低温等离子复合技术制备氧化铝阻氚涂层的研究

采用低温等离子体复合技术在不锈钢基体上制备了氧化铝阻氚涂层,先后经过磁控溅射镀铝,热处理及氧离子注入。利用XRD、SEM、EDS、AES对涂层进行了相结构、表面形貌、成分、元素分布等分析,并进行了划痕实验、抗热震性能及阻氚性能测试,结果表明：磁控溅射获得了高质量的铝涂层,热处理后形成了FeAl合金过渡层。在离子注入中,当注入剂量不变电压增加时,离子注入深度增加而氧元素分布梯度减少；当注入剂量达到8×10₁₇ ions/cm₂以上时,氧元素分布变得均匀。所获得的氧化铝涂层具有较好膜基结合力、抗热震性能及阻氚性能。经过叠加电压注入且剂量达到8×10₁₇ ions/cm₂的膜层具有最好的阻氚性能,在600_oC能使不锈钢的氚渗透率降低3个数量级。     

Be/CuCrZr合金扩散连接的界面行为

在不同表面粗糙度的Be侧镀Ti/Cu中间层,采用热等静压技术将铍与CuCrZr合金进行扩散连接。通过AES、SEM(EDS)、室温剪切试验和XRD等分析其镀层形貌及成分、界面特性与相结构。结果表明:9μmTi、35μmCu镀层带征较为均匀,影响扩散连接强度的元素较少,采用双靶单侧镀复合膜的工艺有利于减少Ti镀层的氧化;界面剪切强度明显提高,最高可达243MPa,Be表面粗糙度的不同对强度影响不明显;Be-Ti连接强度高,剪切断裂均发生在Cu镀层。     

高功率脉冲磁控溅射电源的研制

高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)因其高离化率而得到广泛关注.高压大电流脉冲电源是实现该技术的重要环节之一.本论文介绍了一种HPPMS电源,该电源由充电电源、斩波输出两部分组成,给出了主电路框图.分析了大电流对斩波开关过电压的影响,采用RC吸收和续流有效地抑制了电压过冲,用所研制的电源进行HPPMS镀膜试验,结果表明电源运行稳定可靠,制备的薄膜表面清洁、致密,其平均表面粗糙度很低.可以预见HPPMS技术将会促进镀膜技术的发展.     

0Cr15Ni5Cu2Ti不锈钢表面TiN膜层制备

0Cr15Ni5Cu2Ti不锈钢基材表面多弧离子镀方法制备TiN硬质涂层.工件表面镀膜处理技术的关键是膜/基结合强度.分析预热温度和工作偏压对膜层的膜/基结合强度、膜层结构及表面硬度的影响,优化制备工艺,满足使用要求.结果显示预热温度和工作偏压对膜/基结合效果影响显著.镀膜处理后,工件表面硬度大于1200HV0.05,膜/基结合力最小临界载荷高于60N.     

温度对铜膜中间层W/CuCrZr热等静压焊接质量的影响

采用磁控溅射沉积40μm铜膜作为中间层,分别在950、980和1050℃下通过热等静压(HIP)焊接技术制备了国际热核聚变实验堆(ITER)计划W/CuCrZr偏滤器部件焊接模块,以考察温度对磁控溅射沉积40μm铜膜作为中间层W/CuCrZr偏滤器部件焊接质量的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)和EDS能谱分析焊接界面的形貌和成分,利用超声波无损探伤(NDT)仪对焊接界面缺陷进行了检测,利用力学拉伸试验机考察了焊接界面的结合强度和CuCrZr合金的力学性能。结果表明:磁控溅射法沉积40μm铜膜作为中间层,可以有效地提高HIP焊接界面质量。特别是在980℃时,所制备的焊接模块能够满足ITER计划对于偏滤器部件连接性能的要求。     

高功率脉冲磁控溅射试验平台设计及放电特性研究

高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)因其高离化率而得到广泛关注,是目前的热点研究方向,为此我们搭建了试验平台并对HPPMS的放电特性进行了研究.结果表明:脉冲峰值电流随脉冲电压的增加而增加,随着气压的增加而增加.本文为进一步研究高功率脉冲磁控溅射提供了硬件条件和参考.     

