基板温度对PVD薄膜分维的影响

采用动态蒙特卡罗(KMC)方法研究物理气相沉积(PVD)制备薄膜过程中基板温度对薄膜微观结构的影响,并用分维理论研究薄膜表面的复杂程度.该KMC模型中既包括入射原子与表面之间的碰撞,又包括被吸附原子的扩散.模拟中用动量机制确定被吸附原子在表面上的初始构型,用分子稳态计算(MS)方法计算扩散模型中跃迁原子的激活能,用红黑树选择跃迁路径并更新系统跃迁机率.研究结果表明:基板温度大于500 K时,薄膜表面分维均小于2.04,表面光滑,而当基板温度小于500 K时薄膜分维随基板温度降低而增大,表面随基板温度升高变得越来越粗糙,直到基板温度降到250 K时,分维达到最大的稳定值2.32,表面情况非常复杂,具有细致的皱褶和缺陷.分维与基板温度之间的关系说明高基板温度有利于分维小、表面光滑薄膜的制备,而低基板温度使薄膜分维增大、表面结构更加复杂.该研究结果与基板温度对PVD薄膜表面粗糙度影响的研究结果趋势上一致,分维能更细致地评价薄膜表面的复杂程度.     

入射角度对PVDNi薄膜微观结构的影响

采用动态蒙特卡罗（kinetic Monte Carlo，简称KMC）方法研究物理气相沉积（physical vapor deposition，简称PVD）制备Ni薄膜过程中入射角度对薄膜微观结构的影响。该KMC模型中既包括入射原子与表面之间的碰撞，又包括被吸附原子的扩散。模拟中用动量机制确定被吸附原子在表面上的初始构型，用分子稳态（molecular statics，简称MS）计算方法计算扩散模型中跃迁原子的激活能。对于模拟结果，采用表面粗糙度和堆积密度作为沉积构型评价指标。研究结果表明：当沉积速率是5μm／min，基板温度是300K和500K时，表面粗糙度和堆积密度曲线在入射角度等于35°时出现拐点；入射角度小于35°时，入射角度增大对表面粗糙度增加和堆积密度减小的影响很少；但是入射角度大于35°时，随入射角度增大表面粗糙度迅速增加、堆积密度迅速减小。另外，当基板温度是300K时，入射角度对薄膜微观结构的影响程度大于基板温度为500K时的影响程度。说明高基板温度促使原子更加充分地扩散，从而能削弱自阴影效应的作用。但是，在保证足够高基板温度和合理沉积速率的情况下，入射角度过大同样不利于致密结构形成。     

热处理对两种铜膜结合强度的影响

采用PVD和CVD技术制备Cu/TiN/PI试样，研究表明，TiN薄膜可以有效地阻挡Cu向PI基板内部扩散，CVD工艺制备的Cu膜内部残余应力很小，Cu膜有相对高的结合强度；而PVD制备的Cu膜，在有TiN阻挡层存在的情况下，Cu膜内存在拉应力，拉应力降低了Cu膜结合强度，300℃退火可以消除膜内残余应力，结合强度提高。     

热处理温度对Cu-In薄膜微观结构的影响

采用电镀工艺制备了CIS太阳能电池的Cu-In预制薄膜,通过分析不同温度热处理后材料结构的变化,研究了Cu-In预制层薄膜的相变规律及其表面特征.实验结果表明:在433K温度下进行热处理后,Cu-In薄膜由单质In及少量Cu11In9构成,此时单质In熔化,凝固后其表面In颗粒长大;当热处理温度高于577K时,在表面富In区发生固液转变,薄膜表面更加致密.随着Cu和In原子相互扩散加剧,Cu11In9最终完全转变为Cu16In9.     

温度和保温时间对铜/铝薄膜的界面扩散性能及力学性能影响的分子动力学模拟

利用分子动力学方法研究保温温度和保温时间对铜/铝薄膜界面扩散及力学性能的影响。结果表明:铜原子扩散到铝侧的数目比铝原子扩散到铜侧的多。铜原子能扩散到铝侧的深处,铝原子只在界面处有扩散。铝的扩散系数大于铜的。铜铝在较低温度下扩散不明显,在800 K下扩散较好。因此确定模拟界面扩散时的保温温度为800 K。随着保温时间的增加,过渡层的厚度先增大后基本保持不变。当在800 K下保温1.2 ns时,铜/铝薄膜的力学性能最佳。     

Be薄膜制备及其生长动力学性质研究

采用真空蒸镀法制备厚度400～2100 nm、表面均方根粗糙度Rq＜6.0 nm的Be薄膜.XRD结果表明不同厚度Be薄膜均由hcp结构的(aBe)相组成.当蒸发温度从1243 K增加至1403 K时,Be原子沉积速率急剧增大,α-Be晶粒平均直径增大近3倍,其择优取向发生显著改变.薄膜表面小岛由不规则的多边形晶粒逐渐转化为棱角分明的六边形晶粒,而横截面形貌始终以柱状晶生长为主,它垂直于基片呈定向排列.此外,理论计算的Be薄膜生长速率与实验测定的结果十分吻合,它与平衡蒸气压成正比,随蒸发温度的升高而呈指数函数关系增大.     

