铝的多孔型膜在(NH_4)_2MoS_4水溶液中二次阳极氧化时膜的生长机理 Ⅱ.临界H~ 浓度的数学模型及其验证

由己提出的离子迁移模型推导出在电场助溶作用下膜/溶液界面阻挡层生长速度下降时,即溶液对膜具有溶解作用时的孔中酸化溶液的临界H~ 浓度公式。研究了公式中各因素对V-t曲线参数的影响,实验结果与理论分析相吻合。改进了超薄切片样品制备方法使之适用于观察厚度大于20～30μm的多孔膜的底部结构。超薄切片的透射电镜观察表明,阻挡层厚度与电压成正比,二次阳极氧化后阻挡层厚度增加,但没有出现对应大孔径的孔起源,原多孔膜部份不变,孔中可观察到副反应产生的疏松沉积物,阻挡层中可见到规则的原多孔膜结构单元和孔的痕迹。     

Co和Cu薄膜电学特性和连续性特征的判据

采用离子束溅射沉积了不同厚度的Co膜和Cu膜,利用四电极法测量了薄膜的电阻率,从而得到了Co膜和Cu膜的电导率随薄膜厚度的变化关系。实验结果表明,Co膜和Cu膜的电学特性都具有明显的尺寸效应。比较了同时考虑表面散射和晶界散射的电导理论得到的电导率公式与实验结果,不同薄膜厚度电导率的理论结果与实验结果符合较好。提出了厚度作为金属薄膜生长从不连续膜进入连续膜的一个特征判据,并利用原子力显微镜(AFM)观测了膜厚在特征厚度附近的Co膜和Cu膜的表面形貌。     

金刚石超薄切割砂轮减薄研磨工艺的研究

采用金刚石游离磨料对真空热压烧结后的金刚石超薄切割砂轮毛坯进行研磨减薄,研究了游离磨料的进料方式、砂轮的固定方式、单面研磨时间、铸铁盘转速、磨料粒度、研磨压力等研磨工艺参数对减薄金刚石超薄切割砂轮效果的影响.实验中金刚石砂轮的厚度从0.5 mm减薄到0.38 mm.工艺参数实验结果表明:可以通过调整研磨过程中各项参数,提高超薄切割砂轮厚度尺寸均匀性和降低金刚石超薄切割砂轮的相对翘曲度,实现对金刚石超薄切割砂轮的精密加工.     

贵金属超薄镀层厚度的超声显微测量

超声检测作为一种无损检测技术逐渐被应用到金属镀层厚度的测量中,但在纵波超声的盲区范围内,超薄镀层的超声信号往往会与界面波信号发生强耦合,使得超薄镀层厚度信息难以被直接提取。因此,以超声显微测量为依托,创新出一个超声特征参量—频谱样本熵;并基于软测量的思路,在频谱样本熵和超薄镀层厚度之间建立映射关系,实现对贵金属镀层厚度的准确表征与预测。利用镀层厚度为百微米级的纯银镀金试样进行验证实验,结果表明：基于频谱样本熵的预测模型平均精度可达94.7%,优于传统超声特征分析方法,验证了新型量化表征方法的有效性。     

The influence of size effect of conductivity on the microwave absorption properties of thin Al films

采用中频磁控溅射法制备不同厚度的Al膜。利用直线型四探针法测量不同厚度Al膜的电导率,研究薄膜直流电导率随厚度的变化关系（尺寸效应）;并利用网络矢量分析仪测量Al膜与FR4-epoxy环氧树脂玻璃板复合结构微波吸收率,研究电导率尺寸效应对Al膜微波吸收性能的影响。实验结果表明：薄膜厚度对金属Al膜的电导率产生主要影响;在Al膜和FR4-epoxy环氧树脂玻璃板复合结构中,Al膜电导率变化对复合结构的最大吸收峰值以及吸收峰值对应的Al膜厚度会产生显著影响。实验结果利用传输矩阵方法计算得到了验证。     

