涂层导体DyBiO_3(DBO)缓冲层的低温制备

通过685～750 ℃之间进行低温成相,在LaAlO3 (LAO)单晶基底上沉积得到了有较大应用前景的涂层导体DyBiO3 (DBO)缓冲层.结果表明:所得的缓冲层c轴取向良好,致密、平整、无裂纹.当温度大于750 ℃时,DBO表面开始变得粗糙.沉积在DBO缓冲层上的YBCO超导层c轴织构的样品,样品表面平整均匀,超导转变温度在90 K左右,临界电流密度大于1 MA/cm2.从工业应用角度讲,低温的缓冲层制备具有极大的经济优势,应用前景更为广泛.     

钇钡铜氧(YBa_2Cu_3O_7)涂层超导用Ni基片上立方织构NiO缓冲层的制备

本研究完成了在具有立方织构的Ni基带上用外延生长法制备NiO缓冲层的工作。用此方法制成的NiO膜具有很强的立方织构 ,其 ( 111)的Φ扫描峰的最大半高宽 (FWHM )值达到 11°。这种NiO膜的形成为进一步溅射沉积具有双轴取向的YBa2 Cu3O7膜奠定了良好的基础     

涂层导体用Ta掺杂CeO_2过渡层的研究（英文）

采用简单的金属有机物沉积方法在自制的Ni-5W基带上成功地制备了Ta掺杂CeO2过渡层。XPS结果表明:在热处理时的还原性气氛中,Ta5+优先于Ce4+被还原为Ta4+,这有利于减少或抑制由于Ce4+被还原而产生的裂纹和孔洞。XRD结果表明除CeO2的衍射峰稍变小外,没有发现新的物相生成,这说明Ta4+部分取代了CeO2晶格中Ce4+的位置生成了Ce0.75Ta0.25O2.Ce0.75Ta0.25O2的ω-扫描和-扫描半高宽带分别是4.38o和6.67o,这表明Ce0.75Ta0.25O2具有良好的面外和面内织构。AES结果表明单层Ce0.75Ta0.25O2的厚度大约为70 nm,在过渡层的表面没有检测到Ni元素,说明该过渡层具有很好的阻止元素扩散的能力。综上说明,Ta掺杂的CeO2过渡层有望成为涂层导体用单层多功能过渡层。     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体的低温X射线衍射研究

测量了氧含量最佳掺杂的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导体的低温X射线衍射。对于最佳掺杂样品,高精度的X衍射可以发现其(013),(103),(113)和(020)等衍射峰的d值的温度关系在Tc=91K附近有细微的异常,同时(103)、(013)和(113)等衍射峰积分强度均在Tc附近出现明显的反常变化。例如,(103)和(013)的峰强度先有所下降,然后又增加,而在Tc处形成一个极小值。衍射峰强度的变化通过Debye-Waller因子反映出晶格振动频率等变化,在此基础上探讨了与CuO2平面有关的声子频率的可能变化。结果说明,即使在非传统的d-波超导体中,晶格振动在Tc附近也可能存在可观测的变化,声子在高温超导机制中究竟起了什么作用值得深究。     

化学气相沉积硬质合金TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN多层涂层的抗氧化性能

对化学气相沉积(CVD)法制备的硬质合金TiN/TiCN/Al2O3/TiN多层涂层试样在600~950℃温度范围内进行了氧化质量增加试验,采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析试样氧化前后相组成及微观组织。结果表明:复合涂层最外层为α-Al2O3时,涂层具有最佳的抗氧化能力;增加TiN/TiCN/κ-Al2O3/TiN复合涂层中TiCN和κ-Al2O3的厚度能大大提高涂层高温抗氧化性。TiN和TiCN涂层经600℃以上氧化后,产物均为金红石结构的TiO2,氧化后TiN/TiCN间的界面消失;经900℃以上氧化时,κ-Al2O3转变为α-Al2O3。     

电泳沉积法在Ni-W基带上制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导厚膜(英文)

研究La0.4Sr0.6TiO3(LSTO)缓冲层和YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导厚膜的低成本制备技术。采用X射线衍射分析LSTO和YBCO膜的晶体取向,利用标准四引线法分析LSTO薄膜的导电性能和YBCO厚膜的超导性能。首先采用金属有机沉积法(MOD)成功在Ni-W基带上制备取向较好、表面光滑致密的LSTO缓冲层;然后采用电泳沉积(EPD)技术制备YBCO超导厚膜。研究电泳沉积电压和沉积时间对YBCO涂层性能的影响。结果表明:138V下电泳沉积35 min所制备的YBCO涂层,临界电流密度可达600 A/cm2(0 T,77 K)。     