表面处理对PEEK GF30磁控溅射镀Cu金属化的影响

目的 赋予基材PEEK GF30良好的导电性。方法 以磁控溅射镀膜技术在表面沉积Cu膜。分别采用离子注入和等离子体活化两种技术对基材进行界面处理，通过接触角测试、红外光谱测试和界面微观形貌观察，与原始基材展开表面状态对比。再在此基础上进行金属化处理，并对3种不同界面状态下所制膜层的相结构、表面及断口形貌和成分、膜基结合强度进行判定和分析，探讨界面状态的影响因素以及对膜基结合性能的作用机理。结果 注入金属Ti后，表面Ti含量得到了有效提高，但表面润湿性能无明显改变，活化处理后表面极性基团增加、润湿性能大幅提升，为镀膜提供了良好的界面状态。在原始状态、注入和活化后3种不同界面状态下制备的Cu膜均沿Cu(225)择优生长，活化后所制膜层的结晶度最优。原始状态下所制膜层平整性欠佳、膜基交界处异种材料差异明显，涂层附着力保持为5级，结合力<0.1 N;注入后所制膜层平整致密，交界处有Ti微粒产生“锚扎”强化效果，涂层附着力保持为1级，结合力<0.1 N;活化后所制膜层规则均匀，交界处出现缓冲层，金属微粒“锚扎”强化深度和强度效果最佳，涂层附着力保持为0级，结合力提升至15.45 N。结论 金属注入能够改善膜基结合强度，但改善效果受限于注入层深度的影响。等离子体活化处理能够提高表面活性，改善基材表面环境，可有效提高膜基结合强度。     

银离子注入表面改性涤纶材料的抗菌性能研究

采用银视线离子注（beam ion implantation，BⅡ）对医用涤纶（polyethylene terephthalate，PET）材料进行表面改性，X射线衍射（X—Ray diffraction，XRD）和X射线光电子能谱（X—ray photoelectron spectroscopy，XPS）分析结果表明，在涤纶材料表面有效地形成了银离子注入层。细菌粘附实验结果证明，经过银离子注入的表面改性PET薄膜对表皮葡萄球菌（staphvlococus epidermis，SE）的粘附有明显抑制作用，比较培养时间为24h的细菌粘附可以看出，改性后的PET表面与未改性样品相比，表皮葡萄球菌的粘附率降低了76％。原子吸收光谱（Atomic absorption spectroscopy，AAS）的分析结果表明，注入银离子的薄膜在水中两小时的银离子释放浓度为0．22μg／mL。接触角测量结果表明，改性后材料表面的亲水性提高，且表皮葡萄球菌对改性涤纶的表面粘附自由能（△Fadh）为正值，因此不利于表皮葡萄球菌的粘附。     

15-5PH不锈钢基体上硬质膜层制备及性能研究

对比不同的表面处理工艺,选择多弧离子镀方法在15-5 PH不锈钢基材表面制备TiN硬质涂层.分析制备工艺对膜层的表面硬度、膜/基结合强度、膜层结构等基本物理性能的影响,进行工艺优化.结果显示在预热温度高于200℃后,TiN膜层结晶效果较好;负偏压达到600V后,膜／基间“伪扩散”层出现,膜／基结合性能明显提高;工作气压升高,膜层表面硬度、膜／基结合力和沉积速率先升高后下降,分别在4.0,3.0和2.5Pa达到峰值.最终获得的TiN硬质膜层表面硬度大于2000HV0.05,膜／基结合力最小临界载荷高于70N.镀膜处理后,工件的各种性能测试均能满足具体使用要求.     

高功率脉冲磁控溅射制备TiNx涂层研究

采用高功率复合脉冲磁控溅射技术(HPPMS)在316不锈钢、硬质合金基体上沉积了TiN薄膜,研究不同N2流量下TiNx膜层的沉积速率、硬度、晶体生长取向、摩擦磨损等性能,并在相同的平均靶电流下与直流磁控溅射制备的TiN薄膜对比.结果表明:HPPMS制备的膜层更加致密,在氩氮流量比为7.4∶1时膜层显微硬度达2470 HV,晶粒尺寸也明显小于直流磁控溅射制备的TiN,摩擦磨损性能也得到了改善.