微量杂质在工业纯钛中的存在形式及其对力学性能的影响

采用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜及其附带的能谱仪(SEM+EDS)、电子探针(EPMA)等分析方法和力学性能测试,研究常温下铁、硅、氯、氮、氧、碳(Fe,Si,Cl,M,O,C)等杂质在工业纯钛中的存在形式、分布状况及其对力学性能的影响。结果表明:在工业纯钛中,铁、硅、氯杂质元素的微区元素浓度较低,只有极少区域存在偏聚;碳元素分布不均匀,微区偏聚现象明显;氧元素在工业纯钛中含量较少且分布均匀;随铁、氮、氧、碳、氯等杂质含量增加,工业纯钛的强度和硬度大幅提高,塑韧性显著降低,最大硬度HB增幅为24,屈服强度和抗拉强度的最大增加幅度分别为144 MPa和122 MPa,伸长率的减幅最大为19.8%。     

SiO2/Si膜厚标准样品校准相调制型光谱椭偏仪研究

椭圆偏振仪(或简称椭偏仪)在薄膜研究领域应用广泛.文章主要研究了相调制型光谱椭偏仪光路准直及参数优化过程,并通过硅上二氧化硅膜厚标准样品测量及数据拟合处理对光谱椭圆偏振仪进行校准.经过光路准直调整和参数优化后的椭圆偏振仪测量膜厚标准样品,拟合测量数据并将显示测量厚度值与标准样品厚度值比较,测量值在不确定范围内.     

基于几何相位分析的Nb/Si{111}界面应变研究

本文使用高分辨透射电镜(HRTEM)成像和几何相位分析,研究不同溅射气压制备的铌薄膜/硅基体的界面微观结构和应变状态.研究结果表明:铌薄膜表面由花瓣状层片组织构成,层片组织随机分布,没有明显的特征取向;随着溅射气压的增大,层片尺寸随之增大,致密度减小,出现了大量孔隙,铌薄膜和硅基体之间产生铌、硅元素的混合层;随着溅射气压的增大,硅基体中应变的大小和方向均不相同,溅射气压对硅基体的应变状态具有很大影响;硅基体的应变主要来自于界面混合层和铌薄膜的作用,混合层中铌原子和硅原子相互混杂,存在大量结构缺陷,产生本征应力,从而导致硅基体中产生应变.     

基于纳米CT对磷酸铁锂三维形貌结构的研究

磷酸铁锂具有理论电容量高,原料成本低,且对环境友好的优点,因而成为锂离子电池正极材料的研究热点。作为电极材料,压实的磷酸铁锂电极片的内部结构会显著影响其充放电性能。纳米尺度X射线计算机断层扫描技术(纳米CT)具有空间分辨率高,可无损探测材料内部的三维形貌结构。本文使用纳米CT对一种商业化磷酸铁锂电极片材料的内部形貌结构进行三维扫描;使用Avizo软件对扫描后的数据进行处理计算,从而对该材料的孔隙结构进行定性和定量分析。研究结果表明:该磷酸铁锂电极片材料的孔隙分布分散,孔隙体积分布跨度较大,孔隙率为29.16%。     

极浅压入下纳米压痕仪针尖面积函数校准方法的研究

采用原子力显微镜直接扫描纳米压痕仪针尖法、球面拟合法和熔融石英标准样块的间接测量法对极浅压入下纳米压痕仪的针尖面积函数进行比较分析。实验表明,在极浅压入下,原子力显微镜直接法由于真实地反映了针尖尖端的几何形貌因而获得的面积函数更为准确可靠。建立了相应的数学模型,对于直接法测量中主要的误差,即由于原子力显微镜针尖曲率半径带来的误差进行了分析,结果表明在极小压入深度下压入深度越小,原子力显微镜针尖曲率半径带来的压痕仪针尖面积函数相对误差越大。     

较浅压入下针尖曲率半径对纳米压入硬度影响的比较研究

基于3种不同曲率半径压头针尖对熔融石英进行纳米压入,用原子力显微镜（AFM）直接法测得压头针尖的面积函数及针尖曲率半径。研究表明,在极浅压入条件下,压头曲率半径的变化会导致硬度值的测量误差,曲率半径越小的压头针尖随接触深度的变化会更快得到真实值;相同的压入深度,曲率半径小的压头针尖测得的压入硬度值比曲率半径大的测得的压入硬度值更接近其真实值。     

压头曲率半径对硬质薄膜结合力划痕测量影响的比较研究

硬质薄膜的膜/基结合力是表征材料可靠性的重要特性参数。采用划痕法测试硬质薄膜的结合力时,有很多因素会影响到临界载荷Lc的判定,例如薄膜和基底的硬度、模量,薄膜的表面粗糙度等;此外,仪器机架刚度、划痕速率、压头的曲率半径等仪器的测量参数也会影响临界载荷Lc的判定。采用划痕测量法,研究了曲率半径为20μm,50μm和100μm的压头对单晶硅和304基底的亚微米类金刚石薄膜与基底的结合力测量的影响。研究结果显示:随着压头曲率半径的增加,2种材料的临界载荷也随之增大。     

纳米压痕仪的压头面积函数校准方法的比较研究

基于原子力显微镜的直接测量法和通过熔融石英标准样块校准的间接测量法对纳米压痕仪的压头面积函数及机架柔度进行校准,并将这2种方法的校准结果分别应用到熔融石英和聚碳酸酯2种标准样块的压痕测试。压痕实验结果表明,在较浅压入深度,直接测量法测得的硬度值和折合模量值比间接方法测得的结果准确,在较大压入深度,2种方法的测量结果相差不大。