VN基硬质耐磨涂层的制备及其性能

目的在N2及其与C2H2混合气氛下,制备VN基硬质耐磨涂层,研究VN基涂层的结构及力学、耐磨、抗腐蚀性能,为工业化应用积累科学数据。方法采用阳极层离子源辅助阴极电弧离子镀系统,在高速钢衬底上制备VN、VCN和VCN/VN多层涂层,系统研究多层涂层调制周期厚度变化对涂层晶体结构、表面形貌、硬度、耐磨性及耐腐蚀性能的影响。结果 C原子的加入和VCN/VN多层涂层调制周期的变化对VCN/VN涂层的晶体结构、表面形貌、硬度、摩擦系数及耐腐蚀性能均有明显影响。随着VCN/VN涂层调制周期的增加,VN(200)衍射峰逐渐减弱并宽化,VN (111)衍射峰消失,涂层表面金属熔滴大颗粒数量减少,小颗粒数量明显增加。VN涂层硬度为1890HV,VCN涂层硬度为2290HV,VN/VCN多层涂层硬度为2350HV左右。对磨材料为氧化铝时,VN涂层的摩擦系数为0.74左右,VCN涂层和VCN/VN涂层的摩擦系数明显降低,在0.60左右,磨损机理由以磨削磨损为主(VN涂层)逐渐转化为粘着磨损为主(S5),磨削磨损起次要作用。随着C原子的加入和VCN/VN多层涂层调制周期的变化,涂层耐腐蚀性能明显增强,自腐蚀电位由VN的-0.26 V增大到VCN的-0.14 V,自腐蚀电流密度由1.63′10^-5 A/cm^2降低到2.7′10(-6) A/cm^2。结论采用阳极层离子源辅助电弧离子镀技术可制备VN基硬质耐磨涂层,C元素的加入可有效提高VN涂层的硬度,降低VN涂层的摩擦系数,增强VN涂层的耐腐蚀性能。VCN/VN多层涂层通过周期厚度的调制可以有效提高VN基涂层的硬度、耐磨及耐腐蚀性能。     

一种兆伏级低能加速器端电压的校准方法

受设备使用年限、工作环境和零部件更换等因素影响,兆伏(MV)级低能加速器端电压需要通过较准保证经端电压加速决定的出射离子的能量。本方案以2×1.7 MV串列加速器为例,利用12C(p, p)12C材料非卢瑟福背散射谱在1 750 keV能量点附近出现一个孤立的质子共振散射单峰的特点,采用质子(proton, p)束流垂直入射到高纯石墨靶获得12C(p,p)12C的非卢瑟福背散射谱,结合多道分析器(MultichannelAnalyzer,MCA)和SIMNRA6.05拟合程序,定量测量到入射质子束在石墨靶表面发生共振散射的能量阈值为(1 744±2) keV,从而外推出此时加速器端电压的实际值,并对校准结果进行了误差分析。这为MV级低能静电型范德格拉夫加速器(Van der Graff accelerator)或串列加速器在低能区提供了一种有效的端电压较准方法。     

304不锈钢表面单层/多层TiN基涂层制备及耐磨蚀性能研究

目的探究钢基表面TiN基涂层在海洋环境中的耐磨蚀性能。方法采用电弧离子镀技术,在304不锈钢和单晶硅表面分别沉积TiN、TiBN、TiBN/TiN涂层,并对3种涂层样品的表面–截面形貌、摩擦系数、在人工海水中的电化学性能和摩擦腐蚀行为进行测试。结果形貌表征和干摩擦测试结果显示,TiBN和TiBN/TiN涂层有着比TiN柱状晶更加致密的微观结构,3种涂层的摩擦系数相差不大,比304SS的摩擦系数低。在人工海水环境中的电化学测试结果表明,TiBN/TiN涂层的耐腐蚀性能最佳,TiBN涂层次之,TiN涂层则表现出比304不锈钢基底更差的耐腐蚀特性。在发生摩擦腐蚀的过程中,3种涂层的电位（OCP）均发生了下降。结论利用电弧离子镀技术在304不锈钢表面沉积的单层/多层TiN基涂层,在人工海水环境下,发生的摩擦会增加涂层发生腐蚀的趋势,结构致密,表面易形成钝化膜的涂层,其耐磨蚀性较好。     

