基于数值模拟和实验的Mg/Al复合管材成形工艺研究

目的 为了实现Mg/Al双金属管材的良好成形,提出了一种新方法,即将直接挤压和扩径剪切变形工艺相结合来制备具有良好性能的Mg/Al双金属管材,并探究挤压温度对Mg/Al复合管材成形过程的影响。方法 采用DEFORM–3D有限元软件对Mg/Al双金属管材成形过程进行模拟,以定量分析不同挤压温度对生产的复合管材的影响,并结合模拟结果了解共挤过程中铝和镁合金之间发生的材料流动和冶金反应特点。对挤出管材进行微观组织和力学实验表征。结果 仿真结果表明,由于材料特性的差异,挤压温度对挤压双金属结合性能的影响体现在多个方面,如挤压过程中原子扩散能、流动应力差异等。硬度测试结果表明,合理控制挤压温度可以在减小结合层厚度的同时提升基体材料的硬度。结论 由直接挤压–扩径剪切变形(DEES)工艺制备的Mg/Al双金属复合管材结合良好,结合界面无缺陷和裂纹。结合层厚度在390 ℃时最低,在420 ℃时最高,当挤压温度为390 ℃时,基材的硬度最高,应该合理控制挤压温度以获得更优性能的复合管材。DESS工艺可以有效细化晶粒,最终形成均匀细小的等轴晶。     

Zr/Nb薄膜材料的制备及界面结构研究

通过直流磁控溅射法在单晶Si(100)基底上制备了Zr/Nb/Si薄膜材料。X射线衍射(XRD)研究表明Zr薄膜以多晶形式存在,而Nb薄膜则形成了(110)晶面择优生长。薄膜中Zr和Nb晶粒大小分别为14,6 nm。扫描电镜研究表明形成的薄膜表面平整光滑,没有微裂纹存在。扫描俄歇电子能谱及X射线光电子能谱的研究表明,Zr/Nb/Si薄膜样品具有清晰的界面结构。在薄膜表面形成了致密的氧化层物种,而在膜层内部少量氧则以吸附态形式存在。     

MnO2对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3微观结构和微波介电性能的影响

研究了MnO2助烧剂对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的微观结构和微波介电性能.MnO2可以有效地使Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的致密化温度由1550℃降低到1400℃左右.随MnO2掺量的增加,Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的12超晶格衍射峰的强度减弱,但是没有第二相出现.1400℃烧结4h陶瓷的晶粒尺寸在1.5μm左右.MnO2的掺入改善了Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的微波介电性能,MnO2掺量为1%mol的Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷具有最好的微波介电性能εr≈31.5,Qf=68000,τf=3.11×10-5/℃,这可归功于陶瓷具有相当高的相对密度.     

直流磁控溅射制备氮化铜薄膜的热稳定性研究

用直流磁控溅射方法,在氮气分压为0．5Pa、不同的基底温度下,于玻璃基底上制备了Cu3N薄膜。当基底温度为100℃及以下时,温度越高薄膜的结晶程度越好。当基底温度在100℃以上时,随着基底温度的升高,薄膜的结晶程度逐渐减弱,200℃时结晶已很弱,300℃时已完全不能形成Cu3N晶体。薄膜的电阻率随基底温度的变化不大,薄膜的沉积速率随基底温度的升高在18～30nm／min之间近似地线性增大,薄膜的显微硬度随基底温度的升高而略有降低。对基底温度为室温和100℃下制备的氮化铜薄膜进行不同温度下的真空退火,研究了它们的热稳定性。XRD测试表明,薄膜在200℃时开始出现分解,350℃时完全分解。比较在基底温度为室温和100℃下制备的样品,发现室温下制备的氮化铜薄膜比100℃下制备的氮化铜薄膜稳定。     

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.     

基底温度对直流磁控溅射制备氮化铜薄膜的影响研究

采用反应直流磁控溅射镀膜法,在氮气分压为0.9Pa、不同基底温度下、玻璃基底上制备了纳米多晶Cu3N薄膜,并研究了基底温度对薄膜结构和性能的影响。结果表明,当基底温度为100℃及以下时,薄膜以[111]方向择优生长为主;在150℃及200℃时,薄膜以[100]方向择优生长为主;250℃时开始出现Cu的[111]方向生长,300℃时已完全不能形成Cu3N晶体,只有明显的Cu晶体。随基底温度的升高,薄膜的沉积速率在13～28nm/min呈U型变化,低温和高温时较高,150℃时最低;薄膜的电阻率显著降低;薄膜的显微硬度先升后降,100℃时显微硬度最大。     