(Sm_(0.33)Eu_(0.33)Gd_(0.33))Ba_2Cu_3O_(7-δ)超导体磁通钉扎力的标定

用振动样品磁强计测量了熔融织构(Sm0.33Eu0.33Gd0.33)Ba2Cu3O7-δ+40mol%(SmEuGd)2BaCuO5超导体从65K到87K的等温磁滞回线,外加磁场平行于样品的c-轴,最高达到8T。所有的临界电流密度曲线都显示出第二峰效应。磁通钉扎力Fp不能由一个单一的函数进行标定,结果表明,有两种不同的钉扎机制在超导体中共同作用,一种是由于RE-Ba和RE-RE交换所引起的△Tc型钉扎中心,它主要在高场时起作用,负责样品的第二峰效应,另一种是其中含有(SmEuGd)211粒子所引起的正常相面和点钉扎,它随着磁场的增加很快降为零。     

钇钡铜氧(YBa2Cu3O7)涂层超导用Ni基片上立方织构NiO缓冲层的制备

本研究完成了在具有立方织构的Ｎｉ基带上用外延生长法制和协ＮｉＯ缓冲层的工作。用此方法的ＮｉＯ膜具有很强的立方织构,其（１１１）的Х扫描峰的最大半高宽（ＦＷＨＭ）值达到１１。这种ＮｉＯ膜的形成为进上步溅射沉积具有双轴取向的ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７膜奠定了良好的基础。     

用熔融织构靶制备的YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的微观组织结构

用脉冲激光蒸发熔融织构靶材在SrTiO3(001)单晶基片上制备了YBa2Cu3O7-δ超导薄膜。用X-射线衍射仪、透射电镜和原子力显微镜分别对薄膜的微观结构和表面形貌进行了分析。结果表明,薄膜呈c轴取向,薄膜中产生了一定数量的颗粒状Y2O3杂相,且具有择优取向,而靶材中所含的Y2BaCuO8相却没有在薄膜中形成,沉积温度升高,有利于犤001犦取向的Y2O3的形成,但不利于犤111犦取向Y2O3的形成,与传统的粉末烧结靶相比,用熔融织构靶制备YBa2Cu3O7-δ薄膜可以明显抑制薄膜表面颗粒的形成。     

{001}LaAlO_3衬底上沉积YBa_2Cu_3O_（7-x）薄膜的HRXRD研究

采用脉冲激光沉积技术（PLD）在{001}LaAlO3（LAO）衬底上生长YBa2Cu3O7-x（YBCO）薄膜,并通过极图、摇摆曲线以及倒易空间图谱等高分辨X射线衍射技术（HRXRD）对其微结构进行表征。结果表明,YBCO薄膜的晶粒取向主要为{001}YBCO//{001}LAO,〈100〉YBCO//〈100〉LAO,但还有2%的{001}YBCO//{001}LAO,〈110〉YBCO//〈100〉LAO取向。摇摆曲线结果表明,YBCO的面外取向有一定的漫散（宽度为0.75°）;薄膜面内存在90°±0.65°〈110〉孪晶畴结构,主要是由四方到正交的相变过程中较大的局部应力以及〈100〉和〈010〉方向应力差异引起的。     

异质及过渡界面VN/Ag多层涂层的力学性能及摩擦磨损特性（英文）

利用多弧离子镀技术在Inconel718和Si(100)基体上沉积异质及过渡界面VN/Ag多层涂层,对其在25～700℃的显微组织、力学性能和摩擦学性能进行研究。结果表明:过渡VN/Ag多层涂层的表面粗糙度及平均晶粒尺寸比异质界面VN/Ag多层涂层的明显增大。过渡VN/Ag多层涂层比异质界面VN/Ag多层涂层具有更高的结合力及硬度,两种涂层均可以有效抑制微裂纹的萌生及扩展。两种涂层均具有优异的协同润滑效应,随着温度的升高,摩擦因数降低,但磨损率却急剧增加。两种涂层摩擦表面的物相研究表明:Ag、V₂O₅、Ag₃VO₄和AgVO₃对涂层良好的润滑性能起到至关重要的作用。综上所述,VN/Ag涂层的过渡层界面具有良好的自适应润滑性能,能够适当控制润滑相的扩散速率和释放速率,因此,在解决机械零件的摩擦磨损问题上具有很大的潜力。     

TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN 多层涂层的热稳定性能研究

本文采用化学气相沉积(CVD)在WC-Co硬质合金基体上沉积TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN多层涂层,并进行微喷砂处理.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计、划痕测试仪和往复式摩擦磨损实验机表征涂层的组织结构和性能,通过对比900℃和1 000℃真空退火前后涂层的显微组织结构及性能,研究其热稳定性能...     

