高温对含氢DLC涂层的微观结构及力学性能的影响

目的 针对含氢DLC涂层热稳定性很差的问题,探究高温下含氢DLC涂层的微观组织变化特征,以及高温对其力学性能的影响。方法 采用等离子体强化化学气相沉积(PlasmaEnhancedChemicalVapor Deposition, PECVD)在S136模具不锈钢表面沉积以Si为过渡层的含氢DLC复合涂层,利用光学显微镜、扫描电镜、拉曼光谱、X射线电子衍射仪、三维轮廓仪研究DLC涂层的微观结构,采用划痕测试仪、往复式摩擦磨损试验机、纳米压痕仪研究DLC涂层的力学性能,并通过LAMMPS软件,利用液相淬火法建立含氢DLC模型,模拟分析经高温处理后涂层的组织变化特征和纳米压痕行为。结果 在400℃、2 h的退火条件下,拉曼谱峰强度ID/IG由未退火的0.7增至1.5,涂层发生了石墨化转变,同时基线斜率下降,H元素析出;XPS结果表明,在此条件下涂层中sp²杂化组织相对增加,氧元素增多,涂层粗糙度增大;在600℃、2 h退火条件下,DLC发生了严重氧化,LAMMPS模拟结果表明,在400℃高温下涂层的分子键长变短,表明sp³杂化组织在高温下吸收能量...     

基于X射线光电子能谱定量分析金刚石自支撑膜高温石墨化

目的针对金刚石红外窗口在高温环境下的石墨化失效问题进行研究。方法使用等离子体电弧发生器对CVD金刚石自支撑膜进行1500～1800℃热冲击实验,双面抛光后,采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对热冲击后的金刚石膜进行表征,着重通过X射线光电子能谱仪(XPS)对键合特征的演变与热冲击温度之间的关系进行分析。结果热冲击后金刚石膜中的石墨主要存在于晶界处,晶界石墨化过程随温度升高而加快,并致使红外透过率损失。在C1s结合能谱峰解析中,对比了一般的双峰拟合与改进的三峰拟合两种方法,通过引入AC成分,解决了双峰拟合中sp~3与sp~2两峰位的结合能差ΔEB不固定的问题。AC成分的出现是由于碳原子没有形成完美的等性sp~3电子轨道杂化方式引起的,主要存在于金刚石膜重构表面以及原子排列紊乱的晶界处,通过对比AC成分与sp~3成分含量之间的固定关系,论证三峰拟合的合理性。根据键合特征演变与红外吸收变化获得的金刚石膜石墨化活化能分别为227 kJ/mol和250 kJ/mol,结果一致性较好。结论晶界石墨化是导致热冲击后金刚石膜红外透过性能损失的主要原因,建立了热冲击温度与红外透过率及sp~2碳含量之间的关系。     

TA1双极板磁控溅射不同过渡层的碳涂层改性研究

目的改善TA1双极板的耐腐蚀性和导电性能,提高转换效率和使用寿命。方法采用多梯度复合涂层思路,利用闭合场非平衡磁控溅射技术,在TA1基体表面制备了Ti/CrN/a-C、Ti/TiN/a-C和Ti/TiCrN/a-C等3种不同过渡层的碳涂层。分别通过扫描电镜、拉曼光谱、光电子能谱、电化学极化测试和表面接触电阻测试分析了碳涂层的表面形貌、成键杂化形式、杂化含量比例、耐蚀性能和导电性能。结果3种不同过渡层的碳涂层与基体结合良好,都呈无定形碳分布,但形貌结构相差较大。其中Ti/TiN/a-C涂层的A_D/A_G值最大,达到4.26,且碳原子中C-sp²杂化含量比例最高,达到79.32%。而Ti/TiCrN/a-C涂层的FWHM(G)最大,达到137.29,且碳原子中C-sp³杂化含量比例最高,达到26.03%。3种不同过渡层的碳涂层与TA1基体相比,耐腐蚀性明显提高,其中Ti/TiCrN/a-C涂层的耐腐性能最优异,动电位和恒电位腐蚀电流密度分别为7.81×10^–7、8.14×10     

