激光熔覆层摩擦学特性的研究

为研究激光熔覆层的磨损性能，采用激光熔覆技术，在球墨铸铁材料表面制备原位析出颗粒增强金属基复合材料表层。以激光强化的球墨铸铁为上试样、灰铸铁为下试样，进行标准的SRV快速磨损试验。利用表面形貌仪测量配副双方的磨损深度，扫描电子显微镜（SEM）观察磨痕形貌。结果表明；激光熔覆强化层与灰铸铁配副，磨损深度分别为1．78μm、0．87μm，摩擦系数在0．067～0．085内变化，摩擦系数随摩擦时间的增加呈逐渐降低的趋势；磨损机制为微切削。     

活塞环离子镀膜的摩擦学性能研究及磨损表面的扫描电镜观察

为了改善发动机活塞环的摩擦学性能和提高其使用寿命 ,采用离子镀技术在活塞环表面制备了CrN硬质膜 ,并利用SRV高温摩擦磨损试验机考察了硬质膜的摩擦学特性 ,用扫描电子显微镜观察了摩擦副的磨损表面形貌 ,分析了磨损机理。研究结果表明离子镀硬质膜的摩擦系数与镀铬层基本一致 ,但磨损量远低于镀铬层的磨损量 ;与两种涂层活塞环配副的缸套试样的磨损量基本相当     

两种微米金刚石聚晶颗粒薄膜的制备与场发射研究

采用微波等离子体化学气相沉积,在不同的沉积条件下得到两种微米金刚石颗粒薄膜,通过拉曼光谱仪和X射线仪分析了两种薄膜的成分,用扫描电子显微镜分析了两种薄膜的表面形貌,用二级结构的场发射装置研究了薄膜的场发射性能,最终分析并讨论了场发射性能优异的微米金刚石薄膜的特征。     

激光功率对汽车用巴氏合金涂层组织及性能的影响

为研究激光功率对锡基巴氏合金熔覆层组织和性能的影响，利用800 W、1 000 W、1 200 W激光功率在20钢表面制备锡基巴氏合金熔覆层。利用金相显微镜(OW)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机分别对熔覆层的组织形貌、结合区形貌、摩擦学性能进行研究。结果表明，随着激光功率的增大，熔池的温度升高，冷却速率降低，硬质点颗粒SnSb的颗粒粒径随激光功率的升高逐渐增大。当激光功率较低时，SnSb颗粒尺寸较小，分布均匀。随着激光功率的升高，SnSb相尺寸增加，数量减少，降低了熔覆层的硬度和耐磨性。当激光功率为800 W时，熔覆层的显微硬度最大，为35.7 HV,平均摩擦因数为0.257,磨损机制为磨粒磨损和表面疲劳磨损。     

缓冲层温度对Si(111)上GaN表面形貌影响

用不同温度的Al N缓冲层在Si(111)衬底上外延GaN薄膜。通过对薄膜表面扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)的分析,研究了缓冲层生长温度对外延层表面形貌的影响,分析解释了表面形貌中凹坑的形成及缓冲层生长温度对凹坑的影响。结果表明:缓冲层生长温度通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌。较低温度下的Al N缓冲层,在衬底表面形成的成核颗粒因温度太低,无法运动到相邻的颗粒而结合成大的成核颗粒,因此成核密度高,成核尺寸小;高温生长的Al N缓冲层,成核颗粒有足够的能量运动到相邻的成核颗粒,因此使成核颗粒的尺寸增大,成核密度低。这种初始成核密度和尺寸的不同,造成外延层形貌的差异,如表面形貌中凹坑的密度和大小就是受初始成核的直接影响。通过实验和分析,提出了外延生长的物理模型。     

活塞环离子镀膜的磨擦学性能研究及磨损表面的扫描电镜观察

为了改善发动机活塞环的摩擦学性能和提高其使用寿命，采用离子镀技术在活塞环表制备了CrN硬质膜，并利用SRV高温摩擦磨损试验机考察了硬质膜的摩擦学特性，用扫描电子显微镜观察了摩擦的磨损表面形貌，分析了磨损机理。研究结果表明离子镀硬质膜的摩擦系数与镀铭层基本一致，但磨损量远低于镀铬层的磨损量；与两种涂层活塞环配制副的缸套试样的磨损量基本相当。     

激光选区熔化成型CoCrMo合金摩擦学性能研究

应用摩擦磨损试验机进行摩擦磨损实验并对实验前后零件称重以分析其在不同条件下摩擦系数和磨损率的变化;对零件实验前后表面组织和形貌采用金相显微镜和扫描电子显微镜分别进行观察以研究其磨损机理。结果表明,在干摩擦、氯化钠(NaCl)和人工唾液润滑条件下,SLM成型件正面的磨损率比铸造件分别低27.92%、21.15%和19.03%,比侧面分别低26.97%、10.88%和14.97%;SLM成型件与铸造件相比,表面组织更加均匀,基本无孔洞;在干摩擦下表现为磨粒磨损,在NaCl及人工唾液润滑条件下主要表现为磨粒磨损和疲劳磨损。     