α-Al_2O_3层厚度对TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN涂层抗氧化性能的影响

为获得抗氧化性能更为优越的TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN复合涂层,本文采用中温化学气相沉积(MT-CVD)在WC-Co硬质合金基体表面沉积不同厚度α-Al_2O_3层的TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN多层涂层,并在1 000℃下对涂层试样进行氧化实验。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段研究α-Al_2O_3层厚度对TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN涂层抗氧化性能的影响,确定可显著提高涂层抗氧化性能的α-Al_2O_3层厚度,同时探索涂层的抗氧化机理。结果表明:随着α-Al_2O_3层厚度的增加,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN多层涂层试样氧化后质量增量减少,涂层氧化增厚降低。当α-Al_2O_3层厚度为6.5μm时,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN涂层的抗氧化性能显著提高。随着涂层厚度的增加,涂层阻止O向涂层内部扩散及Al、Ti向外部涂层扩散能力增强,抗氧化性能更优越。     

TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN多层涂层的摩擦磨损性能

采用化学气相沉积(CVD)技术在硬质合金表面沉积TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN多层涂层,并对其进行微喷砂处理.采用扫描电镜(SEM)表征涂层的组织结构,利用显微硬度计、纳米压痕仪、划痕测试仪和往复式摩擦磨损实验机(UMT-3)测试涂层的硬度、结合强度和摩擦磨损性能,并与TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiOCN涂层进行比较.结果 表明:TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN涂层的磨损机理主要包括磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损和疲劳磨损.相比于摩擦1h,TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN涂层摩擦2h,剥落增多,且磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损加剧,磨损率增加了33.3％;摩擦3h,涂层磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损进一步加剧,但剥落减轻,磨损率较摩擦2h略有降低.摩擦1h,TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN涂层的摩擦系数(0.33)比TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiOCN涂层(0.39)低;尽管TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN涂层韧性好,疲劳磨损较轻,但磨粒磨损严重,且存在明显剥落,磨损率高,耐磨性较差.     

纳米Al2O3/TiO2多层涂层的低温制备及其性能

采用原子层沉积技术(ALD)在200℃低温条件下将纳米Al₂O₃/TiO₂多层涂层沉积在硬质合金刀具表面。利用扫描电镜SEM、划痕测试仪和三向测力仪以及数控机床等设备,对不同形式的纳米Al₂O₃/TiO₂多层涂层刀具的涂层-基体结合力和切削性能等进行研究。结果表明,基于原子层沉积技术低温制备的纳米多层涂层刀具的涂层-基体结合强度高;涂层层数、涂层沉积顺序及涂层层厚比对纳米多层涂层刀具的切削力有不同程度的影响;纳米多层涂层刀具更适合高速切削,当切削速度大于2.33m/s时,纳米多层涂层刀具的切削力和摩擦因数呈下降趋势,表现出良好的切削性能,其中双层纳米涂层刀具的切削性能更好;在高速切削时,纳米多层涂层刀具表面摩擦因数比普通未涂层硬质合金刀具低,纳米Al₂O₃/TiO₂多层涂层能够有效改善刀具的黏结磨损,减少刀-屑粘黏现象和烫伤现象,能够改善刀具表面的耐磨损性能。     

界面散射对Ni_(80)Co_(20)/M(M=Co,Cr,Ag)多层膜各向异性磁电阻的影响

用磁控溅射方法制备了Ｎｉ８０Ｃｏ２０／Ｍ（Ｍ＝Ｃｏ,Ｃｒ,Ａｇ）多层膜样品系列,Ｃｏ,Ｃｒ,Ａｇ杂质层的标称厚度为０．１ｎｍ,研究了界面散射对多层膜的磁及输运性质的影响．零场电阻率ρ的测量结果表明,对含Ｃｒ样品,ρ随杂质层间距Ｌ的依赖关系能较好的用Ｆｕｃｈｓ－Ｓｏｎｄｈｅｉｍｅｒ（Ｆ－Ｓ）理论描述．而对含Ｃｏ和Ａｇ样品,ρ随Ｌ的依赖关系在Ｌ小于１５ｎｍ时开始偏离Ｆ－Ｓ理论．磁电阻测量表明,含Ｃｒ和Ａｇ样品,各向异性磁电阻Δρ在Ｌ＜１５ｎｍ时随Ｌ的减小陡然下降．对含磁性Ｃｏ元素的样品,其Δρ值在Ｌ＞１５ｎｍ时高于Ｎｉ８０Ｃｏ２０单层薄膜的Δρ值;在Ｌ＜１５ｎｍ时Δρ值随Ｌ呈现振荡变化的趋势．磁性测量表明,三个系列样品的矫顽力Ｈｃ在Ｌ＜１５ｎｍ时都随Ｌ近似直线上升,在Ｌ＞１５ｎｍ后趋于饱和;经４００℃真空退火后Ｈｃ都显著下降．     