沉积温度和退火处理对BCN薄膜结构的影响

采用脉冲激光沉积技术,在Si(100)基片上制备了BCN薄膜,研究了沉积温度和退火处理对BCN薄膜组分和结构的影响。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对制备的BCN薄膜进行了表征。结果表明:沉积温度升高时,BCN薄膜的组分无明显改变。所制备的BCN薄膜包含B—N,C—B和C—N化学键,是由杂化的B—C—N键构成的化合物。真空退火温度为700℃时,BCN薄膜结构稳定;大气退火温度达到600℃时,BCN薄膜表面发生氧化分解,同时有C≡N键形成,表明C≡N键具有较好的高温热稳定性。     

基于有限元方法的硬质合金/Ti/TiC/Ta-c多梯度复合涂层的残余热应力分析

基于有限元方法,通过Ansysworkbench软件分析了硬质合金梯度涂层的热应力缓和机制。比较了单层Ta-c涂层、Ti/Ta-c复合涂层及Ti/Ti C/Ta-c多梯度复合涂层对热应力场的影响。分析了Ti/Ti C/Ta-c多梯度复合涂层中Ti、Ti C、Ta-C层厚度和涂层沉积温度等因素对热应力的影响。结果表明:3种涂层中,等效应力最大值皆出现在最表层的Ta-c层中,且Ti/Ta-c复合涂层所受等效应力最大,为354.74 MPa;单层的Ta-c涂层等效应力值最小,为132.89MPa;在Ti和Ta-c之间增加Ti C过渡层时,等效应力减小为251.76 MPa。Ti C、Ta-C层厚度对热应力的影响较大;涂层热应力随着涂层沉积温度的升高逐渐呈线性关系递增,且随温度的增加,Ta-c层中的sp~3键会向sp~2键转化,转化过程中碳sp~3键释放应力,会使涂层残余应力有所减小。     

Si对新型Fe3Al基-石墨合金组织和力学性能的影响

采用熔炼法制备出新型Fe3Al基-石墨固体自润滑材料,研究Si含量对Fe3Al基-石墨固体自润滑材料的显微组织、力学性能以及干摩擦磨损性能的影响。结果表明：Si可以促进C原子在Fe-Al-C液态合金中熔入及凝固过程中的石墨化,对Fe3Al基体有固溶强化作用。随着Si含量增加,C原子的石墨化作用增强,合金的硬度逐渐降低,抗弯强度逐渐增大;但Si合金超过3.5%（质量分数）时,由于Si在Fe3Al基体中的过多固溶,三点弯曲强度明显降低。研究表明,Fe3Al基-石墨合金具有高的耐磨性能和良好的润滑性能,摩擦因数随着合金中石墨面密度的增大而降低,磨损率随Si含量的增加而减小,其中Si含量为3.5%的合金经过900℃、15 h退火处理后,综合力学性能好,其磨损率仅为QT-500球墨铸铁的1/20。     

DLC涂层

正1 DLC涂层中碳的存在形式有金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管和石墨烯等,不同形态的碳性能迥异。但其中有一种类金刚石薄膜(DLC)材料同时具备了金刚石的硬度和石墨的润滑性,是亚稳的非晶态材料,见图1。按原子轨道杂化的理论,碳原子外壳层电子会分为三种不同的能态,即sp~1(直线型)、sp~2(正三角或层片型,石墨)、sp~3(正四面体,金刚石)三种杂化形式如图2所示。     

低温热处理对Graphit-iC类石墨碳膜组织结构及耐磨性的影响

应用拉曼光谱(Raman)等测试方法分析了不同热处理温度对PVD技术制备的Graphit-iC类石墨碳膜涂层的组织结构、显微硬度、结合强度和磨损率的影响规律.结果表明:随温度升高,涂层发生sp3→sp2结构转变,相对强度比ID/IG增加,石墨化倾向增大;涂层磨损率在25～250℃温度区间内保持较低的水平,当温度继续上升后表面显微硬度及结合力降低,磨损率显著增大,耐磨性降低.     