C_n团簇注入制备石墨烯的研究进展

石墨烯是碳原子构成的单层二维晶体,在高频电子学和光电子器件领域具有广泛应用前景,厚度可控的大面积石墨烯的制备是实现规模化应用的前提。文中在介绍现有石墨烯制备技术优缺点的基础上,重点介绍了近几年离子注入过渡金属镍制备石墨烯的研究成果。研究表明:在低能碳团簇C_n注入制备石墨烯的过程中,离子能量、注入剂量、团簇尺寸、基体材料特性和退火条件是影响石墨烯物理性质的重要因素。团簇离子注入在基体表层引起的辐照损伤具有非线性效应,精确控制剂量的C_n团簇注入到基体中主要起到提供可控掺杂碳源的作用,高质量石墨烯的合成需要进行多晶基体预热处理以减少晶界密度,同时需采取精细的后续热处理工艺,控制碳原子在基体表面横向扩散和偏析,以满足石墨烯形核生长的关键条件。     

农药包装符号及其含义

近几年,国内农药市场上销售的各类农药,既有国产的,又有进口的,还有合资的。国产农药包装袋喜欢用外文。而外国农药则尽量用中文。有些农民对包装上的外文符号弄不懂其含义,经常用错药,不是因剂量过大发生挠苗现象,就是因为浓度太低达不到防治目的。现就目前所见农药包装上的符号及其含义分两类予以说明,并尽可能举例。带星号（＊）的为最常见剂型。 １,农药剂型 （１）ＥＣ－乳油＊,为最常见农药符号,如“乐果”４０ＥＣ,表示含量为 ４０％乐果乳油; （２）ＯＬ－油剂,如“立可宁”油剂; （３）ＥＳ－乳剂、乳胶、乳化液、…     

团簇离子束纳米加工技术研究进展

团簇离子束是带电的团簇,可以在电场、磁场作用下加速、传输或偏转,形成几个eV到几个MeV能量的离子束。文中阐述了团簇离子束的基本概念、产生方法和主要应用。大尺寸气体团簇和硼基团簇必须用高压气体超声绝热膨胀方法产生,然后通过电子碰撞电离形成团簇正离子。硼团簇用于超浅结制备,实现了结深为10~20nm的超浅注入;包含数千原子的大团簇则被用于半导体的表面平化,获得了粗糙度在0.7nm以下的平滑表面。用铯溅射离子源可以产生几个到几十个原子的负离子小团簇,包括B、C、F、Si及其分子团簇(SiB、GeB)。其中,硼基分子团簇离子束已用于对半导体进行瞬态增强扩散掺杂,与半导体表面的离子注入非晶化工艺相结合,实现了接近纳米量级的超浅注入。碳系团簇最近被用于超薄材料制备,获得了单层和双层石墨烯,并发现团簇离子束引起的非线性辐照损伤对石墨烯的形成具有重要影响。结果表明:团簇离子技术在超大集成电路和新型超薄纳米材料制备等领域具有广泛的应用前景。     

加速器联机装置运行状况

2008年武汉大学加速器联机系统初步建成,200 kV离子注入机至透射电镜束线进行了运行调试,开展了气体离子注入单晶Si、GaAs、Ag纳米晶和超临界反应堆材料(C276和6XN)的原位结构研究。结果表明,样品在注入至一定剂量时发生明显多晶和非晶化,单晶Si出现非晶化的临界剂量在10~(14) cm~(-2)。C276材料经1×10~(15)cm~(-2)的Ar离子辐照后,产生尺寸3-12 nm的位错环,其密度随剂量提高而增大,至5×10~(15)cm~(-2)出现多晶,剂量超过3×10~(16) cm~(-2)出现非晶化。在加速器-电镜联机光路上安装在线RBS靶室对离子束辐照材料进行元素成分和晶格定位测试。靠近电镜端安装50 kV低能离子源,开展核材料中氦泡形成过程的原位观测。对RBS/C装置进行数字化改造,用Labview控制系统运行,目前可进行计算机控制的背散射沟道测试。     

Low Friction-Coefficient TiBCN Nanocomposite Coatings Prepared by Cathode Arc Plasma Deposition

