交换耦合双层膜PtMn/Co的微观结构和磁性

采用磁控溅射法在Si（100）基片上沉积了PtMn／Co双层膜，研究退火温度与样品微结构以及磁性的关系，发现退火温度越高，反铁磁性PtMn层由fcc非磁性相向fct反铁磁性相转变越充分，交换偏置场值Hex越高。同时，随着退火温度的升高，反铁磁层的晶粒尺寸逐渐增大，交换偏置场Hex值随着反铁磁层晶粒尺寸的增大几乎呈线性增加。研究了交换偏置场与铁磁层、反铁磁层厚度的关系，结果表明，在250℃退火时Hex与PtMn厚度关系为有峰值的曲线，此退火温度下反铁磁层临界厚度为20nm，最佳反铁磁层厚度为60nm。还发现了交换偏置场Hex随着铁磁性Co层厚度的增大几乎呈线性降低，充分说明铁磁、反铁磁交换耦合作用是一种界面耦合效应。     

缓冲层Ta对退火Co/Cu/Co薄膜微观结构和界面互扩散的影响

用直流磁控溅射法在Si/SiO₂基底上制备了Co/Cu/Co薄膜和加入缓冲层的Ta/Co/Cu/Co薄膜,用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射和俄歇电子能谱研究了薄膜的微观结构、表面形貌、织构和界面互扩散现象。结果表明:退火后薄膜中均存在{111}和{002}衍射峰,加入缓冲层Ta后,Co/Cu/Co薄膜的衍射峰强度明显增强,并存在较强的{111}纤维织构,薄膜表面孔洞及粗糙度大幅减小。退火后薄膜界面处产生互扩散现象,层状结构被破坏。缓冲层Ta提高了薄膜与基底材料间的润湿性,可有效缓解界面互扩散现象。     

Cu/Sn37Pb/Cu钎焊接头界面微观结构及其剪切性能

本工作借助扫描电镜(SEM)等手段,针对Cu/Sn37Pb/Cu钎焊接头进行剪切断裂实验,考察并分析钎焊及等温时效处理后焊点接头金属间化合物(IMC)的生长情况以及搭接焊点的剪切强度和断裂模式,旨在深入研究高体积分数界面IMC层对钎焊接头剪切性能及断裂形貌的影响。实验结果表明:在时效处理过程中,界面Cu3Sn层逐渐增厚且逐渐变得平坦。此外,在Cu3Sn/Cu界面观察到柯肯达尔空洞现象,随着时效时间的延长,空洞数量增多且尺寸变大。随着界面IMC层厚度增加,接头的剪切强度先增加后下降,这可能是由于脆性IMC厚度过大或粗化的富Pb相和富Sn相增多引起的。当时效时间与钎焊时间较短时,焊点具有较高体积分数的本体焊料,焊点断裂模式为韧性断裂,随着时效时间或钎焊时间的延长,焊点内IMC体积分数逐渐升高,焊点断裂模式开始转变为韧脆混合断裂,最后转变为脆性断裂。     

合金元素对Cu/Sn-/Cu回流焊焊点界面微观结构及剪切性能的影响

选用Sn64Bi35Ag1、Sn64.7Bi35Ag0.3和Sn99Ag0.3Cu0.7三种不同的钎料进行回流焊焊接试验,研究高Bi元素、低Ag元素钎料及低Ag钎料对Sn基钎料焊点微观组织及剪切性能的影响.结果表明:各焊点界面处均生成了 一层扇贝状的Cu6Sn5金属间化合物,在含Bi元素的钎料焊点中,Bi元素在焊点界面及内部聚集,导致界面处金属间化合物层的厚度增加,大量富Bi相呈脆性,降低钎料中的Ag含量对焊点中Bi元素的富集现象有减弱作用.Sn99Ag0.3Cu0.7钎料焊点界面处的金属间化合物层厚度最小,且焊点内部形成了细小的Ag3Sn相颗粒,共晶组织呈均匀分布,使得焊点剪切性能最优,其剪切强度达20.4 MPa.     