温度对Mg4Nb2O9合成的影响

Mg4Nb2O9具有与α-Al2O3相同的刚玉型晶体结构,可望成为取代氧化铝陶瓷的新一代高Q值基板陶瓷.在900～1400℃温度范围内,合成了Mg4Nb2O9化合物,采用X射线粉末衍射法进行了相结构分析.结果表明,生成物中含有Mg4Nb2O9、Mg4Nb2O6和MgO三种物相,主晶相是Mg4Nb2O9;在900～1300℃温度范围内,随着温度的升高,MgNb2O6和MgO反应生成Mg4Nb2O9相,主晶相含量线性增加,但在1300℃以上,主晶相含量随温度的升高而减小;Mg4Nb2O9相的最佳合成温度为1300℃.这些结果对研究开发Mg4Nb2O9微波基板材料有着重要的意义.     

离子束溅射制备CdS多晶薄膜及性能研究

采用离子束溅射的方法在玻璃衬底上制备CdS多晶薄膜,研究了沉积过程中基底温度(100～400℃)与薄膜厚度(35～200nm)对其微结构与光电性能的影响。结果表明,不同基底温度下制备的CdS薄膜均属于六方相多晶结构且具有(002)择优取向生长特征;随着基底温度的升高,(002)特征衍射峰强度增加,半高宽变小相应薄膜结晶度增大,有利于颗粒的生长;分析CdS薄膜的光谱图线可知,薄膜在可见光区平均透射率高于75%,光学带隙值随着基底温度升高而增大(2.33～2.42eV)且薄膜电阻高达109Ω;在基底温度为400℃条件下制备不同厚度的CdS薄膜,发现(50～100nm)较薄的CdS薄膜具有较为明显的六方相CdS多晶薄膜结构、较优光学性能和高电阻值,满足CIS基太阳电池中缓冲层材料的基本要求。     

Zn/Sb复合薄膜材料的制备及其在低温下的热电性能研究

采用磁控溅射的方法,两个单靶依次在Si (100)基底上循环5次溅射制备了Zn/Sb多层复合纳米薄膜,并研究了固定调制周期为40nm时,Zn和Sb的调制比分别为1:1、3:2和4:1的三种情况下,Zn/Sb复合薄膜的Seebeck系数、电导率和功率因子在160K -250K温度范围内随温度的变化情况.采用XRD、AFM...     

Mg4Nb2O9/CaTiO3复合陶瓷的微波介电性能

采用传统固相法制备Mg4Nb2O9/CaTiO3复合陶瓷,研究Li2CO3-V2O5(LV)共掺杂对其烧结特性、微观结构和微波介电性能的影响.实验结果表明:一定量的LV掺杂能够使Mg4Nb2O9/CaTiO3复合陶瓷的烧结温度降至1200℃;XRD和EDX综合分析表明,样品由(Mg4-xCax)Nb2O9/(Ca1-x...     

SiO2层上沉积的纳米多晶硅薄膜及其特性

采用低压化学气相沉积(LPCVD)系统以高纯SiH4为气源,在p型10.16 cm<100>晶向单晶硅衬底SiO2层上制备纳米多晶硅薄膜,薄膜沉积温度为620℃,沉积薄膜厚度分别为30 nm、63 nm和98 nm.对不同薄膜厚度的纳米多晶硅薄膜分别在700℃、800℃和900℃下进行高温真空退火.通过X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对SiO2层上沉积的纳米多晶硅薄膜进行特性测试和表征,随着薄膜厚度的增加,沉积态薄膜结晶显著增强,择优取向为<111>晶向.通过HP4145B型半导体参数分析仪对沉积态掺硼纳米多晶硅薄膜电阻I-V特性测试发现,随着薄膜厚度的增加,薄膜电阻率减小,载流子迁移率增大.     

