沉积温度对磁控溅射Ni3Al-Cr薄膜微观结构及性能的影响

通过磁控溅射分别在300、400、500和600℃下沉积了Ni3Al-Cr薄膜。采用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)表征了薄膜的晶体结构和表面形貌,通过方阻法检测了薄膜的抗腐蚀性能,采用纳米压痕表征了薄膜的硬度。结果表明,沉积温度对薄膜的微观结构、抗腐蚀及力学性能有重要影响。随着沉积温度的升高,薄膜晶粒及颗粒尺寸增大,300℃时形成尺寸均匀的立方体小颗粒,400和500℃时颗粒长大且致密堆积,600℃时部分颗粒过度长大。在400℃沉积的薄膜兼具最优的抗腐蚀性和力学性能。证明了方阻法表征薄膜抗腐蚀性能的可靠性。     

激光干涉空间选择性形成金属间化合物Ni3Al

金属间化合物,例如Ni-Al、Ti-Al系合金,是指不同种类的原子长程有序排列构成的有较确定化学当量比的合金相.这类合金相原子间结合力强,具有高温结构材料所期望的优异性能.然而这类合金普遍存在室温塑性差、高温抗蠕变性差以及环境脆性敏感等问题.本文利用激光干涉图样对应的温度分布,空间选择性地产生Ni和Al的金属间化合物Ni3Al,以线阵或点阵的方式局域金属间化合反应形成了软、硬属性交替的薄膜材料,为改善塑性及脆性敏感等问题探索新的解决途径.对所制备样品进行的白光干涉显微镜(WLI)和原子力显微镜(AFM)分析给出了样品的表面形貌特征;X射线衍射(XRD)和纳米硬度测试给出了金属间化合物合金相及其微观硬度分布.     

压制压力对Ni3Al金属间化合物多孔材料孔结构及抗拉强度的影响

以Ni、Al元素粉末为原料,采用粉末冶金的方法制备Ni3Al多孔金属间化合物。研究了压制压力对Ni3Al多孔金属间化合物孔结构和抗拉强度的影响。研究结果表明,随着压制压力的增大,Ni3Al多孔金属间化合物的孔隙度呈线性减小的趋势;当压制压力达到220MPa以上时,随着压制压力的增大,Ni3Al多孔金属间化合物的最大孔径和透气度减小幅度趋缓;最大孔径是决定透气度大小的主要因素;抗拉强度与压制压力之间的关系式为sb=600(0.06P-41.51)2.45。     

Mo/Ni3Al复合材料的抗氧化性能的研究

本文研究了Mo/Ni₃Al复合材料的抗氧化性能.结果指出,Mo/Ni₃Al复合材料在不同温度下的氧化动力学特征服从抛物线规律.随氧化试验温度升高,氧化增重明显增加.MoO₂在高温下被氧化成MoO₃,对Mo/Ni₃Al复合材料的抗氧化性能具有不利的影响.     

Cr7C3 / Ni3Al 复合材料制备过程中碳化铬的溶解再析出行为

将真空常压烧结方法制得的Cr₃C₂-Ni₂Al 复合焊丝堆焊于碳钢表面。分析表明, 在堆焊过程中, 利用氩弧物理热和Ni-Al 反应热, Ni 与Al 化合反应生成Ni₃Al 金属间化合物, Cr₃C₂ 则发生分解, 除少部分[ C]与[Cr ]固溶于Ni₃Al 基体中外, 大部分反应析出更稳定的Cr₇C₃ 相, 其尺寸取决于堆焊层中不同区域的冷却环境,较为均匀地分布于Ni₃Al 基体中。由于Cr 在Ni₃Al 中的固溶度远大于C , 加之Cr₃C₂ 转化为Cr₇C₃ 也造成部分富余的C , 结果造成在该Ni₃Al 表面强化材料焊层中形成石墨相, 其密度轻、熔点高, 主要偏聚于焊层表层。Cr₇C₃ / Ni₃Al 复合材料的室温、高温硬度远高于传统高温耐磨材料Stellite 合金, 该材料有望成为一种新型的高温耐磨表面强化材料。      

Ni3Al/HAP生物复合材料的制备及其生物相容性

为了制备N i3A l/HAP生物复合材料并评价其生物相容性,将N i3A l/HAP生物复合材料置入大白鼠臀部的肌肉中,在置入材料的第1、3、7 d等不同的时间段取出试样周围的组织进行组织学观察.结果显示,所有动物术后活动正常,进食好,毛色光亮;伤口Ⅰ期愈合,无切口感染,表皮无明显变化;光学显微镜下观察,肌肉组织细胞正常,早期为炎症反应,并逐渐减轻和消失.N i3A l/HAP生物复合材料有较好的生物相容性.     

