AlN/Y2O3陶瓷燃烧合成研究

采用燃烧合成工艺,在超高压氮气下,制备了具有较高致密度的AlN/Y2O3陶瓷.研究表明,Al-N2-Y2O3的自蔓延高温合成(SHS)过程为660℃Al熔化,1000℃Al剧烈挥发并与N2迅速反应形成AlN,放出大量热;当反应温度升至1720℃时,Y2O3与Al2O3形成共晶液相Al5Y3O12,发生液相烧结高温液相烧结使产物的致密度显著提高,但由于其阻碍N2向反应前沿的渗透,产物中残余Al含量增加.随着Y2O3含量的增加,液相烧结作用增强,产物致密度显著提高,抗弯强度及断裂韧性提高.Al-N2-Y2O3体系的SHS致密化主要发生在燃烧波蔓延方向,具有明显的方向性.     

硅膜制备

介绍了两大类硅膜的制备方法:物理方法与化学方法,其中包括物理方法中的电子束物理气相沉积技术(EB-PVD),目前该技术在国内应用比较少,所以对其工作原理、薄膜质量的影响因素等作了重点介绍.此外还介绍了磁控溅射法、化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积、热丝化学气相沉积法等硅膜制备方法的基本原理及特点,并对它们的优缺点进行了比较.     

四面体非晶碳作为薄膜声表面波器件增频衬底的研究

为了提高薄膜声表面波器件工作频率,并增强功率承受能力,采用过滤阴极真空电弧技术制备四面体非晶碳(ta-C)薄膜,用作IDT/ZnO/Si结构的增频衬底。通过解析层状结构声表面波传播状态方程,对IDT/ZnO/ta-C/Si声表面波器件进行优化设计,计算表明,随着ta-C层厚的增加,其增频作用愈加明显,且在层厚较薄时增幅较大,当膜厚超过一定程度,增幅趋缓。利用网络分析仪测试频率响应特征,利用纳米压痕测试薄膜硬度,并利用可见光Raman和XPS表征薄膜的结构。实验表明,ta-C膜层对IDT/ZnO/Si结构声表面波滤波器起到了明显的增频作用,膜厚越大,增幅越高,测试规律与计算结果吻合良好,ta-C能够代替化学气相沉积多晶金刚石用作薄膜声表面波器件的增频衬底。     

TiB2-Cu基金属陶瓷高温烧蚀行为研究

为研究TiB2-Cu基金属陶瓷材料的高温烧蚀行为,采用燃烧合成与同时致密化技术(SHS/PH IP)制备了TiB2-40Cu及TiB2-40Cu-8N i金属陶瓷复合材料.利用电弧风洞试验考察了材料的抗热震和抗烧蚀性能,利用扫描电镜、电子探针及X射线衍射等方法对材料烧蚀前后的微观组织形貌及成分进行了检测.结果表明,试验模型表面均有烧蚀冲刷痕迹,TiB2-40Cu模型由于抗热震性较差,其表面有裂纹出现,TiB2-40Cu-8N i的质量烧蚀率较TiB2-40Cu的质量烧蚀率低.微观组织分析表明,TiB2-40Cu模型烧蚀面中心区域剖面附近存在沿厚度方向100μm左右的烧蚀区.TiB2-40Cu复合材料的烧蚀机理为金属相的熔化、化学烧蚀和机械剥蚀.     

管件液压成形中加载路径的确定方法研究

加载路径是影响管件液压成形结果的关键因素,为了快速准确地确定管件液压成形中的加载路径,提出了利用理论计算与数值模拟相结合的方法来优化和调整成形的加载路径,确定最佳的成形区间.根据塑性力学理论计算出成形的初始内压,确定出成形区间,然后调整不同的轴向补料量进行数值模拟,并根据数值模拟的分析结果确定最佳的补料量,最终通过调节加载路径的斜率,获得合理的成形加载路径.实验结果表明:针对非对称结构的空心轴类件的液压成形,应用本方法快速地确定出合理的加载路径,零件顺利成形,且成形零件的减薄率在整个成形区间里是最小的.     

蓝宝石强化研究进展

蓝宝石窗罩在气动热效应作用下易产生破裂,使其结构/功能失效.提高蓝宝石高温强度可有效抑制其高温断裂行为.结合国内外研究成果,从蓝宝石高温失效机理、蓝宝石高温强度表征新方法和蓝宝石强化方法等方面,综合评述了蓝宝石强化研究领域的最新成果,其中重点介绍了蓝宝石强化的研究进展,最后指出了我国蓝宝石强化研究的努力方向.     

掺磷四面体非晶碳薄膜电极的电化学伏安特性

采用过滤阴极真空电弧技术, 以高纯磷烷气体为掺杂源制备掺磷四面体非晶碳(ta-C:P)薄膜. 利用X射线光电子能谱和激光拉曼光谱表征薄膜的成分和结构, 采用循环伏安和微分脉冲伏安分析薄膜的电化学行为. 结果表明, 磷的掺入没有引起薄膜非晶结构的明显变化, 只是促进了sp²杂化碳原子的团簇. 经过酸预处理的ta-C:P薄膜在硫酸溶液中有宽的电势窗口和低的背景电流; 对Cl^-有催化活性; 薄膜表面电子传输速度快; 对水溶液中Cu²⁺和Cd²⁺有检测活性. 因此具有良好导电性的ta-C:P薄膜适于作为电极并有望用于污水中重金属离子的分析检测等领域.     

B2O3-Al-C 体系自蔓延燃烧模式的研究

研究了B₂O₃-Al-C 体系的燃烧规律, 利用波速方程确定了B₂O₃-Al-C 体系的反应激活能, 并由此建立了该体系燃烧模式转化的SHS 图。试验中还发现, 体系中出现的不稳定燃烧实际为螺旋燃烧模式。由此, 通过计算机数值模拟不同参数下出现的典型螺旋燃烧的温度场, 并结合实验结果对螺旋燃烧进行了解释。      

基于金属催化等离子体刻蚀的MPCVD单晶金刚石生长缺陷调控

单晶金刚石作为一种性能优异的半导体材料，在功率器件、深空探测等领域具有广阔的应用前景。然而采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备的单晶金刚石通常含有大量的缺陷，尤其是位错，严重限制了其电学性能的发挥。横向外延生长是半导体材料中常用的缺陷调控方法，近年也被应用于金刚石材料制备领域。本研究首先通过金属催化等离子体刻蚀在单晶金刚石籽晶上构造图形阵列，从而为同质外延单晶制备创造横向生长条件；随后通过MPCVD法在此基础上进行单晶金刚石制备，研究了横向外延生长过程并对样品进行了激光共聚焦显微镜、偏光显微镜、Raman光谱和缺陷密度测试。测试表明该方法能够稳定可控的制备图形化生长所需的阵列并降低生长层的缺陷密度。