阶段离子束辅助法制备基频减反膜

在研究阶段离子束辅助制备方式对薄膜性质影响的基础上,采用电子枪蒸发及离子束辅助沉积制备了氧化铪及氧化硅单层膜,采用阶段离子束辅助沉积及全程非离子束辅助沉积制备了基频减反膜。测量了所有样品的弱吸收、残余应力和激光损伤阈值。结果发现,相对电子枪热蒸发制备的样品,离子束辅助沉积的单层膜具有大的弱吸收、低的激光损伤阈值,且张应力减小,压应力增加;阶段离子束辅助沉积制备的减反膜剩余应力变小,弱吸收稍微增加,激光损伤阈值从10.91 J/cm²增加到18 J/cm²。分析表明,离子束辅助沉积在引入提高样品激光损伤阈值有利因素的同时,也引入 了不利因素,阶段离子束辅助沉积在引入有利因素的同时,有效减少了不利因素的引入,从而提高了样品的激光损伤阈值。     

高能离子束辅助沉积制备钛纳米膜

用离子束溅射沉积和高能离子束辅助沉积方法制备了具有择尤性的钛纳米薄膜,并采用原子力显微镜、X射线衍射仪和俄歇电子谱仪研究了试样表面预处理、离子束流和温度等离子束工艺参数对钛薄膜结构的影响。结果表明：离子束溅射沉积的钛膜在[002]和[102]晶向上呈现出明显的择尤生长现象,并分别在该两个晶向上表现出纳米晶型和非纳米晶型结构;当用高能离子束辅助沉积时,[102]晶向择尤生长现象消失,且钛膜的结构对束流变化较为敏感,束流较低时,钛膜为纳米结构且择尤生长现象减弱,而束流增加时晶粒长大,择尤生长现象叉增强。另外钛膜容易受到氧的污染,并随辅助离子强度增加而增强。     

双离子束溅射技术制备带通滤光片

研究了采用双离子束溅射沉积技术、以沉积时间作为膜厚控制手段制备带通滤光片的工艺。简要介绍了离子束溅射系统的基本工作原理和膜厚控制技术,描述了分别在K9玻璃和有色玻璃上制备由多层Ta2O5和SiO2薄膜组成的滤光片以及短波通和长波通的工艺过程,最后测试并分析了由短波通和长波通组成带通滤光片的光学性能。实验结果表明,采用双离子束溅射技术,以沉积时间作为膜厚监控手段能够制备出具有优良光性能并满足应用设计要求的带通滤光片。     

WS2固体润滑膜轴承试验分析

在水介质中对内、外圈沟道表面均溅射有WS2固体润滑膜的2套深沟球轴承6214(1套轴承滚动体为钢球,另1套轴承滚动体为陶瓷球)分别进行了试验。试验后分解检查发现,2套轴承的滚动体表面虽然都形成了WS2转移膜,但钢球表面的WS2膜优于陶瓷球表面的WS2膜。     

IBAD制备WS_2-Ag固体润滑膜长期存储后的摩擦磨损性能

采用离子束辅助沉积技术在9Cr18轴承钢材料上制备掺杂Ag的WS_2固体润滑膜,并将该膜层在室内环境(温度为18~25℃,空气相对湿度为30%~50%)中保存8年。通过摩擦磨损试验机(MS-T3000)、场发射扫描电子显微镜、三维形貌仪及XPS检测保存前、后的WS_2-Ag固体润滑膜样品的摩擦磨损、表面形貌、三维形貌、成分及化学态。结果显示:贮存后的WS_2-Ag膜层内部氧含量的增加,膜层中Ag元素和少量W元素的氧化,以及S元素的损失,导致膜层摩擦磨损磨痕形貌出现了层状或者块状剥落;贮存后的WS_2-Ag复合固体润滑膜耐磨寿命有较贮存前的250 min缩短了103 min,仍然具有较好的固体润滑性能,其中Ag掺杂抑制了WS_2的潮解,提高了其抗氧化性能,大幅度延长了固体润滑膜的性能和寿命。     

离子束辅助真空电弧沉积Zr-Ni-N薄膜的研究

采用多弧离子镀技术在高速钢和单晶硅基体上制备Zr-Ni-N复合薄膜,研究了低能氮离子束对Zr-Ni-N涂层结构、表面形貌和硬度的影响。研究表明:用低能氮离子束辅助真空电弧沉积Zr-Ni-N膜,ZrN结构在(111)晶面出现一定的择优取向,并对Zr-Ni-N膜层有一定的强化作用,膜层表现出较高的显微硬度。     