热处理对PI基板铜薄膜金属化TiN阻挡层的影响

聚酰业胺(PI)材料具有介电常数低，分解温度高及化学稳定性好等优点，是很有前途的电子封装材料。Cu具有低的电阻和高的抗电迁移能力，足PI基板金属化的首选材料。采用物理气相沉积(PVD)方法在PI基板上沉积Cu薄膜，利用TiN陶瓷薄膜阻挡Cu向PI基板内部扩散。研究热处理条件下TiN陶瓷薄膜阻挡层的阻挡效果、Cu膜电阻变化以及Cu膜的结合强度，俄歇谱图分析表明TiN可以有效地阻挡Cu向PI内的扩散。300℃热处理消除了Cu膜内应力，提高了Cu膜的结合强度。     

等离子复合渗镀陶瓷层腐蚀磨损性能的研究

利用等离子渗金属技术、尖端放电、空心阴极效应和反应气相沉积技术，在碳钢表面形成具有扩散层和沉积层的新型复合渗镀TiN沉积层＋TiN析出相＋Ti扩散层，并在此基础上用磁控溅射PVD沉积TiB2薄膜，对其耐蚀性、耐磨性进行了检测和分析。结果表明：由于等离子TiN复合渗镀层的均匀性、致密度高于PVD沉积TiB2薄膜，在1mol／LH2S04溶液中耐腐蚀性能是PVD沉积TiB2＋等离子TiN复合渗镀层11．7倍。TiB2／TiN复合渗镀层与碳钢基体直接PVD沉积TiB2相比硬度高达2600HV，膜层比较厚，表面光滑、平整薄膜覆盖，膜基结合力也很强，有很好的减磨耐膜性能。说明等离子渗金属技术制备的TiN渗镀复合层不仅具有优异的耐腐蚀性能同时对TiB2陶瓷有着强有力的支撑作用。     

直流溅射沉积纳米晶氧化镍薄膜及电化学性能

采用直流溅射并结合热处理工艺制备氧化镍薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)考察退火温度对薄膜结构、形貌和组成的影响,并通过恒流充放电技术初步考察薄膜的电化学性能.结果表明,在400～500 ℃退火温度下制备了表面光滑、结构致密的NiO薄膜;随着退火温度的升高,薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,晶形趋于完整;其中,500 ℃下退火2 h获得的NiO薄膜具有良好的电化学循环稳定性,有望成为高性能的全固态薄膜锂电池阳极材料.     

CVD金刚石膜{100}取向在改进化学反应模型下生长的原子尺度模拟

建立了CVD金刚石膜{100}取向生长过程中的化学反应模型，表面吸附生长机制以沟槽处碳氢组元加入的机制为主，并用改进的KMC方法在原子尺度上模拟了该模型下（100）表面的生长过程，给出了衬底温度和甲基浓度等操作参数对膜质量的影响，结果表明，该化学反应模型能够较实际地揭示{100}取向CVD金刚石膜的生长。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Development of the technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes

The technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes producing welded joints with high strength parameters has been developed. The numerical values of the main parameters of the conditions of ultrasonic welding of the Capron tapes are determined. It is shown that the increase in the amplitude and welding pressure shortens the welding time. The experimental results show that the Capron tapes are characterized by geometrical homogeneity in both the transverse and longitudinal direction so that the welded joints can be produced both along and across the tape.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

高等教育国际化与中国高等教育施化力培育

本文从化层、化型、化向与化力等方面考察高等教育国际化的应然本质属性 ,描述与分析中国高等教育在国际化潮流中表现出的发展态势 ,针对种种态势提出中国高等教育核心施化力培育战略 ,以使中国高等教育乃至世界高等教育真正地走向国际化     

钢管穿孔机主减速机振动分析

宝山钢铁股份有限公司钢管分公司的穿孔机下辊主减速机在大定修前,减速机轴和下辊大电机的振动情况严重,诊断部门对该减速机进行了测振分析,结合对电机振动、减速机振动的频谱分析和对轴承的故障频率成分分析,找出了主减速机振动的原因是轴承损伤。该分析结果与解体检查的结果相一致。     

冲压件小螺纹底孔翻边参数的修正

结合长期的实践体会,分析了冲压件小螺纹底孔翻边参数,对冲压件小螺纹底孔部分翻边参数进行了有效的修正,修正后的参数在长期的运用中效果较佳。     

AGC系统液压缸位移传感器的软修正

针对液压缺模拟位移传感器LVDT存在增益漂移的问题，研究出一套校正方法。其特点是利用轧机上的压力传感器及电动压下位移传感器来校正液压缸位移传感器，得出修正系数k。修正后，AGC系统运行状态明显稳定，控制精度进一步提高。     

Modelling of processes of thermochemical treatment of metals: traditions of Russian scientific school

Abstract

The paper is devoted to 100th anniversary of the outstanding Russian scientist professor Yuriy Mikhailovich Lakhtin – the founder of the world-famous scientific school of surface strengthening of metals and alloys. Lakhtin's scientific school is recognised for its contribution into research of processes of thermochemical treatment of metals and especially of nitriding. Today at the Department of Metal Science and Heat Treatment of MADI his followers continue the traditions of Lakhtin's scientific school. The development of technologies of surface engineering is based on complex modelling of physical processes realised by thermochemical treatment of metals. Thermodynamic models describe the interaction between metals and components of saturating atmosphere and predict phase composition of diffusion layer. Diffusion models of kinetics of saturation of metals allow us to calculate the rate of growth of diffusion layer and regulation of its depth and structure. Structural models determine quantitative dependence between parameters of structure (grain size, dispersed particles, etc.) and mechanical properties. These models allow us to estimate the level of strengthening by control of structural specifics of strengthened layer. On the basis of this complex of models, new efficient technologies of surface strengthening are developed.