超薄Ni81Fe19薄膜的各向异性磁电阻及磁性能

利用磁控溅射方法制备了一系列超薄Ta(5nm)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)磁性薄膜。着重研究了基片温度、缓冲层厚度对Ni81Fe19薄膜各相异性磁电阻(AMR)及磁性能的影响。利用X射线衍射仪分析了薄膜结构、晶粒取向;用四探针技术测量了薄膜的电阻率和各向异性磁电阻;用FD-SMOKE-A表面磁光克尔效应试验系统测量了薄膜的磁滞回线。结果表明:在基片温度为400℃时制备的Ni81Fe19薄膜具有较大的各向异性磁电阻效应和较低的磁化饱和场,薄膜最大各向异性磁电阻为3.5%,最低磁化饱和场为739.67A/m。基片温度为500℃制备的薄膜,饱和磁化强度Ms值最大。随着缓冲层厚度x的增加,坡莫合金薄膜的AMR值先变大后减小,在x=5nm时达到最大值。     

氢化及沉积温度对掺铝ZnO透明导电薄膜性能影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了掺铝ZnO透明导电薄膜(AZO)。为了降低AZO薄膜的电阻率, 采用在溅射气氛中通入一定比例H₂的方法对AZO薄膜进行氢化处理, 并研究了溅射气氛中H₂含量及衬底温度对AZO薄膜氢化效果的影响。结果表明: 在低温条件下, 氢化处理能有效降低AZO薄膜的电阻率; 在衬底温度为100℃的低温条件下, 通过调节溅射气氛中H₂的比例, 制备了电阻率为6.0×10^-4 Ω·cm的高质量氢化AZO薄膜, 该电阻值低于同等条件下未氢化AZO薄膜电阻值的1/3; 但随着衬底温度的升高, 氢化处理对薄膜电学性能的改善效果逐渐减弱。     

Reactive DC Magnetron Sputtering Deposition of Copper Nitride Thin Film

Copper nitride thin film was deposited on glass substrates by reactive DC （direct current） magnetron sputtering at a 0.5 Pa N2 partial pressure and different substrate temperatures. The as-prepared film, characterized with X-Ray diffraction, atomic force microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy measurements, showed a composed structure of Cu3N crystallites with anti-ReO3 structure and a slight oxidation of the resulted film.The crystal structure and growth rate of Cu3N films were affected strongly by substrate temperature. The preferred crystalline orientation of Cu3N films were （111） and （200） at RT, 100℃. These peaks decayed at 200℃ and 300℃ only Cu （111） peak was noticed. Growth of Cu3N films at 100℃ is the optimum substrate temperature for producing high-quality （111） Cu3N films. The deposition rate of Cu3N films estimated to be in range of 18-30 nm/min increased while the resistivity and the microhardness of Cu3N films decreased when the temperature of glass substrate increased.     

Au／SiO2复合纳米颗粒膜及SiO2纳米线的制备

室温下用磁控溅射法在Si（111）衬底上生成Au／SiO2复合纳米颗粒膜,并分不同温度进行退火处理。1000℃退火时自组装生成空间分布均匀（直径约为70nm）的Au纳米点,从而用自组装生长方法制备了生长一维纳米材料的模板,然后,将Au催化剂模板在1100℃下退火处理,生成纳米线,SEM和TEM测试,制备的SiO2纳米线直径约为100nm,长度约为4μm,表面光滑,直且粗细均匀。     

Magnetic properties of oxidized iron thin films grown by sputtering at very low temperatures

Iron thin films have been grown by DC magnetron sputtering using Si(100) wafers as substrates, and then oxidized in a well-controlled oxygen atmosphere in the vacuum chamber. Film thickness is about 50 nm, and grains forming these samples do not exceed 20 nm. In order to control structural properties such as size and shape of these grains, growth conditions can be modified, like deposition rate or substrate temperature, varying from 150 to 300 K. Two sets of samples have been prepared considering deposition rate: (i) films grown at 0.6 nm/min and (ii) at 1.2 nm/min. In order to prevent iron films from natural oxidation, all the sample series were covered with a gold layer. Analysis of their magnetic behaviour shows a strong dependence on grain size and temperature, resulting in a more effective oxidation for samples prepared at higher deposition rates and lower substrate temperatures, which behaves as a Fe/Fe oxide granular system.     

BaxSr1-xTiO3前驱多层膜制备及后热处理条件的优化

用Ar^~+离子束多靶溅射沉积技术在单晶硅Si(100)上顺序沉积了TiO₂、BaCO₃、SrCO₃叠层,并经后期低温扩散和高温晶化两步热处理过程制备了Ba_xSr_1-xTiO₃薄膜。用俄歇扫描电子能谱(AES)对其低温扩散效应(温度、时效、沉积顺序)进行了研究。实验结果表明:在低温段长时间保温或在中温段短时间保温都有利于各沉积组元充分扩散,扩散均匀的混合膜层经高温晶化(900℃)能形成多晶Ba_xSr_1-xTiO₃薄膜。