电沉积Co-Cr3C2纳米复合涂层的热稳定性

研究了电沉积Co-Cr3C2纳米复合涂层的热稳定性.析出相Cr3C2颗粒均匀弥散地分布在涂层中,质量分数大约为30％.600℃以上退火导致涂层当中形成孔隙.400℃以下和600℃以上退火分别有利于Co纳米晶粒沿[002]和[220]方向生长.低于400℃退火可以同时获得优异的耐磨性和高硬度.经低于400℃退火,涂层的摩擦系数达到0.12,而经200℃退火后的涂层的摩擦系数低至0.04.     

硬质合金刀具类金刚石涂层及其性能评价

利用磁控溅射技术在硬质合金刀具表面制备了含纯金属过渡层的类金刚石涂层。采用光学轮廓仪、SEM、EDS、拉曼光谱、显微硬度计和多功能表面性能测试仪对制得的涂层进行了成分和性能等表征。结果表明,在类金刚石涂层和基体之间成功沉积了过渡层,过渡层对样品的性能影响程度不同。通过拉曼光谱分析表明过渡层的金属种类对样品涂层的sp~3键含量影响不大,过渡层元素为Cu和Ag的样品涂层中sp~3键含量略高。通过硬度测试表明涂层的硬度受到的影响也较小,其中过渡层元素为Ti和W的样品硬度较高。通过膜/基结合力测试表明过渡层的金属种类对该项性能影响较大,其中过渡层元素为W的样品表现最好。综合各项表征可以看出,过渡层更多地影响涂层与基体之间的关系,而对涂层本身的性能影响并不大。     

火法气态传输分离混合稀土氯化物

本文以氯化铝作为络合物配体与稀土氯化物形成气态络合物。研究了相邻稀土元素氯化物之间火法分离的可能性，结果表明，二元系分离系数Ｌａ：Ｃｅ＝１２．３０，Ｐｒ：Ｃｅ＝５．７９，Ｐｒ：Ｎｄ＝１．３２；四元系中Ｐｒ－Ｎｄ的分离系数高达Ｐｒ：Ｎｄ＝１．９８．     

螺帽热镦凹模的选材与复合渗强化处理研究

螺帽热镦凹模选用近年研究成功的新型3Cr3Mo3W2V(简称HM1)热作模具电渣钢制造,采用锻热固溶调质预处理、优化热处理工艺与复合渗强化处理新工艺,消除了原HM1电炉钢制常规热处理时该模具的中期失效。     

稀土对ZAlSi12Cu2Mg1陶瓷层性能的影响

通过在Na2SiO2电解液体系中同时添加0．2g／L的Ce^3＋和不同含量的La^3＋以调整电解液组成，研究了Na2SiO3电解液中添加稀土离子对ZAlSi12Cu2Mg1合金微弧氧化陶瓷层相结构和力学性能的影响。结果表明，电解液中添加Ce^3＋和La^3＋，可以显著提高陶瓷层质量，其中添加0．2g／L的Ce^3＋和0．3g／L的La^3＋，所得陶瓷层主要由α—Al2O3、γ-Al2O3、Al2SiO3和非晶相组成，陶瓷层厚为157μm，硬度（HV）为947，经6000r磨损后，ZAlSi12Cu2Mg1合金基体的磨损量为102．2mg，而陶瓷层S1磨损量为19．7mg，仅为铝合金基体的19％。     

在含有饱和LaCl_3的AlCl_3-EMIC中电沉积铝

将氰化镧溶解到AlCl3-EMIC室温离子液体(N=0.667)中,制备氯化镧饱和的AlCl3-EMIC离子液体;采用循环伏安法、计时电流法研究了在饱和LaCl3-AlCl3-EMIC中钨电极上的阴极过程和成核机理;并在不同的电流密度下制备了镀层,利用扫描电镜对镀层表面形貌进行了分析.结果表明:氯化镧的加入使得铝的沉积电位负移,由拟合曲线可知其成核过程为三维瞬时形核,在12 mA/cm2的电流密度下可以获得光滑致密的镀层,氯化镧的加入可以细化晶粒.     

