离子注入硅橡胶和聚氨脂表面改性的研究

研究了离子注入医用高分子材料硅橡胶,聚氨脂表面浸润性和白蛋白吸附性的变化。硅橡胶样品分别在40,60,80,100keV能量下注入N~+和Ar~+、注入剂量为2×10~(12)～2×10~(17)cm~(-2),聚氨脂样品在60～100keV能量下注入Si~+,剂量为2×10~(13)～2×10~(16)cm~(-2)。注入后的样品测量了水接触角和白蛋白吸附量。结果表明:随注入剂量增加硅橡胶表面与水的接触角从86°下降到59°;聚氨脂样品的水接触角从84°下降到69°。用傅立叶变换衰减全反射红外光谱(FT-IR-ATR)研究了注入后表面的键合状态。发现离子束轰击打断了一些表面的化学键,在表面形成了一些自由基。对Si~+注入的聚氨脂样品作了顺磁共振分析,发现表面的自由基随注入剂量增加,强度增加。用扫描电子显微镜观察了注入后的表面形貌。     

Ti注入改变钢表面摩擦性质的扫描电镜分析

文中讨论了以Ti注入H_(13)钢与轴承钢为摩擦对偶的磨损特性。注入能量为100、180和300keV,与其相对应的饱和注入量分别为1.4×10~(17)、2.8×10~(17)和5.5×10~(17)cm~(-2)。其表面浓度均达到1.5×10~(22)Cm~(-3)。TiC、Fe_2Ti和γ-Fe_2O_3相是用X衍射分析得出的。注入样品表面硬度有提高。Ti注入H_(13)钢的表面磨损特性有改善。并且发现随能量和剂量的增加粘着磨损降低。抗磨损特性增强。在高能量和高剂量注入时粘着磨损转变成磨粒磨损。最后,分析了改善磨损的机理。     

Al 及 Al 合金离子注入氮层组织结构及其耐磨性

选取能量为80keV、剂量范围为1×10~(16)-8.3×10~(17)N~+·cm~(-2)的氮离子对 L2,LD2,LF12,LY12,Al-4%Cu 等 Al 合金进行氮离子注入,并用 X 射线光电子能谱及透射电子显微镜分析了氮离子注入层的价态特征及组织结构特点。在此基础上进行了硬度及耐磨性试验。氮离子注入到 Al 及 Al 合金中在室温下能形成细小弥散的 AlN 析出相;氮离子注入加速了 Al-4%Cu 合金的时效析出过程。Al 及 Al 合金表层硬度及耐磨性随着氮离子注入剂量的增加而提高。     

Ti 离子注入 LiNbO_3表面光学性能

本文研究了 x,y,z 三种切向的 LiNbO_3单晶片注入350keV 高能 Ti 离子(注入剂量为1.5×10~(17)/cm~2)后的表面光学性能。利用光谱仪及 AUEL 椭偏仪对三种切向 LiNbO_3试样在不同工艺处理后的光透射率及折射率进行了测试。注入损伤造成的光损耗可通过热处理消除,使晶格结构恢复至与完整晶格排列相近;注入层的折射率可增加11—13％左右。     

Cu-Cr Cu-Ti双层薄膜离子束混合与其电阻和硬度性质

借助于透射电子显微镜(TEM)研究了Cu-Cr、Cu-Ti双层离子束混合。分别用200keVAr~ 和350keVXe~ 注入Cu-Cr、Cu-Ti双层薄膜,对其混合后的表面硬度和电阻进行了测量。发现Cu-Cr双层混合,在10~(17)/cm~2Ar~ 注入剂量时,TEM形貌图出现了沟纹,为一离子择优溅射效果,此时形成了单一的Cu基亚稳相固溶体,经200℃退火后,有孪晶生成,Cr沉淀析出,而Cu-Ti双层离子束混合有Cu_3Ti_2相生成,在400℃退火时生成了Cu_3Ti相。离子束混合的表面硬度和电阻都有了显著地增加。经100～400℃退火,其表面硬度和电阻的变化主要受退火前混合程度、热处理引起的相变及损伤程度的综合影响。     