Ag/Cu共渗不锈钢表面的微观结构及抗菌性能研究

以银铜合金为靶材,利用辉光等离子体在AISI304不锈钢表面同时渗入银和铜,制备性能优良的抗菌不锈钢。对渗层的形貌、化学组成、耐蚀性能和抗菌性能进行了研究,结果表明,所得渗层在不锈钢表面分布均匀,Ag/Cu元素质量比为4.9∶3;不锈钢表面渗层腐蚀电位由-0.103V提高到0.07V,自腐蚀电流密度从1.66×10-7A/cm2降至5.813×10-9A/cm2,耐腐蚀性能有所提高;渗层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率均达100%。     

MWCNT/PEDOT复合材料的微观结构和热电性能

热电转换技术能将大量的废弃热能转换为电能以重新利用,是一种绿色能源转换技术,可以有效提高能源利用效率,缓解煤炭、石油等主要化石类能源过度开采、使用带来的能源危机及环境污染问题,因此受到科研工作者的广泛关注,是近年来的研究热点。基于此,本文以电子型导电高聚物中机能较优的聚(3, 4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)作为研究主体,通过化学原位氧化聚合将多壁碳纳米管(MWCNT)复合到载体中得到MWCNT/PEDOT复合材料。利用XRD、拉曼、TEM及正电子湮没寿命(PAL)等方法对MWCNT/PEDOT复合材料的形貌和微观结构进行了系统研究,研究表明:当MWCNT含量高于24.9wt%时,复合材料中出现MWCNT团聚现象,其分散性变差。同时,MWCNT/PEDOT复合材料的热电性能测试结果显示,未掺杂PEDOT的电导率仅为7.5 S·m?1,而MWCNT含量为30.1wt%时,该复合材料的电导率高达566.59 S·m?1,提高近76倍。同时,30.1wt%MWCNT/PEDOT的功率因子(814.3×10?4 μW·(m·K2)?1)相对于未掺杂PEDOT(14.5×10?4 μW·(m·K2)?1)提高约56倍,这主要是由于PEDOT分子链与MWCNT掺杂物间π-π相互作用及MWCNT的高导电性。随着MWCNT含量的增加,PAL测试结果中第一寿命成分τ₁(即正电子在材料中湮没的第一寿命成分)的下降证实了该复合材料中MWCNT与PEDOT间界面变小或者界面间相互作用减弱,导致其热导率相对于未掺杂PEDOT有一定的上升,但远远低于功率因子的升高。最终,该MWCNT/PEDOT复合材料的热电优值(即热电材料Z_T值)由0.015×10?4升至0.45×10?4,增加了约30倍。结果表明:掺杂的高电导率MWCNT能够极大地提高PEDOT类电子型导电聚合物的热电性能。      

Co颗粒含量对SnBi/Cu接头微观组织与性能的影响EI北大核心CSCD

采用扫描电镜(SEM)观察Sn35Bi-x Co(x=0%,0.3%,0.7%,1.0%,1.2%,1.5%,质量分数,下同)复合钎料/Cu接头的微观组织,结合能谱(EDS)和XRD分析,研究接头组织差异。利用万能试验机测试接头力学性能,研究Co颗粒含量对SnBi/Cu接头组织及性能的影响机制。结果表明:随Co颗粒含量增加,Sn35Bi-Co复合钎料的润湿性呈现先增大后降低的趋势,当Co颗粒含量为0.7%时,润湿性最佳;在凝固阶段,向Sn35Bi/Cu接头中加入适量的Co颗粒后,能有效细化焊缝组织,界面IMC层更为平坦,焊缝中Co原子置换界面Cu_(6)Sn_(5)层中Cu原子,生成(Cu,Co)_(6)Sn_(5)固溶体,对界面IMC层具有固溶强化作用;Sn35Bi-Co/Cu接头的抗剪强度随Co颗粒含量增加先增大后降低,当Co颗粒含量为0.7%时,获得最大值54.09 MPa。     

叠层结构对Cu/In预制膜微观结构的影响

采用超声波-脉冲直流电沉积的方法在钼基底上制备了两种不同叠层结构的Cu/In预制膜:Cu/In多层膜和Cu/In双层膜,经过随后的热处理得到了Cu/In合金膜。通过XRD、SEM等对比研究了这两种Cu/In预制膜热处理前后的表面形貌、成分和相结构特征。结果表明:采用Cu/In多层膜制备的Cu/In合金膜表面更致密、平滑,成分分布更均匀,所用的热处理时间短且显著减少了In元素的挥发损失,更利于薄膜原子比的精确控制。     

