纳米多层膜的研究进展

综述了纳米多层膜的研究进展,包括多层膜超硬的原因、多层膜的种类、制备方法及结构和成分的检测手段,并提出纳米多层膜今后的研究方向和应用前景.     

金属表面超声电沉积制备纳米晶材料的研究进展

超声电沉积可快速制备晶粒尺寸更细小的纳米晶镀层和纳米晶颗粒,具有工艺简单与易于调控等优势.介绍了超声在电沉积溶液中的作用原理与效果,总结了在金属表面超声电沉积制备纯金属或合金单一纳米晶膜层、颗粒增强复合纳米晶膜、多层结构纳米晶膜层及多元合金纳米晶颗粒的研究进展,指出了超声电沉积在大功率超声装备与工艺开发、超声对纳米晶材料微观结构影响规律等方面亟需加强研究的科学技术问题.此外,还提出了超声电沉积方法在制备功能性膜层的发展方向.     

刀具涂层材料的现状与发展趋势

切削刀具表面涂层技术是近几十年应市场需求发展起来的材料表面改性技术。采用涂层技术可有效提高切削刀具使用寿命,使刀具获得优良的综合机械性能,从而大幅度提高机械加工效率。而纳米复合薄膜的出现使薄膜的研究进入了新的领域—纳米领域。TiAlN薄膜是在TiN薄膜基础上发展起来的一种综合性能更为优良的超硬膜,目前已成为膜层研究中的重点课题之一。TiAlN基的多元膜、复合膜、纳米多层膜更是将膜层研究推上新的高度。     

TiN/TiCN多层膜薄膜;复合离子镀;调制周期;结构;力学性能

以304不锈钢为基体,利用复合离子镀技术制备了TiN/TiCN多层膜,主要研究了不同调制周期下薄膜组织结构和力学性能的变化规律。结果表明：不同调制周期下得到的TiN/TiCN多层膜表面比较致密、平整,随着调制周期的减小,表面质量有一定改善。多层膜结构主要由fcc-TiN型固溶体构成,不存在a-C结构。随着调制周期的减小,物相分析表明TiN/TiCN多层膜发生了择优生长,出现了（111）晶面生长织构,其纳米硬度和弹性模量逐渐增大,在调制周期λ=0.15 mm时达到最大值分别为35.56 GPa和436.2 GPa。     

TiN/TiCN多层调制结构薄膜的结构和力学性能研究

以304不锈钢为基体,利用复合离子镀技术制备了TiN/TiCN多层膜,主要研究了不同调制周期下薄膜组织结构和力学性能的变化规律。结果表明:不同调制周期下得到的TiN/TiCN多层膜表面比较致密、平整,随着调制周期的减小,表面质量有一定改善。多层膜结构主要由fcc-TiN型固溶体构成,不存在a-C结构。随着调制周期的减小,物相分析表明TiN/TiCN多层膜发生了择优生长,出现了(111)晶面生长织构,其纳米硬度和弹性模量逐渐增大,在调制周期λ=0.15μm时达到最大值,分别为35.56GPa和436.2GPa。     

纳米锗颗粒膜的结构与拉曼散射

用直流磁控溅射方法制备的纳米Ge颗粒膜.通过XRD表征和LRS谱分析,发现沉积态颗粒膜主要为无定形态的Ge团簇,同时在溅射沉积过程中有少量Ge被氧化成非晶态的GeO.颗粒膜经过真空退火处理,形成纳米级的Ge晶和GeO晶体.退火态的膜层结构比沉积态的疏松.对于薄膜纳米颗粒的结构,提出Core-Shell结构模型,解释了Raman散射谱中新出现的150 cm-1和215 cm-1的Raman散射峰.     

纳米锗颗粒膜的结构与拉曼散射

用直流磁控溅射方法制备的纳米Ge颗粒膜．通过XRD表征和LRS谱分析，发现沉积态颗粒膜主要为无定形态的Ge团簇，同时在溅射沉积过程中有少量Ge被氧化成非晶态的GeO．颗粒膜经过真空退火处理，形成纳米级的Ge晶和GeO晶体．退火态的膜层结构比沉积态的疏松．对于薄膜纳米颗粒的结构，提出Core—Shell结构模型。解释了Raman散射谱中新出现的150cm^-1和215cm^-1的Raman散射峰．     