N离子注入对TiN薄膜的组织及性能的影响

对钛合金基体上的TiN薄膜进行了不同剂量N离子的注入。利用扫描电镜、X射线衍射对离子注入前后组织进行了分析,并进行了硬度、摩擦磨损实验。结果表明:N离子注入使膜层呈现非晶化趋势,并随剂量增大而增强,当剂量为1.2×10~(18)ions/cm~2时膜层非晶化,晶粒得到了细化;当剂量为9×10~(17)ions/cm~2时变化最明显,尺寸约为20 nm以下;表面硬度得到提高,其增幅受到剂量及晶粒细化影响,最大增幅约为163.8 HV;摩擦磨损性能在TiN膜层表面硬度提高、粗糙度降低及长程效应的影响下也得到了较大提高,主要受注入剂量影响。     

N~ 、Xe~ 离子注入银薄膜的实验分析

实验研究了离子注入对多晶银薄膜晶体结构及表面成份的影响。在室温环境下,将能量为24keV的N~ 离子和350keV的Xe~ 离子以不同的注入剂量注入到多晶银薄膜中。对离子注入前后的银薄膜样品进行了透射电子显微镜(TEM)观察和X射线光电子能谱(XPS)及俄歇电子能谱(AES)分析。经分析发现,离子注入后在银薄膜中出现了再结晶和晶粒长大现象,而且晶粒尺寸随注入离子的剂量增加而增加。当注入的N~ 离子剂量≥1.3×10~(17)Ions/cm~2及注入的Xe~ 离子剂量达到3×10~(16)Ions/cm~2时,多晶银膜转变成单晶银薄膜。本文对实验结果进行了讨论。     

用空间电荷限制电流法测量非晶硅基薄膜的隙态密度

利用常规的层状结构的空间电荷限制电流法,测得了具有一定厚度 d 的 GD-a-Si_(1-x)C_x∶H 和 GD-a-Si_(1-x)N_x∶H 膜不同含量 x 时的隙态分布 N(E):对 GD-a-Si_(1-x)C_x∶H 膜(d(?)1μm),当 x 为0、0.1、0.8时,平衡费米能级附近处的隙态密度 N(E_(?)~o)分别为2×10~(15)、4×10~(15)、6.2×10~(16)/cm~3·eV,对 GD-a-Si_(1-x)N_x∶H 膜(d(?)1μm),当 x 为0、0.05、0.2时,N(E_F~o)分别为2×10~(15)、3×10~(15)、4.5×10~(16)/cm~3·eV;得到了 GD-a-Si∶H 膜的隙态分布与膜厚度的关系,发现随着膜厚度的增加 N(E_F~o)在减小,当 d<1μm 时,N(E_F~o)约为10~(16)/cm~3·eV 的数量级,当 d>1μm 时,N(E_F~o)约为10~(15)/cm~3·eV 的数量级。对共面电极结构的样品,用温度调制空间电荷限制电流法(TM-SCLC),测得了 GD-a-Si∶H 膜的隙态分布,并对光处理前后的样品进行比较,发现强光照后存在有光诱导效应。我们对所得结果作了初步说明。     

Ar和Xe在Al(Cr)薄层中的扩散和释放

采用2MeV ~4He~+离子的卢瑟福(Rutherford)背散射技术详细地研究了Ar和Xe在Al(Cr)薄层中的扩散和释放行为。Al(Cr)层中的Ar和Xe是由离子注入引入的,注入的能量为30KeV,Ar的注入剂量为4.3×10~16at./cm~2;Xe的注入剂量为5.2×10~15at·/cm~2恒时退火累积分数释放额的测量表明,Ar和Xe在Al(Cr)层中有着十分不同的释放行为,Ar的迁移和释放较快,而Xe没有观察到明显的释放。气体原子尺寸的不同使得它们与晶格缺陷有着十分不同的束缚能。     