等离子体源增强磁控溅射沉积Al2O3薄膜研究

采用电子回旋共振微波等离子体源增强磁控溅射沉积氧化铝薄膜。X射线光电子谱和X射线衍射分析表明，在600℃沉积温度下，Si（100）基片上获得了亚稳的具有化学计量配比成分、面心立方结构的γ－Al2O3薄膜。薄膜的折射率为1．7，与稳定的α－Al2O3体材料相当。     

钢表面TiC/Ni3Al复合涂层及其冲蚀性能

采用钨极氩弧焊熔覆技术在钢表面原位合成金属间化合物基复合涂层TiC/Ni3Al。研究了复合涂层的组织和抗冲蚀性能,探讨了涂层的形成及抗冲蚀机理。结果表明:采用钨极氩弧焊熔覆技术在钢表面制得的TiC/Ni3Al复合材料无杂质相,颗粒分布均匀;随着预置层中(Ti+C)含量的提高TiC颗粒的数量增加,材料的硬度提高;涂层与基体之间呈现良好的冶金结合,从熔合线到涂层外表面TiC颗粒的形态逐渐从细小球形转变为等轴状、树枝状;Al、Ni、Fe元素呈梯度变化,而Ti元素主要以TiC颗粒物的形式存在于涂层中。在不同冲蚀角度下复合涂层的冲蚀量均显著小于H13钢和0Cr17Ni7Al钢,表现出优异的抗冲蚀性能。     

Fe3Al金属间化合物的研究

本项目在Ｆｅ３Ａｌ的加工工艺和用合金化改善Ｆｅ３Ａｌ的性能上取得了重大进展。目前已形成了具有不同特性的Ｆｅ３Ａｌ基合金的成分配方系列，以及可以制备各种Ｆｅ３Ａｌ型材和大型铸锭和段坯的工艺路及完整的工艺参数。     

Ti_2AlNb基合金表面磁控溅射Al/Al_2O_3薄膜及扩散处理对其抗高温氧化性能的影响

为提高Ti2Al Nb合金的抗高温氧化性能,在Ti2AlNb合金表面磁控溅射Al/Al2O3薄膜,于真空退火炉内对其进行600℃,1 h扩散处理后,分别在650,750,850℃下氧化100 h。利用XRD,SEM,EDS技术对基体和扩散试样的相组成、微观形貌进行了分析;研究了Al/Al2O3薄膜扩散层的抗高温氧化性能及扩散处理对Al/Al2O3薄膜氧化动力学曲线的影响。结果表明:Al/Al2O3薄膜扩散层的氧化行为受氧离子渗入薄膜运动过程的控制,在高温条件下表层形成连续致密的Al2O3膜,使薄膜扩散层的氧化系数远低于基体,并且次表层的富铝相能有效阻止氧离子扩散通道的形成,减少基体与氧化性气体接触,从而显著提高Ti2Al Nb基合金的抗高温氧化性能。     

磁控共溅射Ni3 Al合金薄膜的微观结构及电阻特性

研究了室温下采用直流磁控共溅射法在抛光玻璃和Si基底上沉积Ni3Al合金薄膜的制备工艺、微观结构和电阻特性.采用SEM、EDX、AFM、TEM等测试分析了不同基底、溅射功率、工作气压等因素对薄膜微观结构、成分比和电阻特性的影响.结果表明:采用大功率混合溅射可以得到多晶态Ni3Al纳米合金薄膜,且呈多层岛状生长.所得薄膜具有良好的导电性,与玻璃相比,在Si基底上的薄膜表面光滑平整,晶粒更小,电阻率略大.然而随着厚度的减小,薄膜的电阻率增加迅速,发生金属向绝缘体过渡的相变,而厚度较大时这种现象不明显,这表明Ni3Al薄膜相变与厚度及晶格中氧含量有关.     

磁控溅射制备镍薄膜热阻温度传感器工艺研究

利用镍薄膜的温度电阻特性以及磁控溅射镀膜技术设计并制备了薄膜热阻型温度传感器，为了达到较好的工作稳定性，设计了多层的复合膜系。文中分析了沉积薄膜的工作压力、电源功率、靶基距、退火温度、退火时间等制备工艺参数对热阻薄膜特性的影响，以及工艺参数对所沉积的镍薄膜的膜厚均匀度和温度电阻曲线，温度电阻系数等传感特性的影响。通过调整实验的工艺参数，最终得到电阻温度性能较好的镍薄膜温度传感器。测试结果表明薄膜传感器在0-250℃之间温度电阻曲线有较好的线性度和稳定性。     

直流磁控溅射制备铝薄膜的工艺研究

采用直流磁控溅射方法，以高纯Al为靶材，高纯Ar为溅射气体，在玻璃衬底上成功地制备了铝薄膜，并对铝膜的沉积速率、结构和表面形貌进行了研究。结果表明：A1膜的沉积速率随着溅射功率的增大先几乎呈线性增大而后缓慢增大；随着溅射气压的增加，沉积速率先增大，在一定气压时达到峰值后继续随气压的增大而减小。X射线衍射图谱表明Al膜结构为多晶态；用扫描电子显微镜对薄膜进行表面形貌的观察，溅射功率为2600W，溅射气压为0．4Pa时制备的Al膜较均匀致密。     