氧化石墨烯/水泥基复合材料的微观结构和性能

对石墨进行氧化和超声分散制备了氧化石墨烯(GO)纳米片层分散液,GO纳米片层的厚度小于11.95 nm、平面尺寸为50~900 nm,结构中含有羟基、羰基和环氧基等化学基团。在水泥复合材料中掺入0.03%的GO纳米片层,水泥基复合材料在整体上形成了由多面体状晶体通过相互交织、贯穿、嵌入等方式构成的带有花型形貌的规整微观结构。这种结构使水泥基复合材料的28 d抗折强度和抗压强度分别比对照样品提高了76.2%和86.1%,水泥基体的孔隙率、平均孔径以及裂缝等明显减少。     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层微观结构与性能研究

采用超音速火焰喷涂技术喷涂了两种不同WC颗粒尺寸的WC-17Co粉末.对制备的两种涂层的硬度、孔隙率、断裂韧性、结合强度和电化学腐蚀行为进行了测试.结果表明:具有亚微米结构WC颗粒的粉末制备的涂层,在硬度、孔隙率、断裂韧性方面具有一定优势,而含有大颗粒WC相的粉末制备的涂层在结合强度、腐蚀行为方面优势明显,这说明WC颗...     

超细WC和细WC/Co添加对WC-10Co硬质合金微观结构与力学性能的影响

在粒径为0.5μm的超细碳化钨(WC)粉体表面包覆钴(Co)纳米颗粒获得细WC/Co,将细WC/Co、粗WC和Co粉通过球磨混合均匀,压制成型后在1420℃下真空烧结1 h,得到WC-10Co硬质合金。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、万能试验机等对比研究细WC/Co和超细WC对WC-10Co硬质合金微观形貌和力学性能的影响。结果表明：相比于超细WC,细WC/Co促进合金的致密化,并形成双晶结构。添加细WC/Co和超细WC制备的硬质合金的平均晶粒度分别为2.18μm和3.57μm。细WC/Co的添加会降低晶粒生长速度并抑制细晶完全溶解,而粗晶通过缺陷辅助生长及溶解-析出生长机制生长为表面阶梯状的缺角三棱柱形;硬质合金的硬度和断裂韧度得到提升,二者分别为1131HV₃₀和22.1 MPa·m^1/2,而在1131HV₃₀同等硬度下,其断裂韧度比线性拟合的断裂韧度高27.7%。机理分析认为,超细WC的添加会导致异常晶粒产生,不利于性能;而细WC/Co的添加能够同时形成双晶结构和均匀的钴相分布结构,降低晶粒缺陷,提升综合力学性...     

基于微观结构的热喷涂WC/Co涂层裂纹生长模拟

涂层微观结构特征直接影响涂层的寿命,基于涂层微观结构研究涂层裂纹扩展特征成为评价热喷涂层性能的重要问题.本文基于WC/Co涂层微观结构建立了有限元模型,并采用XFEM方法研究了单应力状态预存裂纹行了模拟,获得了涂层微观裂纹扩展的损伤规律.研究表明:在拉应力作用下,沿着WC-Co边界产生的应力集中是涂层裂纹产生的根源;WC/Co涂层浅表面(0.125b,b为涂层厚度)的水平裂纹对垂直拉应力敏感、吸收能量快,0.78b处的裂纹扩展后对应力响应迅速,因此0.125b与0.78b是WC/Co涂层裂纹生长的关键深度;在0.78b处,当初始裂纹角度0°～45°时,扩展位移逐渐减小,扩展偏转角增大,45°时存在能量积累导致角度快速偏转.在周期应力作用时,WC/Co涂层的疲劳周期随应变幅值增加而减小;应变幅值相同时,WC/Co涂层的疲劳周期随频率增加而增加.     

3D混杂梯度结构碳/碳复合材料微观结构和性能研究

采用Z-PIN与粘胶基碳纤维毡、粘胶基碳纤维平纹织物、聚丙烯氰基碳纤维平纹织物制备了3D混杂梯度纤维预制体,多相碳素基体经丙烯等温化学气相渗透(ISO-CVI)和煤焦油沥青高压浸渍碳化(HPIC)复合工艺制备,分析研究了多相碳素基体的组织特征、Z向增强体对粘胶基碳纤维织物碳/碳复合材料(RCC)和聚丙烯氰基碳纤维织物碳/碳复合材料(ACC)层间性能的影响以及失效模式.碳基体的微观组织结构为各向同性层、光滑层和粗糙层多相复合体,粘胶基碳纤维表面和聚丙烯氰基碳纤维表面沉积碳的微观组织存在差异性.采用高密度Z-PIN增强体可提高层间性能40%～60%.失效模式为层间和纤维束内裂纹扩展,基体组织和纤维类型对层间性能的影响很小.     