用俄歇电子能谱研究 N_2~+离子注入的钢的表面层

对N_2~+离子注入的GCr15轴承钢样品进行了俄歇分析。样品分为两类:氮注入的GCr15钢和GCr15钢镀Cr后用氮轰击。两者的注入条件相同,能量为100KeV,剂量为3×10~(17)N_2~+/厘米~2和6×10~(17)N_2~+/厘米~2。俄歇分析清楚地给出了有关注入情况的信息,如离子注入对氧在钢表面吸附的影响,氮在钢表层的分布以及在不同剂量下Cr向基体内推移的情况等。观察到最大相对浓度的饱和值,在我们的实验条件下约为23at％。     

毛细管电泳法研究低能离子对甜菊糖苷成分的影响

经能量75KeV,剂量为10~(14)/cm~2的碳、氮离子处理的甜菊种子及未处理的甜菊种子,栽培成苗后取叶片,提取糖苷后在相同的条件下,进行毛细管电泳定量检测,研究氮、碳离子处理后主要糖苷成分Stevioside和Rehaudioside A含量的变化。结果表明,C~+处理组Stevioside和Rebaudioside A含量明显地高于对照组,N~+处理组Stevioside含量也明显地高于对照,而C~+处理效果强于N~+。     

注入能量对304不锈钢离子注N表面改性层组织与性能的影响

注入能量对离子注入影响明显,但目前探究注入能量对304不锈钢离子注N层影响报道较少。研究在N剂量相同的情况下,离子注N时不同注入能量(30~75 keV)对304不锈钢表面改性层的组织及性能的影响。采用离子注入软件SRIM2013模拟离子注入对304不锈钢的注N深度,并采用扫描电镜(SEM)、显微硬度仪、X射线衍射仪(XRD)、万能摩擦磨损试验机对表面改性组织、硬度、相结构、摩擦系数进行测试,并对微观机理进行了分析与讨论。研究表明:在相同剂量下(9.0×10~(17)cm~(-2)),在注入能量范围为30~60 keV时,表面生成了γN相。但随着注入能量达到75 keV,304不锈钢表面出现多孔形貌,且硬度、摩擦系数等力学性能下降。经注入能量60 keV注N后,所得注N试样的显微硬度约为基材的1.9倍,摩擦系数有所降低,从基材的0.62下降为注N后的0.32;注入能量60 keV是离子注入的最佳注入能量。     

用氮离子注入法改变TiAl的表面结构

金属间化合物TiAl,重量轻且有优良的高温强度和耐氧化性,是一种有希望的轻型耐热材料。但由于其加工性能差及常温塑性低等缺点至今尚未实际应用。日本科学技术厅金属材料技术研究所采用能分别与TiAl的组成元素Ti和Al起反应的氮,进行离子注入,改变TiAl的表面状态。结果,TiAl金属间化合物表面层的硬度显著增加。当注入5×17~(17)N/cm~2时,表面层的硬度可高达注入前的2～3倍。     

钛离子注入镁钙锌合金在SBF中的耐腐蚀性

通过X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、纳米压痕、三电极体系法和扫描电子显微镜(SEM)对Mg-1.0%Ca-1.0%Zn(质量分数)镁合金表面注入元素的含量和分布、合金的表面硬度和弹性模量、在SBF中的极化曲线、浸泡后的合金形貌进行了观测和表征,研究了合金在钛离子剂量为1.5×10~(17)cm~(-2)注入条件下在模拟体液(Simulated BodyFluid,SBF)中的耐腐蚀性。结果表明:对于钛离子注入的镁合金,随着注入剂量的增加合金表面元素的含量增加,注入的钛在合金表面形成TiO_2层,合金的表面硬度和弹性模量增加,在100 nm深度处表面硬度达到最大;同时,合金的极化阻力增大,提高了耐腐蚀性能.     