Pr掺杂对(Fe_(100-x)Co_x)/Cu多层膜GMR及电磁性能的影响

采用直流磁控溅射法制备Pr_x(Fe_(100-x)Co_x)_(100-x)/Cu多层膜,X射线衍射实验结果表明,稀土元素Pr有促进FeCo、Cu的相分离的作用,热处理提高了薄膜的结晶度;巨磁电阻(GMR)效应测量结果表明,在同样的退火温度下,随着Pr掺杂含量的增加,薄膜的GMR值呈急速下降趋势;随着退火温度的升高,样品的巨磁电阻效应GMR呈现出先增后减小的趋势。随着退火温度的升高,样品的矫顽力随之升高,并可在在550℃时达到4.0437×10~4A/m。     

TiN/TiCN/Al2O3/TiN与TiN/TiCN/Al2O3/TiCNO多层涂层的组织性能比较

目的对比TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN和TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO两种多层涂层的组织性能。方法采用化学气相沉积(CVD)技术在硬质合金基体上沉积TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN和TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO两种多层涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的物相和组织形貌,采用纳米力学测试系统测试涂层顶层的硬度和弹性模量,利用显微维氏硬度计和划痕仪分别测量涂层的显微硬度和结合强度,利用往复式多功能摩擦磨损试验机研究涂层的摩擦磨损性能。结果顶层TiN晶粒为柱状晶,顶层TiCNO晶粒呈细针状。与顶层TiN相比,顶层TiCNO硬度更大,抗塑性变形能力更强。与以TiN为顶层的多层涂层相比,以TiCNO为顶层的多层涂层表面粗糙度、摩擦系数较大,结合强度较低。当磨损只发生在顶层时,耐磨性取决于顶层涂层的性能,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN的磨损体积和磨损率为TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO的1.2倍。当磨损进行到顶层与Al_2O_3层界面时,结合强度对耐磨性也有重要影响,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN的磨损体积和磨损率是TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO的82%。结论与TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN相比,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO的顶层TiCNO硬度较大,抗塑性变形能力强,其顶层耐磨性较好。改善TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO多层涂层表面粗糙度和结合强度将进一步提高该涂层的摩擦磨损性能。     

TiN单层和TiN/Ti(C,N)多层涂层的结构和性能研究

借助XRD、SEM、纳米压痕和划痕仪研究了采用磁控溅射在硬质合金基体上沉积的TiN单层和TiN/Ti(C,N)多层涂层的组织结构和力学性能。研究表明:TiN与TiN/Ti(C,N)多层涂层的晶粒形貌均呈柱状晶结构,而TiN/Ti(C,N)多层涂层形成了TiN、Ti(C,N)交替的调制结构。由于界面强化作用,TiN/Ti(C,N)多层涂层表现出比TiN更高的硬度及与基体更好的结合力。     

微喷砂处理对TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiOCN多层涂层摩擦磨损性能的影响

目的采用微喷砂的方法对TiN/MT-TiCN/Al_2O_3/TiOCN多层涂层进行后处理,研究其对涂层摩擦磨损性能的影响。方法采用化学气相沉积(CVD)的方法在硬质合金基体上沉积多层涂层,并进行微喷砂处理。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征涂层的显微组织结构,利用显微维氏硬度计、纳米压痕仪、X射线应力仪以及划痕仪测试涂层的硬度、应力和结合力,采用往复式多功能摩擦磨损试验机(UMT-3T)研究涂层的摩擦磨损性能。结果 TiN/MT-TiCN/Al_2O_3/TiOCN多层涂层经过微喷砂处理后,表层粗糙度改善,显微硬度提高21.4%,顶层TiOCN的纳米压痕硬度由微喷砂前的36.31 GPa增大至39.32 GPa,摩擦系数降低,磨损体积由微喷砂前的1.95×10~(-3) mm~3增大至2.26×10~(-3) mm~3,磨损率由微喷砂前的1.81×10~(-6) mm~3/(N·m)增大至2.10×10~(-6) mm~3/(N·m)。微喷砂后处理在提高TiOCN顶层硬度的同时,也减薄了TiOCN顶层的厚度,并使得TiOCN层表面出现明显的裂纹,Al_2O_3层的抗塑性变形能力变弱,从而使顶层TiOCN被提早磨穿,Al_2O_3层产生大量磨屑,加剧了磨损,微喷砂后涂层表现出较差的耐磨性。结论微喷砂处理可以有效改善涂层力学性能。但在涂层较薄的情况下,微喷砂处理造成的裂纹和减薄现象会使其整体耐磨损性能下降。