Nd:YAG固体激光铣削单晶硅表面形貌研究

利用体视显微镜和扫描电子显微镜观察Nd:YAG固体脉冲激光铣削的单晶硅表面形貌,利用能谱分析仪EDAX对铣削表面进行成分分析。不同功率密度的激光铣削的单晶硅表面形貌差别比较大,其表面化学成分也存在较大差别。     

液相外延MCT薄膜表面形貌观察及与组分的关系

用扫描电子显微镜对滑块式液相外延技术生长的MCT外延薄膜表面形貌进行了观察,并用能谱仪对其表面组分进行了分析.研究结果表明:除衬底情况、生长条件以及生长系统外、外延薄膜表面组分与其表面形貌也有一定的关系.本文较详细地报道了MCT外延膜表面形貌观察结果,并初步讨论了表面组分对表面形貌可能的影响.     

Monte Carlo模拟有特殊几何边界试样的扫描电镜成像衬度

扫描电子显微镜对于研究材料的表面形貌非常重要。低能二次电子主要反映试样的表面形貌特征，而较高能量的背散射电子既可在一定程度上反映试样的表面特征，也可表征试样的内部成分和结构差异。采用Monte Carlo计算模拟方法可以研究电子在有几何边界的试样表面附近及内部的相互作用过程，从而得到二次电子和背散射电子信号的各种分布，这将有助于理解扫描电子显微镜的成像机制和图像衬度机理。     

AISI 8620合金钢激光冲击强化层摩擦学特性

采用高能量激光束对AISI 8620合金钢表面进行冲击强化,利用CETR UMT-2摩擦磨损试验机对激光冲击试样表面进行磨损试验,并用扫描电子显微镜观察磨痕表面的形貌,研究激光冲击强化技术对AISI 8620合金钢耐磨损性能的影响。结果表明,激光冲击在AISI 8620合金钢表层形成残余压应力层,虽然残余压应力会降低氧化磨损和粘着磨损的抗性,但是会增加疲劳磨损的抗性,使AISI 8620合金钢试样的耐磨性提高1倍,多次冲击耐磨性能会更好。随着载荷的增加,激光冲击的AISI 8620合金钢试样的平均摩擦系数呈现先缓慢减小后缓慢增加的趋势。     

激光共聚焦显微镜在磨损表面粗糙度表征中的应用

磨损是材料常见的表面失效现象,粗糙度是数字化描述材料磨损表面形貌特征的最常用参数.采用激光共聚焦显微镜(LSCM),通过调节物镜倍率、测量视场和过滤参数等,能够得到材料磨损表面的真实形貌,同时能够对磨损表面三维(3D)形貌特征进行精确数字化描述.对常见的粗糙度值0.5～2.0μm磨损表面采用20×物镜扫描测量比较合适;粗糙度小于0.5μm的磨损表面宜采用50×物镜;粗糙度大于2.5μm宜采用10×物镜.对比较规则的磨损表面,采用1～3个物镜视场叠加扫描即可得到比较精确的粗糙度值;对于不太规则的磨损表面,则需要3～5个物镜视场叠加扫描.借助这一手段,采用上述优化参数对Cr5冷轧辊材料磨损各阶段试样表面形貌及粗糙度轮廓曲线进行表征、分析,效果较好.     

激光冲击20CrNiMo钢表面微造型摩擦学性能研究

为了探索激光冲击20CrNiMo钢表面微造型摩擦学性能,从表层微观结构和表面宏观形貌两个角度,研究了激光冲击强化的方法对20CrNiMo钢表面摩擦磨损性能的影响。采用激光以不同搭接率搭接冲击20CrNiMo钢,用透射电子显微镜观察激光搭接冲击20CrNiMo钢试样表层微观组织结构,取得了试样表层晶粒状态的照片;采用CETR UMT摩擦磨损试验机对其进行摩擦磨损试验,取得了试样表面摩擦系数和磨损量的数据。结果表明,激光冲击强化作用可以导致20CrNiMo钢试样表层晶粒细化,在磨损过程中,晶粒细化层明显抑制表面疲劳磨损的产生,从而提高其耐磨性能;激光冲击搭接率越高,金属材料表面的摩擦磨损性能越好。     