碳离子束注入辅助蒸发低温沉积DLC薄膜研究

采用碳离子束注入辅助蒸发技术低温沉积了DLC薄膜,对薄膜沉积的工艺参数进行了优化,并对该薄膜的摩擦学行为进行了探讨。研究发现:碳离子束注入辅助蒸发技术沉积的DLC薄膜在离子量为3.0×1017ions/cm2,沉积率为0.1nm/s时具有最小的摩擦因数(<0.1);电流为2.0mA比3.0mA条件下所沉积的DLC薄膜表面光滑;磨损试验后,DLC薄膜的表面只有轻微磨损的痕迹。     

离子束增强沉积薄膜的摩擦磨损行为与结构分析

采用离子束增强沉积（IBED）技术在不锈钢1Cr18Ni9Ti衬底表面生长氮化钛薄膜以及氮离子注入,进行了干滑动摩擦磨损试验与组织结构电镜分析,表明增强沉积膜较离子注入具有更高耐磨性能。     

固体润滑剂MoS2溅射技术

本文讨论目前应用广泛的溅射工艺,特别是应用于沉积MoS2、WS和PTFE固体润滑的溅射技术.溅射MoS2膜试验结果表明,固体润滑特性直接受选择的溅射参数(功率、密度、压力、溅射蚀刻、直流偏压等)和底材温度、表面化学性质、外形以及摩擦试验时环境条件的影响.电子显微镜和其他表面灵敏的分析手段表明,溅射MoS2膜的形态和化学性质的组合变化直接影响膜的结合强度和摩擦性质,薄的溅射润滑膜只有在选择了合适的溅射参数和被镀工件的材料时,才能可靠使用.附图1幅,参考文献2篇.     

热障涂层制备技术研究进展

随着燃气涡轮发动机进口工作温度的提高,热障涂层技术受到了广泛的关注.综述了热障涂层研究及应用中的几种主要制备技术,包括等离子喷涂、电子束物理气相沉积、离子束辅助沉积、化学气相沉积等.介绍了上述几种制备技术的沉积原理,分析了各自的特点,并从涂层显微结构、涂层寿命、应用范围等方面进行了对比,认为离子束辅助沉积和化学气相沉积技术在未来高性能新型热障涂层制备中具有较大的发展潜力.     

基体偏压对真空脉冲过滤弧沉积TiN涂层表面粗糙度的影响

采用离子束辅助真空脉冲过滤弧沉积技术,在硬质合金基体上制备了TiN涂层。对涂层的物理性能和机械性能进行了分析,利用XRD、SEM分别对不同基体偏压下沉积涂层的相组成和表面形貌进行了分析与观察,利用光学轮廓仪对涂层表面轮廓和表面粗糙度进行了测量,分析了基体偏压对TiN涂层表面粗糙度的影响。     

Ag、Ta元素对MoS2抗氧化性影响的研究

用离子束辅助沉积方法（IBAD）制备MoS2-Ag和MoS2-Ta复合膜以及MoS2膜。用XPS分别检测在相对湿度100%室温环境下存放45天和室温去离子水浸泡158h以及在430℃加热1h后的三种膜中Mo、S元素的电子结构。数据表明：掺有Ag、Ta元素的MoS2复合膜抗氧化特性远优于同种工艺条件下制备的纯MoS2膜。     

近红外消偏振反射镜的设计与制备

设计并制备了一种在45°斜入射条件下使用的金属Ag消偏振反射镜,这种反射镜可以实现对目标波长810nm和850nm光线的反射,并保持线偏光的偏振方向和偏振消光比。为了消除s和p两偏振分量的分离,在金属Ag膜层上方添加了介质多层膜结构,并利用软件对膜系的结构进行了优化,设计结果的能量和相位特性满足目标需求。介质多层膜选用TiO2和SiO2分别作为高、低折射率材料,薄膜的制备采用了离子束辅助沉积工艺,并利用石英晶体振荡监控膜层厚度。得到了消光比达到10000∶1以上的样品,实现了光学薄膜器件对能量和相位的控制,满足了偏振编码空间光通信试验的需求。     

纳米球形WS_2颗粒对PTFE基固体润滑粘结干膜的改性研究

在PTFE基膜系中加入适当比例的纳米球形WS2颗粒,获得了不同性能的固体润滑粘结干膜,通过对膜层显微硬度、膜层附着力以及摩擦学性能的测试,筛选出一种性能较优的膜系.结果表明:在PTFE基膜系中增加适当比例的纳米WS2球,可以有效地减小膜层的磨损率,提高膜层的耐磨损寿命;但是当纳米WS2球添加比例较高时,未能充分分散的纳米球团聚体可能增加膜系中的磨粒磨损效应,使得膜层的摩擦因数波动变大,膜层的磨损率也增大,从而降低膜层的耐磨损寿命.通过不同应力条件下的寿命试验,初步建立了该种膜系的摩擦寿命模型,可用于预测该膜层在使用条件下的寿命或开展加速寿命试验.     