高温合金超薄带材成形极限预测模型

为了评估不同理论模型对高温合金超薄带材成形极限的预测能力,通过胀形实验获得不同高温合金超薄带材成形极限曲线。采用Swift-Hill失稳准则、多种韧性断裂准则以及M-K模型,对两种高温合金超薄带材成形极限进行理论预测,并与实验结果对比。结果表明,Swift-Hill失稳准则和传统韧性断裂准则的预测精度较差,不适用于高温合金超薄带材成形极限的预测。通过考虑表面粗化对成形极限的影响修正了Swift-Hill模型,并将修正模型预测结果与Lou-Huh 2012、Hu-Chen 2017准则和M-K模型预测结果进行比较,发现前3种模型对高温合金超薄带材的成形极限具有基本相同的预测精度,且均不超过10%,而M-K模型的预测精度较低。为高温合金超薄带材成形极限曲线的建立提供了有效方法,具有重要的工程应用价值。     

超薄金属膜电磁波传输性能的研究

利用谐振吸收原理和传输线理论分析了超薄金属膜的吸波性能．测量了Al,Ni薄膜的方块电阻及其用于不同厚度泡沫结构的平板反射率,实验结果表明：超薄金属膜结构可以实现谐振吸收;吸波性能由介质材料和金属薄膜共同决定,讨论了超薄金属膜结构中泡沫厚度对吸收峰位的影响,及金属薄膜的方块电阻对吸收峰值的影响。     

铝膜电导率尺寸效应对其微波性能的影响

采用中频磁控溅射法(MFMS)制备不同厚度的铝膜;利用直线型四探针法测量不同厚度铝膜的电导率,研究了铝薄膜直流电导率随厚度的变化关系(尺寸效应);用矢量网络分析仪测量了铝膜与FR4环氧树脂玻纤板复合结构微波吸收率;研究了电导率尺寸效应对铝膜微波吸收性能的影响.结果表明:薄膜厚度对铝膜的电导率有明显影响;在铝膜与FR4环氧树脂玻纤板复合结构中,铝膜电导率的变化对复合结构的吸收率峰值影响不大,但对与吸收峰值对应的铅膜厚度影响显著.利用传输矩阵方法验证了实验结果.     

高温合金超薄带材屈服轨迹的晶粒尺度依赖性研究

为了研究高温合金超薄带材屈服轨迹的晶粒尺度依赖性,通过单向拉伸试验和不同加载比例的双向拉伸试验获得了不同厚度和晶粒尺寸的高温合金超薄带材的实验屈服轨迹。结果表明,随着高温合金带材晶粒尺寸的增大,屈服轨迹整体向内收缩,且形状由椭圆形向方形转变,证明了高温合金带材屈服轨迹存在晶粒尺度依赖性。同时,评估了4种典型宏观屈服准则Mises、Hill48、Barlat89和Yld2000-2d预测不同厚度与晶粒尺寸高温合金带材屈服轨迹的能力,发现Yld2000-2d屈服准则预测精度最高,可以较为精确地描述不同厚度与晶粒尺寸高温合金超薄带材的屈服行为。     

超薄Fe膜吸收率的尺寸效应

研究了超薄Fe膜在可见光波段及红外波段的吸收率随薄膜厚度变化的关系。结果表明,金属薄膜吸收率具有尺寸效应,并具有极大值,对比超薄Fe膜吸收率与其直流电导率的实验结果可知,结构特征变化是导致吸收率尺寸效应的重要原因。     