获得高比表面积储氢合金(AB5)的表面处理技术研究

对LaNi4.7Al0.3氟化处理的反应机理、控制反应过程的技术方法、处理前后合金表面结构与性能的变化等进行了深入的研究.结合SEM,EPMA等分析和氢化反应初期活化特性曲线的结果,阐释了氟化处理过程的pH值变化与比表面积变化以及Ni离子溶出现象之间的关系,表明了该方法可达到减少Ni离子流失,增加合金比表面积,同时明显...     

Al3Ti3B中间合金对AZ91D镁合金组织及力学性能的影响

研究了Al3Ti3B中间合金对AZ91D镁合金显微组织及力学性能的影响.通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察发现,Al3Ti3B中间合金能显著减小AZ91D合金的二次枝晶臂间距与晶粒尺寸,在加入0.3%Al3Ti3B时晶粒尺寸就由原来的约260 μm减小至约100μm.伴随着合金晶粒尺寸的减小,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率都明显提高,这主要是由于晶粒细化后能阻碍裂纹扩展的有效晶界增多,晶界强化作用显著;同时,Al3Ti3B中间合金的加入促使溶质均匀分布,使共晶体(α Mg17Al12)形貌发生改变,共晶体尺寸减小,这有利于裂纹切过脆性的共晶体传播,提高合金的变形协调能力.     

水热法制备YF_3:Eu~(3+)发光纳米束及其性能研究

以PEG为表面活性剂,NaF为氟源,在水热条件下合成出均一的YF3:Eu3+发光纳米束,对其结构进行了表征,并对其形成机制进行了初步探讨。XRD分析表明:样品为结晶良好的正交相YF3。透射电镜照片表明:所得样品为直径200nm,长度约800nm的YF3:Eu3+纳米束,该纳米束由直径30nm,长度70nm的纳米晶自组装而成。SAED显示所得样品为单晶结构。荧光光谱表明:在394nm的紫外光激发下,最强发射峰出现在591nm处,对应于Eu3+的5D0→7F1的磁偶极跃迁,发橙红光。     

Recent developments in metastable β strip alloys

The strip producibility, good fabricability, and excellent mechanical properties of β alloys make them useful for a variety of fabricated sheet metal structures on aircraft. TIMETAL 15-3 is currently used for environmental control system ducting on the Boeing 777 and, more recently, has been used on the Airbus A380. For applications that require exposure to higher temperatures, such as the exhaust assemblies, TIMETAL 21S is now used on the Boeing 777, Airbus A340, and various other civil and military aircraft. This paper was presented at the Beta Titanium Alloys of the 00’s Symposium sponsored by the Titanium Committee of TMS, held during the 2005 TMS Annual Meeting & Exhibition, February 13–16, 2005 in San Francisco, CA.     

不同金属离子价态的前驱体制备球形LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的性能比较

利用共沉淀法和控制结晶氧化法在不同条件下分别制备出低价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体,并分别和LiOH·H2O在不同温度烧结合成出球形锂离子正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2.XPS分析表明,制备的高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体其过渡金属Ni、Co和Mn的价态分别是2+,3+,4+,XRD分析表明,高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体比低价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体具有较高的活性,能够在低温下合成出Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,而且制备的产物结晶度高,阳离子混排程度小,具有规整的层状a-NaFeO2结构.充放电实验表明,由高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体制备的Li(Ni1/3Col/3Mn1/3)O2具有优良的充放电性能和循环性能.     

MgCO3对AZ91D镁合金晶粒细化效果的研究

研究了MgCO3对AZ91D镁合金的组织的影响.利用光学显微镜和扫描电子显微镜及其电子探针观察发现,MgCO3加入使得AZ91D镁合金的二次枝晶臂间距与晶粒尺寸显著减小,主要机理是MgCO3加入后反应生成了Al4C3、Al4C3颗粒可以作为Mg的结晶核心.通过在不同温度添加不同含量的MgCO3,在790℃时添加1.0%的MgCO3使AZ91D镁合金达到最佳细化效果.对于AZ91D合金而言,MgCO3是一种良好的晶粒细化剂.