纳米晶体Ti表面磁控溅射CN_x/SiC双层薄膜的干摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在纳米晶体钛表面制备出CNx/SiC双层薄膜,SiC为中间层。研究了CNx薄膜的纳米压痕行为和摩擦磨损性能。试验结果表明:CNx薄膜的纳米硬度、杨氏弹性模量、硬度与弹性模量比值分别为8.03GPa,55.0GPa和0.146;在200g载荷、氮化硅球(半径为2mm)为对摩件、大气干摩擦条件下,CNx薄膜的磨损速率为10-6mm3m-1N-1级,摩擦系数约为0.159,磨损后薄膜未出现裂纹和剥落。分析表明,摩擦系数和摩擦化学有关,良好的抗磨性能和硬度与弹性模量比值较之是相一致的。     

掺碳TiB2薄膜/钢摩擦副的干摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术成功地在钢(Cr12MoV)基材表面制备出TiB2/SiC双层薄膜及掺碳TiB2(TiB2-C)/SiC双层薄膜,SiC薄膜为中间层。研究了掺碳对TiB2薄膜组织结构和摩擦磨损性能的影响。结果表明:SiC薄膜与基材和TiB2,TiB2-C薄膜间都具有明显且呈梯度的元素扩散;掺入的C以sp3C-C和sp2C-C形式存在,即以类金刚石形式存在;与钢球(直径为4 mm)对摩、干摩擦条件下,TiB2薄膜和TiB2-C薄膜的磨损速率在105mm3/(m.N)级,掺C明显降低了薄膜的摩擦系数(从0.82降低到0.45,5 min)和对对摩件(钢)的元素转移。分析表明,摩擦磨损性能的提高主要是TiB2-C薄膜中的C起到了固体润滑作用所致。     

纳米结构316L不锈钢基掺钽TiO_2薄膜生物活性研究

采用射频磁控溅射技术在表面微结构纳米化316L不锈钢和粗晶粒316L不锈钢基体上制备掺钽TiO2薄膜。采用扫描电镜和X射线衍射仪分析薄膜形貌和晶体结构,用体外模拟人体体液浸泡实验研究薄膜的生物活性。结果表明:表面微结构纳米化的316L不锈钢具有强烈诱导掺钽TiO2薄膜形核效应;316L不锈钢表面微结构纳米化能显著提高自身及其表层掺钽TiO2薄膜的生物活性;316L不锈钢表面纳米化后,其表层掺钽TiO2薄膜诱导的羟基磷灰石形貌由原先的球状变为多孔网状结构。     

超细晶粒钛表面掺钽TiO2薄膜的微结构及血液相容性研究

采用直流反应磁控溅射法在超细晶粒钛表面沉积掺钽TiO2薄膜,研究了不同掺Ta量对超细晶粒钛表面TiO2薄膜结构、形貌和血液相容性的影响规律.结果表明,超细晶粒钛具有强烈的诱导金红石相形核效应,室温下可以获得超过90%含量的金红石型TiO2;Ta的掺入具有细化薄膜晶粒并抑制金红石相形成的作用;掺入少量Ta的TiO2薄膜具有较优的血液相客性;掺入过量Ta的TiO2薄膜为无定形结构,因抑制金红石相形成反而恶化TiO2薄膜的血液相容性.     

纳米钛基TiO_2薄膜生长特点和生物活性研究

采用直流磁控溅射法分别在纳米晶体钛和粗晶粒工业纯钛表面沉积TiO2薄膜,研究了纳米钛基TiO2薄膜的结构形貌、形核、生长、晶体结构和体外生物活性。用扫描电镜和X射线衍射仪分析了薄膜的表面形貌和晶体结构,用体外模拟人体体液浸泡诱导羟基磷灰石生长实验表征薄膜的生物活性。结果表明:纳米钛基薄膜形核率高,薄膜非常致密、光滑,晶粒细小,仅为粗晶粒钛基TiO2薄膜晶粒尺寸的一半,约100nm;钛基材纳米晶体化可促进薄膜由锐钛矿相向金红石相转变;钛基材纳米化可显著提高自身及其表面TiO2薄膜的生物活性。     

Ti6Al4V表面磁控溅射高硬SiC薄膜的摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在Ti6Al4V表面制备出高硬SiC薄膜,对其组织结构、纳米压痕行为和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:实验制备的SiC薄膜呈非晶态,其纳米硬度、弹性模量分别为26.8GPa和229.4GPa;在以氮化硅球(半径为2mm)为对摩件的室温Kokubo人体模拟体液下,其磨损速率在10-5 mm3 m-1 N-1级,载荷低(50g)时摩擦因数约为0.173,载荷高(200g)时摩擦因数约为0.280,此时薄膜自身发生局部破裂。     