碳纳米管-碳纤维/水泥基材料微观结构和热电性能

研究了碳纳米管-碳纤维/水泥基材料的微观结构以及碳纳米管-碳纤维/水泥基材料升温与降温过程中的热电性能。实验结果表明,当水泥基材料中碳纳米管掺量较低时(碳纳米管掺量占水泥质量百分比不高于0.5%),碳纳米管能有效改善水泥基体性能,密实基体结构。在碳纤维水泥基材料中掺入碳纳米管能有效提高和改善复合材料热电性能;当碳纳米管掺量为水泥质量0.5%,水泥基材料热电势率最多能提高260%,达到22.6μV/℃。与此同时,碳纳米管掺入能增强热电效应中温差电动势与温差关系的线性规律和可逆性规律。     

退火对CoFe/IrMn双层膜结构和磁性能的影响

采用高真空直流磁控溅射的方法制备了结构为//Ta(5nm)/Co75Fe25(5nm)/Ir20Mn80(12nm)/Ta(8nm)的双层膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和振动样品磁强计(VSM)研究了退火对双层膜的结构及磁性能的影响;并通过样品在反向饱和场下停留不同的时间,研究了退火对双层膜的磁稳定性的影响。结果表明,退火使得IrMn(111)织构减弱,表面/界面粗糙度增大,交换偏置场减小,矫顽力增加,退火降低了双层膜的磁稳定性。     

颗粒和微观结构对Cu/WCp复合材料疲劳裂纹萌生和扩展行为的影响

通过原位扫描电子显微镜(SEM)研究了粉末冶金制备的Cu/WCp复合材料的疲劳裂纹萌生和扩展行为,分析了颗粒和微观结构对Cu/WCp复合材料疲劳裂纹萌生和早期扩展行为的影响。结果表明:疲劳微裂纹萌生于WCp颗粒和基体Cu的界面;微裂纹之间相互连接并形成主裂纹,当主裂纹和颗粒相遇时裂纹沿着颗粒界面扩展。在低应力强度因子幅ΔK区域疲劳小裂纹具有明显的"异常现象",并占据了全寿命的71%左右。疲劳小裂纹的早期扩展阶段易受局部微观结构和颗粒WCp的影响,扩展速率波动性较大,随机性较强;当小裂纹长度超过150μm时,裂纹扩展加快直至试样快速断裂。裂纹偏折、分叉和塑性尾迹降低了疲劳裂纹扩展速率,而颗粒界面脱粘则提高了复合材料的疲劳裂纹扩展速率。通过数值模拟也可以发现颗粒脱粘增大了材料的疲劳扩展驱动力,从而提高了疲劳裂纹扩展速率。     

真空热处理对TbDyFe薄膜结构和磁学性能的影响

采用磁控溅射制备TbDyFe非晶薄膜,系统研究了不同温度和时间真空热处理对薄膜结构与磁学性能的影响.当热处理温度高于450℃时,薄膜中有磁致伸缩的RFe2结晶相形成.热处理使Tb0.28Dy0.72Fe2薄膜的易磁化方向从垂直于膜面向平行于膜面转变,并显著提高膜面内饱和磁化强度.450℃真空热处理60min后Tb0.29Dy0.71Fe1.8薄膜饱和磁化强度较高、矫顽力低,更容易在低场下磁化,适于低场下作为磁致伸缩薄膜应用.     

骨架增强复合材料的微观结构和性能

从骨架增强复合材料的微观结构特点出发,揭示出在相同结构参数时骨架增强复合材料相比颗粒增强复合材料具有更高的增强体体积分数∫和更多的界面Ａ;并从理论上证明在∫相同时,骨架增强复合材料的强度为颗粒增强复合材料的强度和单纯骨架材料强度的和。     

纳米Cu颗粒的制备及其微观结构

采用磁控溅射与液氮冷凝方法,在表面沉积有方华膜的电镜载网上制备支撑纳米Ｃｕ颗粒;对样品的微观结构进行了ＴＥＭ／ＥＤ观察。结果表明,用该方法制备的Ｃｕ颗粒呈球状,其尺寸基本服从正态分布。当Ｃｕ颗粒的直径为２ｎｍ时,其电子衍射花样为弥散环;当其直径大于８ｎｍ时,则一般表现出晶体结构。具有晶体结构的Ｃｕ颗粒晶格常数随其直径大小的不同,呈现出不同程度的收缩效应,与块状Ｃｕ材料相比,最大收缩量为５％。