Cu/Al_2O_3复合薄膜的制备及其抗氧化性能

本文在纺织纤维基材表面采用二次溅射沉积法制备了Cu/Al_2O_3复合薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDX)和矢量网络分析仪对室温环境下存放3600h的复合薄膜的表面形貌、元素含量以及屏蔽效能进行了测试,并与相同工艺条件下制备的纯Cu薄膜进行了对比分析。结果表明:与纯Cu薄膜结构的不稳定性相比,由于复合薄膜表层Al_2O_3薄膜的结构稳定性和致密性,Cu/Al_2O_3复合薄膜在保证高屏蔽性能的前提下,具有整体结构的稳定性,表现出了良好的抗氧化性能。     

ZAO薄膜的光电特性与应用前景

综述了ZAO透明导电薄膜的光电特性及其导电机理、制备技术与研究现状,认为ZAO薄膜在平板显示、太阳能电池和低辐射器件领域具有广泛的应用前景,要达到工业应用还需对一些关键问题进行系统的研究.     

铝含量对Ni_3Al基合金IC6E微观组织和力学性能的影响EI

为了确定Ni3Al基合金IC6E中最佳的铝含量,在成分为Ni-14.0Mo-7.2Al-0.025B(质量分数/%,下同)的母合金中,分别加入了四种不同含量的铝(0%,0.4%,0.6%,0.8%),测定了这些合金的室温拉伸和1050℃/90MPa高温持久性能,并采用扫描电镜分析了这些合金的微观组织。综合考虑这些合金的微观组织以及力学性能,确定了在IC6E合金中最佳的铝含量为7.8%。     

溅射工艺对LaNiO3薄膜结构和电性能的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了LaNiO3薄膜.通过后续热处理使薄膜晶化,并用四探针法测量了薄膜的表面电阻率.借助X射线衍射分析、电感耦合等离子体发射光谱、原子力显微镜等手段研究了溅射工艺及热处理温度对薄膜显微结构的影响.实验结果表明,在氧气氛保护下,于550℃处理1h,薄膜晶化.溅射氧分压在10%～25%之间,700℃热处理时可以得到表面光滑致密且电性能较好的薄膜.     

铝基体上沉积硅氧化物薄膜及结合性能研究

以单晶硅片为靶材,高纯Ar和O2分别为溅射气体和反应气体,采用反应磁控溅射法在铝基体上制备了硅氧化物薄膜.由扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)、电子衍射(ED)、X射线能量散射仪(EDX)等表征了薄膜的形貌、结构和组成,通过划痕试验、弯曲试验以及热冲击试验考察了薄膜与基体结合性能.研究结果表明,在Al基体表面制备了表面粗糙度均匀、无裂缝的富硅非晶态硅氧化物薄膜,其中Si和O的原子比为1∶1.57.在经NaOH溶液腐蚀的Al基体上SiOx薄膜具有很强的结合能力,可作为蛋白质芯片的固相载体.     

磁控溅射硅钼薄膜的抗氧化性能研究

用射频磁控溅射法在单晶Si基体上制备了硅钼薄膜,对薄膜进行真空退火处理以及高温氧化实验,借助SEM和X射线衍射仪(XRD)等仪器对退火前后的薄膜以及高温氧化后的薄膜进行了分析。结果表明沉积态的硅钼薄膜为非晶态,高温真空退火使薄膜由非晶态转变为晶态,致密的复合氧化物是硅钼薄膜具有良好的抗氧化性能的主要原因。     

Al2O3/Ni金属陶瓷力学性能和介电性能的研究

以热压烧结的方法制备了Al2O3/Ni金属陶瓷,探讨了Al2O3/Ni金属陶瓷显微结构、力学性能及微波介电性能随Ni粒子含量变化的规律.结果表明,在垂直于压力方向上,Ni粒子有明显的受压拉伸现象;当Ni粒子含量从5%(体积分数)增加至20%(体积分数)时,金属陶瓷中Ni粒子的分布由孤立向部分桥连方式转变.随Ni粒子含量的增加,金属陶瓷致密度略有下降,抗弯强度明显降低.与纯氧化铝陶瓷相比,含20%(体积分数)Ni粒子Al2O3/Ni金属陶瓷的断裂韧性提高了50%左右,达到6.4MPa·m1/2.复介电常数测试结果表明,在8.2～12.4GHz频率范围内,金属陶瓷复介电常数的实部和损耗随Ni粒子含量的增加逐渐上升.当Ni粒子含量达到20%(体积分数)时,由于Ni粒子之间的部分桥连现象而使介电常数虚部在一定频段出现负值.