电弧离子镀Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜热冲击性能研究

为进一步提升航空发动机压气机钛合金部件的服役性能,采用电弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备抗砂粒冲蚀Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜。经不同温度热冲击试验后,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、洛氏硬度计及砂粒冲蚀试验仪分析检测了多层膜的表截面形貌、硬度、结合强度和抗砂粒冲蚀性能等。结果表明:随热冲击温度的升高,多层膜的氧化程度逐级增加,当热冲击温度升至900℃后,多层膜已明显氧化和出现分层剥落;同样地,多层膜的显微硬度和结合强也随着热冲击温度的升高而降低,硬度由热冲击前的3658 HV降低至经900℃冲击后的1930 HV,结合强度则由热冲击前的HF1级降低至经900℃热冲击后的HF4级;在700℃以内,随着热冲击温度的升高多层膜的冲蚀速率上升缓慢,表明膜层的防护作用显著;而经900℃热冲击后,多层膜样品30和90°攻角下的冲蚀速率由冲击前的0.28、0.65μm·g^(-1)分别增大至4.05、5.00μm·g^(-1),表明膜层已失去防护作用。因此,Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜在700℃以内具有冲蚀防护效果,而900℃热冲击后已无抗冲蚀防护性能。     

TiN/ZrN抗冲蚀多层膜制备及其性能研究

采用多靶位真空阴极电弧离子镀技术在1 Cr17 Ni2不锈钢表面沉积抗冲蚀 TiN/ZrN 多层膜,利用扫描电镜、显微硬度计、划痕仪、冲刷试验机和中性盐雾试验机等对多层膜的结构及性能进行研究.结果表明：所制备的TiN/ZrN多层膜厚度为5.24μm,膜层与基体结合力为55 N,显微硬度为HK2026.6;多层膜对不锈钢基体起到了良好的防护作用,耐90°攻角冲刷砂量为50 g,耐中性盐雾腐蚀96 h 无腐蚀,336 h抗腐蚀性能大于9级.     

纳米巨磁阻材料

巨磁阻抗效应是指磁性材料的交变阻抗随外磁场显著变化的效应。产生巨磁阻效应 (GMR)的磁性多层膜最简单的结构为铁磁性膜 (<10nm) /非磁性金属膜 (1～ 2nm) /铁磁性膜 (<10nm) ,称作三明治结构。纳米巨磁阻 (GMR)材料将对信息技术、汽车制造技术产生深远影响。 1992年日本名古屋大学科学工作者首先在Co基非晶丝中观察到在几个奥斯特磁场下材料的阻抗变化ΔΖ/Z0 高达 5 0 % ,比金属多层膜Fe/Cu或Co/Ag在低温、高场强下观察到的巨磁阻效应高一个数量级 ,因而被称为巨磁阻抗效应 (GiANtMagneto impedANceeffect)。近来还发现 ,如果适…     

煤成(层)气资源综合开发中的合层压裂可行性评价

针对临兴—神府示范区煤(成)层气资源纵向上岩性叠置、多层系交互赋存、薄层/夹层发育的地质赋存特征,及薄互层、接触或邻近产层间单层压裂可改造性差的技术难题,提出了适用于煤成(层)气资源综合开发的合层压裂工艺理念。采用数值模拟方法,通过分析产层间界面胶结强度、界面倾角、层间应力差、压裂施工排量等因素对合层压裂裂缝扩展的影响,优化了压裂施工参数,优选了适宜于合层压裂工艺的储层条件,并基于岩石破裂和界面断裂准则,综合考虑煤体结构、界面力学与储层应力场等因素,建立了煤成(层)气储层合层压裂可行性的多级评价模型。     

Local dynamic balance theory and technology of flow field in multilayer gob area

Flow field in multilayer gob area, which formed in small hiden-depth, multi-coal layer groups, close distance, hard coal layer, and hard roof, possesses characteristics such as complex, changeable and unstable. Dynamic balance theory of local flow field in multilayer gob area was built based on the realistic requirement that the serious threat on current mining coal layer by large-scale spontaneous combustion fire on close spontaneous combustion coal layer group of Datong Coal mining area at the ??di-hard?? conditions was caused by small coal pit mining. The kernel was in dynamic balance between flow field pressures of working face and local flow field in multilayer gob area was kept by transformation. Corresponding technology and set of devices were developed.     

The ability of static secondary ion mass spectrometry to discriminate submonolayer from multilayer adsorption of thiol collectors

