜的化学成份、微观结构、力学性能及摩擦磨损性能。结果表明:CrN/Ag薄膜为面心立方结构,由fcc-CrN及fcc-Ag构成。薄膜晶粒尺寸随Ag含量的升高逐渐降低。薄膜硬度随Ag含量的升高先升高后降低,当Ag含量为8.3%时,薄膜硬度最高,其最高值为23 GPa。薄膜硬度受细晶强化与软质Ag相的共同作用。CrN/Ag薄膜平均摩擦系数及磨损率随Ag含量的升高先降低后升高,当Ag含量为8.3%时,薄膜平均摩擦系数与磨损率最小,其最小值分别为0.50和0.68×10~(-8)mm~3。/N·mm。薄膜平均摩擦系数及磨损率主要受低剪切强度Ag含量和H/E值的影响。     

TiSiN-Ag磁控溅射薄膜的微结构和性能

为了研究Ag元素对Ti Si N薄膜结构及性能的影响,通过磁控溅射法制备了不同Ag含量的Ti Si N-Ag薄膜,采用EDS,XRD,XPS,TEM,CSM纳米压痕仪,UMT-2摩擦磨损仪和BRUKER三维形貌仪对薄膜的成分、微结构、力学性能和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:Ti Si N-Ag薄膜是由面心立方Ti N相、非晶Si3N4相和面心立方单质Ag相组成,单质Ag相的存在阻碍Ti N晶粒的生长;随Ag原子分数的增加,单质Ag相增加,导致Ti Si NAg薄膜的硬度和弹性模量逐渐下降;单质Ag相具有润滑作用,使薄膜硬度降低,磨痕中的硬质颗粒减少,摩擦系数从0.70降至0.39,磨损率也逐渐降低。     

DC Arc Plasma Jet CVD金刚石自支撑膜的质量对物理性能的影响

本研究对Raman谱进行高斯（Gauss）和洛仑兹（Lorenz）分峰拟合，将金刚石自支撑膜Raman谱分成纯金刚石峰和非金刚石峰，对比两种方法的精度，结果显示高斯拟合的精度高些。运用经验公式计算出金刚石自支撑膜的质量因子，发现质量因子主要受纯金刚石峰强度和无定型碳峰强度的影响，非金刚石峰强度与质量因子成反比，纯金刚石峰强与质量因子成正比，同时还受到内应力的影响。质量因子与热导率、断裂强度和红外透过率的关系表明，金刚石自支撑膜的以上物理性能与其质量成正比关系。     

聚变第一壁新材料性能研究初步

对ＨＬ－１Ｍ的硅化石墨样品和北京科技大学研制的耐高温等离子体冲刷的功能梯度材料的真空性能和耐溅射性能进行初步比较研究。证明铜基上的碳化硼（Ｂ４Ｃ／Ｃｕ）和ＳｉＣ／Ｃ这两种梯度材料适于用作面向等离子体的聚变第一壁材料。     

雪花状钴微晶的液相法制备与性能

采用改进的液相还原法制备了纳米钴微晶,并对产物进行了XRD、TEM、SAED表征。结果表明,纳米钴微晶呈雪花状、结晶度高;运用网络矢量分析仪(VNA)与振动样品磁强计(VSM)对其吸波性能与磁性能进行了测试,结果表明其吸波性能与磁性能较好,在2290MHz处,有最大回损值为-12.86db;矫顽力高达250.59Oe。采用DSC分析研究了纳米钴微晶对高氯酸铵(AP)热分解的催化性能,结果显示在钴微晶的存在下,AP的高低温放热峰相连且合并成一个高而大的放热峰,峰温最大幅度降低了102.6℃,表观分解热显著增大,表明纳米钴微晶对AP热分解有着极强的催化活性。     

稀土铅钙锡铝合金的性能研究

研究了稀土铅钙锡铝合金的力学性能和电化学性能。结果表明，稀土的加入显著地细化了铅钙锡铝合金的组织，增加了合金中细小的、弥散的Sn3Ca相析出，增强了合金的稳定性，同时增加了合金的塑性和强度；稀土的加入抑制了铅钙锡铝合金中导电性差的二价铅的生长，改善了膜的导电性，从而提高了电池的深循环性能。     

纳米SiO2/环氧树脂复合体系性能研究--(Ⅱ)复合材料的介电特性和力学特性

研究了不同种类的纳米SiO2用量、粒径大小及表面状况对于环氧树脂介电、力学性能的影响,并探讨了其机理。发现纳米SiO2的加入提高了环氧树脂的击穿场强,增加了介质损耗,介电常数则没有很大的变化。力学性能方面,在一定的纳米SiO2含量范围内,复合体系的冲击强度和弯曲强度均有显著的提高．纳米SiO2的添加起到了提高力学强度的作用。     

聚乳酸/木粉复合材料的力学及吸水性能研究

采用聚乳酸（PLA）及偶联剂马来酸酐（MAPP）对木粉进行改性,研究采用熔融共混方法制备的聚乳酸/木粉复合材料的力学性能、吸水性能、微观特性,以及宏观与微观之间的联系。研究结果表明力学性能方面,随着木粉含量从10g增加到25g,最大拉力增加了4倍,抗拉强度增加了3倍;偶联剂使用后,最大拉力和抗拉强度较未使用前最大增加值都超过了1倍。吸水性能方面,随着木材成分的增加,复合材料的吸水率同时增加,2和24h增重最多分别为2.85%和8.12%;偶联剂的使用降低了复合材料的吸水率,2和24h增重最多分别为0.72%和3.58%。最后使用电子扫描显微镜（SEM）观察发现同样木粉含量,添加偶联剂后界面更加光滑,PLA与木粉之间的粘合更紧密。     

0-3型(PZT,KTN)/P(VDF-TrFE)三相铁电复合材料的电学性能

以偏氟乙烯-三氟乙烯（P（VDF-TrFE））共聚物为基体,锆钛酸铅（PZT）铁电颗粒为功能相,钽铌酸钾（KTN）颗粒为增强相,制备了0-3型（PZT,KTN）/P（VDF-TrFE）三相铁电复合材料。利用SEM及EDAX技术,分析了复合材料的显微结构及PZT和KTN相的分布。测试了具有不同KTN 体积分数的复合材料的电性能。实验结果表明:PZT和KTN相的颗粒分布均匀,存在少量的团聚体;随KTN体积分数的增加,三相复合材料的极化漏电流I、介电常数ε_r和介电损耗tanδ增加,压电系数d₃₃降低,而热释电系数p₃先增加后降低,但其d₃₃和p₃均高于具有相同PZT体积分数的PZT/P（VDF-TrFE）两相复合材料。      

铌酸钠钾基压电陶瓷的结构与性能研究

采用传统的固相反应合成法制备了结构较为致密的0.9(K0.5Na0.5)NbO3-0.1LiSbO3(KNN-LS)无铅压电陶瓷,研究了其相结构、压电、介电、损耗以及铁电性质.常温下的压电陶瓷具备四方钙钛矿结构,具有较高的压电系数d33=131pC/N和低的介电损耗tanδ=0.09(10kHz)等优点.另外,常温下的KNN-LS陶瓷存在着较为饱满的电滞回线,其剩余极化率Pr为16.1μC/cm2,矫顽场为EC=14.8kV/cm.性能较KNN压电陶瓷有了较大的提高.     

聚苯硫醚共混改性

本文简述 聚苯硫醚共混方法的基础上,评述了共混对聚苯硫醚力学性能、热学性能和电学性能的改善及应用。