GCr15表面钽沉积及碳离子注入的摩擦性能的研究

GCr15钢广泛用于各类轴承制造.为提高其摩擦性能,用磁控溅射法在GCr15轴承钢试样表面沉积厚约100 nm的钽膜,再进行不同注量的50 keV碳离子注入.用Ф6的GCr15钢球做对磨试验,测试它们的摩擦性能,用SEM观察磨痕形貌.结果表明,处理后GCr15钢改性层的Ta2C含量随注量增加,摩擦性能得以提高.载荷1 N、滑动速度50 mm/s条件下,注入3×1017ions/cm2的试样耐磨性是原始试样的1.65倍;表面沉积钽膜后,摩擦系数由未处理前的0.8～1下降至0.5左右,钽膜注碳后摩擦系数更降至0.2～0.3,注入层主要以磨粒磨损为主.     

M50钢强流脉冲电子束表面改性层的结构与性能

采用强流脉冲电子束技术在不同的能量密度下对M50钢进行表面改性处理,研究不同辐照能量下改性层的表面形貌、硬度及相组成.结果表明,M50钢表面经过电子束改性处理后表层发生熔化,形成了类似火山坑的缺陷,表面粗糙度上升.经过电子束辐照后,重熔层的晶粒明显细化,随着辐照能量密度的增加,残留奥氏体含量逐渐上升,表层的硬度逐渐下降.由于碳化物的溶解,材料的耐腐蚀性能上升.     

O2/(O2+Ar)比对磁控溅射La-Sr-Mn-O薄膜沉积速率的影响

采用直流磁控溅射技术,在不同的O2/(O2 Ar)体积比条件下于Si(100)基片上沉积La-Sr-Mn-O薄膜,结合扫描电子显微分析研究了O2/(O2 Ar)比对薄膜沉积速率的影响.结果表明:薄膜厚度均匀,O2/(O2 Ar)比是影响薄膜沉积速率的重要因素.基体温度和溅射气压较高时,薄膜沉积速率随O2/(O2 Ar)比增加呈抛物线规律下降,O2/(O2 Ar)比由4.4%增加到45.6%,沉积速率减小量可达52.8%;基体温度和溅射气压较低时,薄膜沉积速率随O2/(O2 Ar)比增大呈指数规律下降.薄膜沉积速率下降是由于被溅射原子/离子与氧原子/离子的碰撞几率随氧气含量增加而增大,从而降低了被溅射粒子的能量,使到达基片的粒子数减少.     

靶功率和基体偏压对BCN薄膜成分及结构的影响

利用直流磁控溅射技术制备了三元硼碳氮(BCN)薄膜,通过改变靶功率(70 W和210 W)和基体偏压(-50 V～-400 V)得到不同成分和组织结构的薄膜.采用X射线光电子能谱仪和傅立叶红外光谱仪分析了薄膜的成分和结构.结果表明:靶功率增加使得薄膜成分发生改变,而基体偏压改变对薄膜中各元素的原子百分含量几乎没有影响;基体偏压的增加会引起高能粒子对基体的轰击作用增强,有利于薄膜中B-N键的形成,而且轰击能量越高越有利于sp3杂化的B-N键形成.     

工艺参数对射频磁控溅射PTFE靶形成的等离子体组成的影响

采用四极质谱仪测量了试验参数对高压脉冲增强射频磁控溅射PTFE靶等离子体气氛的影响规律。结果表明：增加脉冲偏压、脉冲频率、脉宽、射频功率和气压能提高Az离子对PTFE靶的溅射能力，增加空间中氟碳自由基的数量，其中各参数对峰位位于25．0aum处的氟碳自由基强度影响最大：脉冲电压从10kV提高到20kV能将该峰强度提高2倍；脉宽从40s提高到100μs强度提高80倍；频率从50Hz提高到200Hz强度提高4倍；溅射气压由0．1Pa提高到0.3Pa强度提高6倍；射频功率由200W提高到400W强度提高6倍。励磁电流能有效的约束氟碳自由基的空间分布。     