不同衬底对离子束辅助沉积TiCxNy膜力学性能影响的研究

用离子束辅助沉积（IBAD）技术在TC4钛合金和9Cr18、GCr15钢基体上形成了TiCxNy膜,TEM观察发现膜均呈多晶结构,都具有（111）、（200）和（220）择优取向。AES和XPS分析进一步证实,TiCxNy膜呈含氧配置。膜的硬度和摩擦特性与N含量有关,总的趋势是N的含量过高,其硬度与摩擦性能均下降。在本试验条件下,以注入量3×1017ions／cm2的辅助剂量最佳。干摩擦表明膜的抗氧化性能优良,能有效抑制基体在摩擦过程中氧化膜的形成。又由于膜的硬度高,润滑性良好,各种基体的磨损特性都得到了显著改善。     

表面改性非球面碳化硅反射镜的加工

为了获得高质量光学表面的非球面碳化硅(SiC)反射镜,对碳化硅反射镜表面改性技术以及离子束辅助沉积(IBAD)Si改性后的非球面碳化硅反射镜的加工技术进行研究。首先,简要介绍了碳化硅反射镜表面改性技术以及本文所采用的离子束辅助沉积(IBAD)Si的改性方法。然后,通过采用氧化铈、氧化铝以及二氧化硅等各种抛光液对离子束辅助沉积(IBAD)Si的碳化硅样片进行抛光试验。试验结果表明氧化铈抛光液的抛光效率较高,使用二氧化硅抛光液抛光后的样片表面质量最好。最后,在上述实验的基础上,采用计算机控制光学表面成型（CCOS）技术对尺寸为650mm×200mm的表面改性离轴非球面碳化硅(SiC)反射镜进行加工,最终的检测结果表明离轴非球面碳化硅(SiC)反射镜实际使用口径内的面形精度（RMS值）优于λ/50（λ=0.6328μm）,表面粗糙度优于1nm（Rq值）,满足设计技术指标的要求。     

离子束溅射制备“日盲”紫外诱导透射滤光片

对“日盲”紫外诱导透射滤光片进行了理论设计与分析,并分别优化了离子束溅射法沉积ZrO2、SiO2和Al薄膜的工艺.利用反射与透射光谱反演获得了ZrO2和SiO2薄膜的光学常数,并由JGS1/SiO2/Al/SiO2/air (SAS)样品的变角度椭偏光谱反演精确获得了Al薄膜的光学常数.在此基础上,采用离子束溅射沉积方...     

时间监控离子束溅射沉积光学薄膜的厚度修正

通过单层和多层膜的实验模拟,研究了离子束溅射沉积速率和沉积时间的关系。在溅射镀膜的初始阶段,对于Ta2O5,沉积速率随时间增加而增大;对于SiO2,沉积速率随时间先显著地增加,随后逐渐地减小。结果表明,通过对高、低折射率各层的监控时间进行补偿,即可实现光学薄膜厚度的精确监控。     

SiC和WS2颗粒协同改性铜/聚酰亚胺树脂基复合材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金法制备了总质量分数为20％SiC与WS2的铜/聚酰亚胺树脂基复合材料,WS2和SiC质量比分别为1:3,3:5,1:1,5:3,3:1,研究了固体润滑剂WS2与增强相SiC质量比对复合材料微观形貌和摩擦磨损性能的影响.结果表明:当WS2与SiC质量比为3:5时,复合材料中开始形成以WS2颗粒为核、SiC颗粒...     

聚焦离子束再沉积修正方法的元胞自动机验证

利用聚焦离子束技术加工微结构时,由于溅射过程的再沉积效应,难以获得较为陡直的侧壁,对于高深宽比微结构尤甚。为优化聚焦离子束的加工工艺,提出一种单像素线辅助溅射刻蚀方法,对非陡直侧壁进行局部刻蚀修正,以期改善再沉积现象,提高侧壁陡直度。采用元胞自动机算法,对该方法应用于溅射过程时各参数对刻蚀结果的影响进行了数值模拟,获得了V型截面侧壁的修正效果,指出实际加工中局部刻蚀修正的位置选择存在着侧壁再沉积改善和离子束斑扩展之间的矛盾。聚焦离子束刻蚀实验验证了该方法的有效性,确定了局部刻蚀修正的最佳位置,在刻蚀宽度100 nm的圆环微结构时,沟道侧壁的校正效果较好,获得了深宽比为3∶1的沟槽结构。该方法可为相似微结构再沉积现象削弱提供技术支持。