掺钽TiO2薄膜的生物活性研究

采用射频磁控溅射技术在表面纳米化316L不锈钢基体上制备掺钽TiO2薄膜,研究了不同掺钽量对表面纳米化316L不锈钢基TiO2薄膜形貌、结构、亲水性和生物活性的影响规律。结果表明掺杂适量的钽能够细化TiO2薄膜颗粒;掺钽能够改善TiO2薄膜的亲水性和生物活性;含钽36%的TiO2薄膜表面自由能比未掺杂时提高了30.1mN/m,在SBF溶液中能促进羟基磷灰石在其表面晶化。     

钛合金表面磁控溅射TiB2-TiN复合薄膜的摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在钛合金(Ti6Al4V)表面制备SiC/TiB2-TiN双层薄膜,SiC为中间层,研究了TiB2-TiN复合薄膜的组织结构和摩擦磨损性能.结果表明,TiB2-TiN复合薄膜具有纳米尺度颗粒(畴)的微结构特征,SiC薄膜与基材和TiB2-TiN复合薄膜间都具有明显且呈梯度的元素扩散;在载荷200g、室温Kokubo人体模拟体液条件下,与氮化硅(Si3N4)球(直径4mm)对摩,其平均摩擦系数约为0.22,磨损速率在10-6mm3/(m·N)级;并且TiB2-TiN复合薄膜对Kokubo人体模拟体液中的Ca、P元素具有很强的黏附能力.     

Ar等离子体改性纳米钛基TiO2薄膜生物活性研究

采用室温直流磁控溅射技术在纳米晶体钛表面制备TiO2薄膜,并用Ar等离子体对TiO2薄膜进行表面改性,体外模拟体液浸泡实验考察薄膜的生物活性。系统研究了Ar等离子体处理对TiO2薄膜结构、形貌、亲水性、生物活性的影响规律。结果表明:Ar等离子体处理不改变纳米晶体钛表面TiO2薄膜晶体结构(主要为金红石相),但显著改善TiO2薄膜均匀性、光滑性和亲水性。Ar等离子体处理后,TiO2薄膜在模拟体液浸泡中诱导的Ca/P层由球状团簇无定型结构转变为内联多孔网状磷灰石和磷酸八钙相结构,显示优异的生物活性。     

Ti2SnC纳米片增强PTFE基复合材料的摩擦磨损性能

为探讨Ti2SnC纳米片含量对聚四氟乙烯(PTFE)基复合材料摩擦磨损性能的影响.采用超声剥离Ti2SnC块体材料的方法获得了Ti2SnC纳米片,并以此为原料通过冷压烧结的方法制备了Ti2SnC纳米片/PTFE复合材料.研究了Ti2SnC纳米片含量对复合材料硬度和相同载荷下摩擦磨损性能的影响,以及不同载荷对纯PTFE和...     

非平衡磁控溅射法Ti/TiO2薄膜的制备及分析

在光学玻璃衬底上利用新型非平衡磁控溅射技术沉积了Ti／TiO2薄膜。原子力显微镜分析表明，薄膜表面光滑、致密、均匀，表面粗糙度（Ra）小于10nm，组成薄膜的颗粒尺寸小于100nm。膜厚测量分析表明，TiO2薄膜的沉积速率达110nm／min。在拉曼光谱中，没有出现晶态TiO2薄膜的散射峰，表明所得TiO2薄膜为非晶结构。利用紫外-可见光全反射谱分析了薄膜的光学性能，结果发现，单纯TiO2薄膜存在微弱吸收，在波长约550nm时出现最大反射率，其后波长越大，吸收率越高；在Ti/TiO2薄膜体系中，随着沉积的Ti膜的厚度增大，Ti薄膜界面的反射率增大，薄膜吸收率提高；在玻璃衬底的正反面均沉积适当厚度的Ti／TiO2薄膜时，能够获得不同的色彩效果；根据薄膜干涉特征，计算所得TiO2薄膜的折射系数约为3．0。另外，所得TiO2薄膜不存在明显光电效应。     