半导体陶瓷致冷材料的性能与结构

采用新的陶瓷工艺技术,在气氛保护条件下,通过固相烧结反应法制备出温差电多晶材料。对膺三元固溶体化合物 P 型(72%Sb_2Te_3+25%Bi_2Te_3+3%Sb_2Se_3)和 N 型(90%Bi_2Te_3+5%Sb_2Te_3+5%Sb_2Se_3)的掺杂陶瓷样品进行了性能与结构研究。找到了最佳工艺制度。样品性能参数为:N 型:α=186μV/K σ=1250Ω~(-1)·cm~(-1) λ=14.7mW/(cm.K) Z=2.9×10~(-3)/KP 型:α=220μV/K σ=900 Ω~(-1)·cm~(-1) λ=14.0mW/(cm.K) Z=3.1×10~(-3)/K     

聚富马酸酯的薄膜化及氧/氮透过性

本文考察了聚富马酸二烷基酯的水面展开成膜条件和积层膜的各种因素,制备出氧透过速度为3×10~(-5)cm~3(STP)/cm~2·s·cmHg,氧/氮分离系数α=2.4～4的积层复合膜。     

GGr15钢表面镀Ti、Cr后N~ 、A_r~ 束混合的电子能谱法研究

利用PHI—550型多功能电子谱仪对GCr15钢镀Ti、Cr后用N~ 及Ar~ 和N~ 轰击过的样品进行了AES、AES—PRO(俄歇部面)及ESCA分析研究。结果表明:(1)GCr15钢镀Ti、Cr后,用N~ 轰击,氮的注入效果明显,混合效果不明显,轰击可不同程度地改善镀层同基体的结合;用Ar~ 轰击则混合效果较明显,注入效果不明显。对表面改性来说,前者效果好,后者效果不理想。(2)改性与样品表层生成的TiO_2、TiN、TiG;Cr_2O_3、CrN等成分有关,C的存在对GCr15钢的表面改性有益。     

离子注入PET薄膜导电性能及机理的研究

主要研究了Ar~+、As~+离子注入PET薄膜后对其导电性能的影响及其导电机理。在PET膜上分别注入了不同种类、不同剂量的离子,测定了其注入后的表面电阻率,研究了注入离子后薄膜表面电阻率与温度的关系,根据注入前后的FTIR-ATR谱图及有关理论对其导电机理进行了初步探讨。结果表明,随离子注入的种类不同、剂量的变化、温度的升降,PET膜的表面电阻率呈规律性变化。根据薄膜结构分析初步确认离子注入PET薄膜主要是离子导电。     

氧离子注入增强尼龙1010的耐磨性

用能量 4 5 0keV ,剂量 1× 10 15/cm2 和 5× 10 15/cm2 及能量 10 0keV ,剂量 3×10 16 /cm2 的氧离子分别对尼龙 10 10进行O+注入改性。以HastC合金球为上球样 ,分别与注入及未注入尼龙 10 10下盘样组成摩擦副 ,在销盘摩擦试验机上评价它们在干摩擦及水润滑条件下的摩擦磨损行为。用扫描电镜 (SEM )观察注入及未注入样品磨损前后表面形貌。研究结果发现 :几种工艺的O+注入均增强了尼龙 10 10的耐磨性 ,提高注入能量比增加注入剂量对增强尼龙 10 10的耐磨性更有效。随着注入样品磨损量的减少 ,与其配摩合金球的磨损量增大。未注入样品的磨损主要表现为粘着、犁沟及塑性变形 ,注入样品的磨损主要为疲劳及三体磨粒磨损。     

Li-N-H共掺法制备 p型 ZnO薄膜

采用Li-N-H共掺技术在玻璃衬底上生长p型ZnO薄膜．XRD结果表明共掺ZnO薄膜具有高度c轴取向,Hall测试表明薄膜的电阻率为25．2Ω·cm,Hall迁移率为0．5cm~2/(V·s),空穴浓度为4．92×10~(17)/cm~3．此外,p-ZnO薄膜在可见光区域具有90%的高透射率．