PMN基铁电陶瓷电镀镍性能失效及恢复研究

针对铌镁酸铅（PMN）基弛豫铁电陶瓷电镀镍后性能失效行为,采用介温谱、绝缘电阻测量及高温退火方法进行了研究。实验表明,PMN基驰豫铁电镀镍后会出现介电常数下降、介质损耗和绝缘电阻增大,随电镀时间延长,试样失效程度增加。电镀失效试样经过500℃、2.5h空气退火后,性能完全恢复,分析认为,电镀过程中产生的活泼原子氢吸附在资体上,将瓷体中的某些金属元素还原,产生氧空位和自由电子,导致陶瓷电性能失效。而经过适当的氧化气氛退火后,失效试样被重新氧化,使得电性能恢复。     

热力管网蒸汽管道盐碱土腐蚀的现场试验

热力管网作为城市基础设施的重要组成部分,由于输送高温高压的水或蒸汽为危险介质,其突发破坏往往造成巨大经济损失,并引发安全事故。采用现场埋片试验方法,研究了典型热力管道材料Q235钢在300℃含有高浓度Cl-的盐碱土中的腐蚀行为。研究表明,Q235钢在300℃盐碱土中的埋片6个月腐蚀产物为红色锈层,且外锈层疏松,呈现大的孔洞状,内锈层致密,与基体结合良好,锈层主要成分为Fe2O3;随时间的推移,平均腐蚀速率呈先升高后降低的趋势,表明高温下形成的腐蚀产物有效地保护了基体的进一步腐蚀。     

Al2O3/Au/Al2O3层状阻氚薄膜

采用磁控溅射法在316L不锈钢基体上分别沉积单层Al2O3膜、单层Au膜以及Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜。采用气相渗透法在500℃,氘分压为0.06 MPa条件下测试了薄膜的阻氘性能。结果表明,3种薄膜氘渗透后,薄膜的形貌良好,无开裂、无剥落的现象,氘渗透率减低因子均比316L不锈钢基材增大一个数量级以上,阻氘效能按单层Al2O3膜、单层Au膜以及Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜依次递升。Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜的优异阻氘效能可归因于,延性的Au夹层使层状薄膜的力学性能得到显著提高;Al2O3层能阻止Au与基体间互扩散,使Au能充分发挥阻氘效能。本研究表明,由贵金属与陶瓷阻氚材料构成的层状薄膜是发展阻氚涂层的新途径。     

酸性硫酸盐体系电镀锌过程中氢的侵入行为的研究

对酸性硫酸盐体系电镀锌过程中氢的行为进行了研究。结果表明，氢主要在电镀初期镀层有众多结构缺陷对侵入基体，随着厚度逐渐增加，镀层作为阻滞层，使得氢的侵入变得困难。研究还表明，电镀过程中，试样中进氢量随阴极电流密度增加而减少，随极电流效率和试样进氢量没有直接关系。     

316L不锈钢基体上反应溅射添加YOx粘接层的Y2O3/Er2O3复合涂层的研究

为了研究添加粘接层对复合涂层的影响,采用脉冲反应溅射在316L不锈钢基体上制备了调制周期为700 nm左右(5层)的Y2O3/Er2O3复合涂层,通过调整氧氩比制备了不饱和氧化钇(YOx,x＜1.5)作为粘接层,研究了添加粘接层对复合涂层相组成、组织形貌以及涂层与基底结合情况的影响.X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、结合力及纳米硬度分析结果表明,当氧分压为0.036 Pa制备YO1.401粘接层时,Y2O3/Er2O3/YOx涂层的结合力相比于Y2O3/Er2O3复合涂层,涂层与基体的结合力增大了约60％,纳米硬度增大了近30％,绝缘电阻率测试结果表明,Y2O3/Er2O3/YOx涂层绝缘电阻率在1×109Ω·cm～1×1011Ω ·cm,绝缘性能良好.     