Experiments have been carried out to establish whether static time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) alone is able to differentiate monolayer and multilayer coverage of thiol collectors on sulfide minerals. The systems investigated were those for which X-ray photoelectron spectroscopy is able to provide an independent determination of the extent of coverage, and included diethyldithiophosphate (DTP) and 2-mercaptobenzothiazole (MBT) on chalcocite, DTP on Ag_2+∂S, and iso-butyl xanthate (BX) and MBT on galena. For adsorption of a thiol collector (TC) on copper and silver sulfides, TC and metal(TC)H ions were detected for both monolayer and multilayer coverage. For multilayer coverage only, metal(TC)₂ ions were evident, notwithstanding the fact that other spectroscopic measurements had revealed the stoichiometry of the principal multilayer species to be metal(TC). For adsorption on galena, TC and metal(TC) ions were observed for both monolayer and multilayer coverage, whereas for multilayer coverage only, fragment ions from Pb(TC)₂ and (TC)₂ species were evident. Indeed, for all the systems studied, static ToF-SIMS was able to distinguish monolayer from multilayer coverage. However, differentiation was reliable only when both positive and negative secondary ion spectra were determined, and possible only because the multilayer species on copper and silver sulfides included a low concentration of metal dithiolate. In light of those findings, unequivocal differentiation by means of static SIMS is expected to be possible for all thiol collector/sulfide systems.     

压力载荷下多层波纹管振动特性的仿真分析

基于接触力学和静力学有限元算法,采用壳单元建立了压力载荷作用下的多层无加强、无阻尼波纹管三维有限元模型。运用ANSYS有限元分析软件,对压力载荷作用下的多层无加强、无阻尼波纹管的静力学和振动性能进行了数值模拟,获得了不同压力载荷作用下多层波纹管的应力云图、应变云图、轴向固有频率和振型。设计了一套压力载荷下波纹管振动性能试验装置及方法,利用对数衰减法获得了波纹管的固有频率,验证了有限元模型的正确性。     

综合电法在煤矿双层采空区探测中的应用

根据多层采空区的地球物理特征,对盂县某煤矿双层采空区采用高密度电法和瞬变电磁法等物探方法进行综合探测,查明了该双层采空区的位置和范围.结果表明,根据多层采空区的地球物理特征,高密度电法结合瞬变电磁法探测煤矿多层采空区是行之有效的.     

煤矿选煤车间隔音复合材料的成型工艺研究

首先概述了当前隔声材料的研究,然后通过不断的实验探讨了隔音复合材料的制备和成型工艺,通过对比其隔音效果以及综合性能,认为选取添加助剂的多层复合隔音材料作为煤矿选煤车间的隔音材料比较好。     

复合顶板煤巷锚杆支护工艺与效果分析

工作面复合顶板煤层巷道极易失稳破坏,返修成本高,工程量大。针对小屯煤矿工程条件,对复合顶板煤巷的锚杆支护方案、施工工艺、施工材料、配套的安全技术措施进行了详细的研究,结合小孔径预应力锚索,优化锚杆施工工艺,节省施工时间。结果表明:合理的锚杆支护施工工序为组装锚杆→准备金属网和钢筋梯子梁→临时支护→准备钻头钻杆→钻孔施工→准备树脂药卷→安装锚杆→拧紧螺母;工作面运输巷的两帮移近量是163 mm,顶底板移近量为103 mm,顶板锚固区内外离层最大值为19 mm,有效地控制了围岩变形;施工阶段一次成巷,节约支护成本112.9万元,为相关复合顶板煤巷支护提供有益参考。     

前河金矿下向分层胶结充填法的试验研究

前河金矿赋存着矿岩不稳定的急倾斜多层薄矿脉，开采技术条件复杂，在现场进行了下向分层胶结充填法的工业试验，实施了多层矿脉组合开采、无掏槽爆破、木架支护和黄泥充填接顶等综合开采技术，取得了较好的开采效果．     

基于3DMine的多层缓倾斜矿床阶段高度方案优选

矿床开采阶段高度的优选研究是直接关系到矿山生产安全可靠性和经营效益的课题之一。以某多层缓倾斜矿床开拓系统为基础,首先利用3DMine矿业工程软件的三维可视化技术,构建了矿床开拓系统三维模型,实现了复杂多层矿床地下开采工程的三维可视化;其次,在常用的CAD工程设计基础上,建立了中段开拓工程多维可视、可采矿量计算、工程量核算等功能的阶段开拓工程实体模型,并展示了模型的动态剖面和透明显示效果;最后选用阶段单位掘进量最小的阶段高度优化方法,对研究矿床4个备选方案进行了优化选择。优选方案与矿山实际基本一致,验证了三维可视化的阶段高度优选方法合理可行。     

神经网络BP算法在瓦斯吸收光谱中的应用研究

差分吸收光谱法测量煤矿瓦斯浓度是一种较新的方法,针对光谱仪每次分析的光谱带宽是固定的,提出了多层前馈神经网络BP算法来扩展光谱的一种新方法。利用BP算法进行训练的多层神经网络具有强大的非线性映射和学习功能。并与以往的扩展方法进行了比较,仿真实验表明此方法具有更高的精度,从而改进了系统测量瓦斯的精度,适合煤矿瓦斯监测预警系统在线、实时和快速的要求。