陶瓷刀具表面微织构激光加工工艺的实验研究

较好的刀具表面微织构可以改善刀具摩擦磨损性能,提升刀具切削性能,延长刀具使用寿命。针对光纤激光在陶瓷刀具表面加工微织构的过程中,激光功率、频率、扫描速度和扫描次数对微沟槽尺寸和形貌的影响进行了实验研究。确定了使用1064 nm波长光纤激光器在陶瓷刀具表面加工微织构的合理参数。选用不同形貌微织构和无织构刀具进行摩擦磨损实验并进行对比。实验结果表明,微织构可以降低陶瓷刀具表面摩擦系数,提高其抗磨损性能。微织构沟槽深度或宽度较大时作用效果较差。     

氧离子束轰击后的InP表面形貌实验研究

用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和扫描隧道同镜（ＳＴＭ）对遭受斜入射Ｏ２离子束轰击的ＩｎＰ表面形貌变化进行了研究。结果表明：波纹状的表面形貌从０．４μｍ的溅射深度开始形成。在溅射深度为０．４－２０μｍ范围,波纹状表面形貌的波及以及无序性均随溅射深度的增加而增加,波长与溅深度有关而与溅射速率无关。研究结果证实由Ｏ２离子束轰击导致的ＩｎＰ表面波纹形貌能够通过在轰击期间旋转样品得到有效抑制。     

128×128元硅场发射阵列的氩离子束刻蚀制作

利用光刻及氩离子束刻蚀制作面阵硅场发射器件,采用扫描电子显微镜和表面探针等分析所制样品的表面微结构形貌,定性讨论了刻蚀用氩离子束的能量及光致抗蚀剂掩模图形的厚度变化时所制成的面阵器件的形貌变化特点．     

LPCVD多晶硅形貌对氧化层击穿特性的影响

多晶硅表面对于电荷耦合器件(CCD)的制作非常重要。采用扫描电子显微镜(SEM)和电学分析技术研究了低压化学气相(LPCVD)法淀积的多晶硅形貌对击穿特性的影响。研究结果表明,减小多晶硅表面颗粒尺寸有助于改善多晶硅氧化层击穿特性。多晶硅氧化层击穿特性与多晶硅和绝缘层交界面的平滑度有关。多晶硅薄膜表面平整度变差,则多晶硅与氧化层之间的界面平滑性变差,多晶硅介质层击穿强度降低。     

纳米复合镀Al2O3层激光强化

在H13钢表面通过纳米复合镀(NCP)的办法预置纳米Al2O3镀层,然后通过高功率连续CO2激光处理预置表面,采用扫描电子显微镜(SEM)观察了镀层处理前后表面及截面形貌,利用X射线能谱(EDS)仪、X射线衍射(XRD)仪对处理前后的镀层进行了元素分析和物相分析,测试了处理前后镀层显微硬度及磨擦系数的变化。结果表明,激光处理后,强化层表面平整光滑,与基体形成冶金结合,成分均匀,组织细密。纳米Al2O3颗粒均匀分布在强化层表面,强化层显微硬度为原镀层的1.5~1.8倍,强化层摩擦系数约为镀层的1/2,基体的1/3。强化层和基体的表面主要以磨粒磨损为主,而纳米复合镀层则是磨粒磨损和黏着磨损综合作用的结果。     

一种新型石墨烯/多孔氮化硅复合材料的制备及性能研究

基于等离子体增强化学气相沉积法、干法刻蚀技术、化学气相沉积法及腐蚀基底法,制备了一种新型石墨烯与多孔氮化硅复合材料;该结构的氮化硅衬底具有不同的形貌结构(孔阵列及沟道阵列)。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱仪对石墨烯/多孔氮化硅复合材料进行表征和表面应力特性研究。结果表明:不同形貌结构的氮化硅与石墨烯复合后的表面应力不同。表面粗糙度、表面形貌及表面面积是影响复合材料表面应力的主要因素。其中,氮化硅多孔形貌结构(应变0.1%~0.12%)与氮化硅沟道形貌结构(应变0.16%~0.27%)相比,更有利于缓解石墨烯/多孔氮化硅复合材料的表面应力集中问题。     

Au/SiO_2复合纳米颗粒膜的制备及退火行为研究

室温下用磁控溅射法在Si(111)衬底上生成Au/SiO2复合纳米颗粒膜。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射方法(XRD)对不同温度退火后的Au/SiO2复合薄膜的表面形貌、微观结构进行了表征。SEM结果表明,随着退火温度升高,Au纳米颗粒先形成大的聚集后出现分布均匀的超微颗粒。XRD结果显示700℃时Au的衍射峰最强,随后峰强有所减弱,这与SEM检测结果相吻合。另外实验结果证实在1000℃退火时自组装生成空间分布均匀(直径约为70nm)的Au纳米点,可以用来作为生长一维纳米材料的模板。