Au / Ni / Cu 多层薄膜热带海洋气候腐蚀失效机制研究

目的了解Au/Ni/Cu多层金属薄膜在热带海洋气候下的失效机制,为研究电子元器件表面腐蚀失效的早期预警提供参考。方法采用磁控溅射法在p型单晶Si(100)基片上沉积Au/Ni/Cu薄膜,在热带海洋气候环境下进行时效实验,采用原子力显微镜及俄歇电子能谱对薄膜失效表面与界面结构微观变化进行研究。结果时效实验初期,Au/Ni/Cu薄膜表面发生了Au原子聚集,形成了不再连续的岛状结构,岛与岛之间产生了表面微裂纹。随着时效时间的延长,表面形成腐蚀洞,腐蚀洞附近有Ni和Cu扩散至Au层表面。时效时间进一步延长后,腐蚀洞的数量增加,面积增大,此时样品处于腐蚀末期;与此同时,在未产生腐蚀洞的区域,Au/Ni/Cu薄膜界面未出现明显粗化。结论 Au/Ni/Cu薄膜在热带海洋气候中的失效主要是通过表面产生的腐蚀洞进行的。     

银电极组成对负温度系数热敏电阻电性能的影响

本工作通过研究含铅的银电极与无铅的银电极对负温度系数(NTC)热敏电阻电性能、结构的影响,探讨了含铅银电极中铅组分对NTC热敏电阻性能的影响机理.实验结果表明:含铅银电极的热敏电阻与无铅银电极的热敏电阻相比,在电性能上,阻值离散性较小,老化可靠性较好;在结构上,含铅的银电极与NTC陶瓷界面处扩散反应程度更大,银电极能够和NTC瓷体很好地结合.分析认为电极/陶瓷界面的结构质量是影响NTC热敏电阻阻值的离散性和老化可靠性的重要原因.在研究基础上,对NTC热敏电阻用高性能、无铅银电极浆料研制的工作方向进行了探讨.     

氢致绝缘铁氧体材料电学改性研究

研究了在电化学原子氢作用下绝缘NiZnCu铁氧体陶瓷的电阻和介电性能变化,并研究了电化学原子氢处理所用阴极电流密度(30~120 A.m-2)和温度(20~60℃)对氢致半导化的影响。研究结果表明,在原子氢处理初期,绝缘N iZnCu铁氧体陶瓷电阻率急剧下降,出现半导化,然后随处理时间延长而下降减缓,并逐渐趋稳;介电常数随原子氢处理时间延长而逐渐增加,达到一个极大值后,又出现下降。电流密度与温度对铁氧体半导化的速率和程度的影响没有简单的单向关系。在120 A.m-2,40℃下进行原子氢处理时,铁氧体电阻率降低最快,在2 m in内从8.29×108Ω.m下降到1.32Ω.m,下降了近9个数量级,且电阻率下降趋稳后的取值最小。从氢致N iZnCu铁氧体陶瓷半导化的过程,即吸附-侵入-扩散理论解释了温度以及电流密度对半导化的影响。并从电化学原子氢对铁氧体的掺杂和化学反应作用,对NiZnCu铁氧体绝缘陶瓷电阻和介电性能的变化进行了探讨。     

埋地热力管道Q235钢盐碱土腐蚀的现场试验研究

采用现场埋片试验方法,研究了典型热力管道材料Q235钢在80℃含有高浓度Cl-的盐碱土中的腐蚀行为。结果表明,在6个月的埋片周期内,随着时间的延长,Q235钢试样表层腐蚀产物不断增厚,而平均腐蚀速率呈先升高后降低的趋势,且最大平均腐蚀速率为0.47mm/a;现场埋片6个月的Q235钢试样表面附着大约1500μm厚的腐蚀产物,外层腐蚀产物主要含有Fe3O4、Fe2O3以及SiO2;内层腐蚀产物主要含有Fe3O4。作者分析认为,埋地热力管线钢在盐碱土中受高温、高Cl-浓度以及季节性冻融带来水分的影响呈现出加速腐蚀状态。     

埋地热力管线材Q235钢在北京土壤模拟液中的腐蚀行为

埋地热力管线材Q235钢在不同土壤中的腐蚀行为不同,为了埋管工程的正确选材、施工,减少埋地热力管线的腐蚀,模拟了北京市城市公共绿地、居民区、桥梁下以及城市主干道绿化带4种土壤溶液,采用电化学测试、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）及浸泡失重法研究了Q235钢在4种土壤模拟液中的腐蚀行为。结果表明：Q235钢在城市公共绿地土壤和居民区土壤模拟液中以全面腐蚀为主,在桥梁下土壤和城市主干道绿化带土壤模拟液中发生严重点蚀;Q235钢在4种土壤模拟溶中的平均腐蚀速率大小为桥梁下土壤〉城市主干道绿化带土壤〉居民区土壤〉城市公共绿土壤;随着Q235钢在4种土壤模拟液中浸泡时间的延长,富集在其表面的腐蚀产物和结晶盐对腐蚀具有一定的减缓作用,吸附在其表面的Ca2＋形成的产物层有效地减缓了Q235钢在城市主干道绿化带土壤模拟液中的腐蚀。