钛合金表面MoS2-Ti/Cu-Ni-In多层固体润滑膜的制备及其抗微动磨损性能

目的改善钛合金表面抗微动磨损性能。方法利用非平衡磁控溅射技术在钛合金表面沉积MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层固体润滑膜,并与MoS_2-Ti与Cu-Ni-In单层固体润滑膜进行对比。利用扫描电镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、表面轮廓仪对固体润滑薄膜的形貌、硬度、抗微动磨损性能、磨痕形貌进行分析测试。结果所制备的Cu-Ni-In单层膜与MoS_2-Ti单层膜结构致密,与基体结合良好,MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层膜交替结构清晰,结构致密。MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层膜的硬度大于MoS_2-Ti及Cu-Ni-In单层膜,多层膜的平均微动系数为0.06,MoS_2-Ti单层膜的平均微动系数为0.102,Cu-Ni-In单层膜的平均微动系数大于1.0。在12 000个微动循环周期后,测得MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层膜的最终磨损总量为0.045 mm~3,Cu-Ni-In单层膜的最终磨损总量为37.79 mm~3,MoS_2-Ti单层膜的最终磨损总量为0.296 mm~3,即多层膜的抗微动磨损性能较Cu-Ni-In单层膜改善了2个数量级,较MoS_2-Ti单层膜改善了5倍以上。结论 MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层膜中的多个界面对单层晶粒生长起到了阻挡作用,从而致使交替结构中的单层晶粒得到细化,Cu-Ni-In膜的引入延缓了MoS_2-Ti膜的剥落及其转移,增加了不锈钢球与多层膜间第三体的润滑及减磨效果,多层膜表现出了优异的抗微动磨损性能。     

激光化学气相沉积(连载之二)

介绍了激光化学气相沉积的基本原理,较详细地讲述了制备金属薄膜、金刚石薄膜、类金刚石薄膜、氢化非晶硅薄膜、化合物半导体薄膜及绝缘体薄膜等所用的激光器、工艺参数以及薄膜的性能.     

TiAlBN多元膜的性能与组织结构研究

采用电弧离子镀技术、TA5钛合金靶沉积TiAlBN薄膜，研究了这种多元膜的显微硬度、高温氧化性能和组织结构，结果表明：这种多元膜具有优于TiN膜的显微硬度；不同于TiN膜的显微组织，其最显著的特征是存在一些细小的钛滴；双靶工作状态下，这些钛滴与膜之间的融合效果较好，膜层表面孔隙较少；薄膜具有TiN的面心立方结构，与TiN膜相比，具有更加明显的择优取向趋势。     

氧化物功能薄膜材料的研究新进展

氧化物薄膜材料在很多领域中发挥着重要的作用。对各种氧化物功能薄膜材料进行了较为系统的综述，重点评述了透明导电氧化物薄膜、超导氧化物薄膜、磁性氧化物薄膜的研究状况和最新进展。文中最后指出了氧化物功能薄膜材料存在的问题，并展望了它的发展前景。     

纳米高频软磁薄膜材料研究进展

由于高频软磁薄膜材料具有巨大的应用前景因此获得了人们广泛的关注。对纳米合金软磁薄膜、纳米软磁颗粒膜、多层膜以及图形化薄膜进行了分类综述,分别介绍了各类薄膜的制备方法、化学成分、微观结构特点和高频物理性能,并对影响其性能的主要因素进行了讨论。由于纳米高频软磁薄膜材料相对于传统磁性材料具有显著优势,所以纳米合金软磁薄膜有望取代铁氧体作为制作高频磁性器件的主要应用材料。由于纳米软磁颗粒膜、多层膜以及新兴的图形化薄膜具有材料结构设计和物性剪裁的自由度,因此将是今后的重点研究方向。     

GNiCr40Al3Ti合金表面Cr-DLC、CrAlN和CrN薄膜在去离子水环境中的摩擦磨损性能

目的 在去离子水环境中,研究GNiCr40Al3Ti合金表面制备的铬掺杂类金刚石(Cr-DLC)、氮化铬铝(CrAlN)和氮化铬(CrN)等薄膜的摩擦磨损性能。方法 在GNiCr40Al3Ti合金表面采用离子源辅助非平衡磁控溅射制备Cr-DLC薄膜,采用多弧离子镀技术制备CrAlN薄膜和CrN薄膜。利用冷场发射扫描电镜、拉曼光谱仪和X射线衍射仪,对薄膜的微观结构和形貌进行分析。利用显微硬度计、摩擦磨损试验机、白光干涉扫描轮廓仪等,对薄膜的硬度、摩擦磨损性能、磨痕二维轮廓等进行研究。结果 在10 h连续的去离子水环境摩擦过程中,CrN薄膜的平均摩擦系数最低,仅为0.17,比GNiCr40Al3Ti合金的摩擦系数降低了54%。与GNiCr40Al3Ti合金相比,其表面制备的Cr-DLC、CrAlN和CrN薄膜在去离子水环境摩擦条件下都减小了磨损体积,其中,CrN薄膜表现出最好的耐磨性,磨损体积为0.017 mm³,仅为GNiCr40Al3Ti合金磨损体积的0.18%。Cr-DLC薄膜与CrAlN薄膜的耐磨性不及CrN薄膜,主要是由薄膜的微观结构造成的,Cr-DLC薄膜的柱状疏松结构造成薄膜过早的被磨穿,CrAlN薄膜中存在的Cr相引起薄膜硬度降低,从而降低了抗剪切的能力。结论 在去离子水环境中,CrN薄膜具有最低的摩擦系数和最佳的耐磨性。     