Ti_3SiC_2-Ag复合材料与不同摩擦配副的摩擦磨损性能

采用放电等离子烧结技术制备了Ti3Si C2-Ag复合材料,研究了其在室温下与Si3N4、Al2O3、Si C等摩擦配副对摩时的摩擦磨损性能,并与纯Ti3Si C2材料在相同摩擦配副条件下的摩擦磨损性能进行了对比。运用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等对磨损表面的形貌组织和元素价态等进行了表征分析,并探讨了摩擦磨损机理。结果表明:摩擦配副材料的不同对Ti3Si C2-Ag复合材料的摩擦磨损行为有显著影响,Ti3Si C2-Ag复合材料与Si C和Si3N4对摩时,磨损率均较低,尽管存在晶粒拔出等机械磨损,但Ti O2和Si Ox等摩擦氧化膜的形成有效地抑制了晶粒拔出并起到了减摩作用;Ti3Si C2-Ag复合材料与Al2O3对摩时磨损率则较高,以脆性断裂、晶粒拔出为主的机械磨损是该摩擦副的主要磨损机制。Ti3Si C2材料与Si3N4和Al2O3对摩时,包含脆性断裂、晶粒拔出、脱落以及磨粒磨损在内的机械磨损是其主要的磨损机制;Ti3Si C2材料与Si C对摩时,磨损表面的塑性变形和氧化膜起到了抑制晶粒拔出的作用,使得Ti3Si C2的磨损率相对较低。     

MoS2/Ti复合膜的摩擦磨损研究

采用直流磁控溅射方法在SKD-11钢的表面沉积一层MoS2/Ti复合膜,选择沉积厚度为1 μm和2 μm的复合膜进行摩擦磨损实验,结果表明,MoS2/Ti复合膜为纳米复合膜,能大大降低钢表面的摩擦系数,改善钢的摩擦性能.适当增加膜的厚度,有利于提高钢的抗磨损性能.     

MoS_2/Ti复合膜的摩擦磨损研究

采用直流磁控溅射方法在SKD-11钢的表面沉积一层MoS2/Ti复合膜,选择沉积厚度为1μm和2μm的复合膜进行摩擦磨损实验,结果表明,MoS2/Ti复合膜为纳米复合膜,能大大降低钢表面的摩擦系数,改善钢的摩擦性能。适当增加膜的厚度,有利于提高钢的抗磨损性能。     

退火处理对TiO2薄膜结构和透射的影响

在常温下,采用射频反应磁控溅射方法在不同溅射功率下于K9双面抛光玻璃基底上制备二氧化钛薄膜.将制备的样品进行450℃退火6h热处理.利用X射线衍射仪(XRD)对比分析了退火前后薄膜的微观结构,采用光栅光谱仪测试了退火前后薄膜样品的透射谱.实验结果表明,退火前薄膜样品是非晶态,退火后薄膜晶化为晶态,但不同溅射功率下制备的薄膜结晶取向有差异;退火热处理对薄膜的折射率有一定影响,表现为退火前后透射谱偏移.     

溅射沉积富镁Mg3Bi2薄膜的热电性能

采用Mg-Bi化合物靶和金属Mg靶用磁控溅射技术制备富Mg的Mg₃Bi₂薄膜并表征其相组成、表面和截面形貌,研究了薄膜的热电性能。结果表明,这种富Mg薄膜由Mg₃Bi₂相和金属Mg相组成且Mg₃Bi₂结构中有Mg空位,具有p型导电特征,Seebeck系数为正值。随着温度的提高,富Mg薄膜的电阻率先略微提高而后显著降低;随着Mg含量的提高富Mg薄膜的电阻率逐渐提高,但是Mg含量达到一定数值后电阻率又急剧下降。Mg含量较低时Seebeck系数随着温度的提高开始时略下降随后很快增大,达到最大值后又很快降低;Mg含量较高时随着温度的提高Seebeck系数开始时略增大,随后缓慢下降。除了Mg含量较低的样品,在温度相同的条件下随着Mg含量的提高薄膜的Seebeck系数值增大,但是Mg含量过高时Seebeck系数值迅速降低,达到普通金属材料Seebeck系数的数量级。这种富Mg薄膜的功率因子,受Seebeck系数和电阻率制约。     

基底温度对直流溅射Nb掺杂TiO2薄膜性能的影响

采用陶瓷靶直流磁控溅射,以玻璃为基底制备2.5wt%Nb掺杂TiO2薄膜,控制薄膜厚度在300~350 nm,研究了不同基底温度下所制得薄膜的结构、形貌和光学特性.XRD分析表明,基底温度为150℃、250℃和350℃时,薄膜分别为非晶态、锐钛矿(101)和金红石相(110)结构.基底温度250℃时,锐钛矿相薄膜的晶粒尺寸最大,约为32 nm.薄膜表面形貌的SEM分析显示,薄膜粗糙度和致密度随基底温度升高得到改善.薄膜的平均可见光透过率在基底温度为250℃以内约为70%,随基底温度升高至350℃,平均透过率下降为59%,金红石相的存在不利于可见光透过.Nb掺杂TiO2薄膜的光学带宽在3.68~3.78 eV之间变化.基底温度为250℃时,锐钛矿相薄膜的禁带宽度最大,为3.78 eV.