电子束合金化银层高温摩擦行为及磨损机制研究

采用磁控溅射在M50钢表面预沉积银层,随后采用强流脉冲电子束辐照技术进行处理,对制备银层的高温摩擦行为及磨损机制进行研究。结果表明:电子束辐照处理可以提高膜层结合力及有效的延长润滑寿命。润滑寿命随着温度的升高而降低。失效机制主要为高温、高载荷条件下银层由于挤压作用向磨痕外侧转移。     

复杂形状工件强流脉冲电子束辐照均匀性

采用扫描电镜(SEM)观察了经强流脉冲电子束辐照后45号钢试样上预制的凸台或内孔不同位置处重熔层的相对厚度,研究了凸台高度、内孔深度及侧面坡度对辐照均匀性的影响.研究发现,对于圆柱形凸起,在平行于电子束辐照方向的侧面,也观察到了一定厚度的熔融层,侧面上部熔融层厚度大于下部,随着柱体高度增加,柱体侧面上下部熔融层厚度差异略有增加;对于圆台凸起,随着侧面坡度的增加,熔融层厚度趋于一致.对于圆柱形孔,孔壁上部熔融层厚度远大于孔下部,并且随着孔深度增加,侧壁熔融层厚度不均匀性加剧,孔底部熔融层相对厚度也降低;对于圆台形孔,随着开口尺寸的增加,辐照均匀性增加.结果表明,虽然电子束是视线式发射,但是当电子束到达工件表面时,在自建电场的作用下,电子流会发生偏转,使电子束能量在工件表面重新分布.     

磁控溅射铜靶材的刻蚀行为

主要研究了磁控溅射铜靶材刻蚀行为.通过改变同轴线圈中励磁电流的大小来调节铜靶表面磁场的分布,研究不同励磁电流及时间下刻蚀环的形貌,并研究了刻蚀形貌随时间的变化规律.采用轮廓仪测量靶材刻蚀环的轮廓.结果表明,采用不同励磁电流的靶材刻蚀形貌为高斯曲线状,刻蚀深度与励磁电流及刻蚀时间呈线性关系,刻蚀环的宽度随刻蚀时间的增加先增加,然后达到一个固定值34 mm,刻蚀环的中心位置距靶圆心的距离随励磁电流增加从26 mm减小到20 mm.     

多孔钛表面TiO2纳米管的阳极氧化制备及光催化性能（英文）

对多孔钛表面制备TiO2纳米管的阳极氧化工艺进行研究。在两种电解质溶液中采用阳极氧化法分别对多孔钛和钛箔进行表面处理。一种电解质溶液是含有0.5%HF的冰醋酸,另一种电解质溶液是含有0.5%NH4F(质量分数)的乙二醇溶液(醇水体积比4:1)。结果表明:两种方法在钛箔上都可以生成TiO2纳米管,而多孔钛表面只能在NH4F电解质溶液中生成纳米管,HF溶液中过高的电流密度是纳米管在多孔钛基体上难以生成的主要原因。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对不同基体上的TiO2纳米管进行表征,相比钛箔基体上的纳米管管壁,多孔钛上的纳米管管壁更薄。对所制备的TiO2热处理研究表明,锐钛矿相在400°C时形成,并在700°C完全转变为金红石相。经450°C热处理样品的光催化性能最好。光催化性能也受到多孔钛孔隙率的影响,在孔隙率为60%时光催化性能最好。     

医用316L不锈钢表面载药微孔制备技术

以0.3 mol/L草酸为电解液,利用磁控溅射镀铝与阳极氧化相结合的方法在医用316L不锈钢表面制备了亚微米至微米尺度的载药微孔.利用扫描电镜和X射线能谱对微孔表面形貌和元素分布进行观察和分析;并运用电化学极化曲线法研究了多孔316L不锈钢在生理盐水溶液中的腐蚀行为.研究结果表明:微孔的尺寸随着氧化电压的增加和氧化时间的延长而增大;且316L不锈钢的耐腐蚀性提高.