TiBCN nanocomposite coatings were deposited on cemented carbide and Si（100）by a cathode arc plasma system,in which TiB₂ cathodes were used in mixture gases of N₂ and C₂H₂.X-ray diffraction shows that TiB₂ and Ti₂B₅ peaks enhance at low flow rates of C₂H₂,but they shrink when the flow rate is over 200 seem.An increase of deposition rate was obtained from different TiBCN thicknesses for the same deposition time measured by scanning electron microscopy.Atomic force microscopy shows that the surface roughnesses are ¹0 nm and ²0 nm at C₂H₂ flow rates of 0-100 sccm and of 150-300 sccm,respectively.High resolution transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy show that the coatings consist of nanocrystal phases Ti₂B₅,TiB₂ and TiN,and amorphous phase carbon and BN.The average crystal sizes embedded in the amorphous matrices are 200 nm and 10 nm at C₂H₂ flow rates of200 sccm and 300 sccm,respectively.In Raman spectra,the D- and G-bands increase with C₂H₂flows at low flow rates,but weaken at high flow rates.The microhardness of the coatings decreases from 28.6 GPa to 20 GPa as the C₂H₂ increases from 0 sccm to 300 sccm,and the ball-on-disk measurement shows a dramatic decrease of the friction coefficient from 0.84 to 0.13.The reason for the reduced hardness and friction coefficient with the change of C₂H₂ flow rates is discussed.     

工作气压对TiBN/TiAlSiN纳米多层涂层的结构和性能影响

为应对高速干式切削、工磨具行业对新型防护涂层的需求,制造高硬度、耐摩擦磨损的纳米复合涂层具有巨大的市场前景。 采用阴极多弧离子镀技术,在不同的工作气压下用 TiB2 和 TiAlSi 合金靶作为阴极蒸发靶材,在硬质合金衬底上分别沉积了 TiBN,TiAlSiN 涂层和 TiBN/ TiAlSiN 多层涂层。 借助于 XRD、 XPS、 SEM、 AFM 和 HRTEM 对涂层的成分、形貌及微观结构进行表征分析。 并用纳米压痕硬度计和球盘式摩擦测试仪分别研究了涂层的硬度和摩擦磨损性能。 研究结果表明:TiBN/ TiAlSiN 涂层呈现一种非晶相包裹纳米多晶相的微观结构形态,工作气压越高,涂层表面越趋于光滑;涂层在 1. 0 Pa 工作气压下涂层显微硬度值达到 38 GPa;在 2. 0 Pa 的工作气压下,涂层显微硬度值约 34 GPa,摩擦因数低于 0. 29。 与 TiBN 和 TiAlSiN 涂层相比,TiBN/ TiAlSiN 纳米多层涂层的机械、摩擦学性能更加优越,这为应用在干式切削、磨削工具领域的硬质润滑多层涂层的制备与研究指明了一条方向。     

多弧离子镀制备CrAlSiN/TiAlSiN纳米涂层的结构和性能研究

目的研究调制周期对CrAlSiN/TiAlSiN纳米复合涂层结构和力学性能的影响。方法采用多弧离子镀技术,以AlCrSi靶和AlTiSi靶作阴极弧靶材料,通过改变衬底的转速(转速分别为2、4、6、8r/min)来调整涂层结构的周期,制备不同调制周期CrAlSiN/TiAlSiN纳米复合涂层。用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜,测量了涂层的组织结构、化学成分、表面及截面形貌,用显微硬度计、划痕试验仪和摩擦仪测量了不同调制周期的涂层的力学性能。结果不同转速下,CrAlSiN/TiAlSiN纳米复合涂层具有相同的晶相结构,包含CrAl、CrN和TiN,其中Al元素几乎全部固溶在CrAl相中。Si元素在涂层中以非晶相的形式存在或被非晶化合物所包裹。随着转速的增大,复合涂层的硬度呈现先增大后减小的趋势,而摩擦因数与均方根粗糙度则呈现出先减小后增大的趋势,即硬度越大,摩擦因数和均方根粗糙度越小。结论CrAlSiN/TiAlSiN纳米复合涂层的硬度和摩擦因数受调制周期的影响较大。当转速为6r/min时,制备的涂层具有最大的显微硬度(38GPa)和最小的摩擦因数(0.375)。