激光化学气相沉积(连载之一)

本讲座介绍了激光化学气相沉积的基本原理,较详细地讲述了制备金属薄膜、金刚石薄膜、类金刚石薄膜、氢化非晶硅薄膜、化合物半导体薄膜及绝缘体薄膜等所用的激光器、工艺参数以及薄膜的性能.     

类金刚石碳薄膜的高温摩擦学研究进展

现代工业的迅猛发展迫使愈来愈多的机械零部件需要在高温下运转,因此高温润滑材料的匹配发展至关重要。在摩擦表面沉积固体润滑薄膜是降低高温下机械装备的摩擦与磨损,提高其使用寿命和可靠性的有效手段。近年来,类金刚石碳(Diamond-like carbon,DLC)薄膜的高温摩擦学得到了广泛研究,并取得了一些重要的进展。大量研究表明,通过适当的元素掺杂可以显著提高DLC薄膜的高温摩擦学性能。首先分别综述了纯碳DLC薄膜、含氢DLC薄膜、Si掺杂DLC薄膜、金属元素掺杂DLC薄膜、元素共掺杂DLC薄膜的高温摩擦学研究进展。通过总结文献中的数据,绘制了各种DLC薄膜的摩擦系数随温度的变化曲线,进而确定了各种薄膜的有效润滑温域。在此基础上,提出了几种有望实现宽温域连续润滑的DLC薄膜新体系,并分析了DLC薄膜的高温润滑失效机理,强调了分子/原子的热扩散和薄膜的热应力在DLC薄膜高温润滑失效中的作用。最后,从提高DLC薄膜自身的高温摩擦学性能和提高DLC薄膜与基材的高温结合性能两个方面,对今后亟待开展的研究工作进行了展望。     

常用碳基固体润滑薄膜的研究现状与展望

首先从碳基固体润滑薄膜的应用需求与成本效益出发,探讨了研究碳基固体润滑薄膜的迫切要求和重要意义,然后对类金刚石(DLC)薄膜、类富勒烯(FLC)薄膜及石墨烯薄膜三类最常用的碳基固体润滑薄膜的研究现状进行了较详细的介绍。其中,重点介绍了DLC薄膜的三种减摩抗磨机理,探讨了掺杂元素改性对DLC薄膜硬度、摩擦系数和磨损率等多个方面的影响,并指出外部因素(基体材料、过渡层和应用环境等)对DLC薄膜性能的重要作用。探讨了掺氢、掺氟和掺氮对FLC薄膜构性转变和摩擦学性能的影响。总体来说,氟掺杂导致FLC结构变化,并显著改变薄膜硬度;掺氮会诱导类富勒烯微结构的增加;掺氢FLC薄膜热处理后可达到超润滑状态。总结了石墨烯薄膜制备工艺的发展、石墨烯基复合薄膜的摩擦学性能和石墨烯薄膜在不同基体材料的应用。最后,指出了碳基润滑薄膜领域亟待解决的关键难题,并对未来的研究方向做出了预测。     

激光化学气相沉积(连载之三)

本讲座介绍了激光化学气相沉积的基本原理,较详细地讲述了制备金属薄膜、金刚石薄膜、类金刚石薄膜、氢化非晶硅薄膜、化合物半导体薄膜及绝缘体薄膜等所用的激光器、工艺参数以及薄膜的性能.