粉末冶金W/Re合金靶材的显微结构及磁控溅射沉积性能

为了研制高品质W/Re合金靶材,采用机械混料、压制成形和真空烧结致密化工艺路线制备了纯钨及铼含量分别为1%、5%、10%(质量分数)的钨/铼(W/Re)合金,测试了W/Re合金的致密度、晶粒度及晶粒取向、磁控溅射沉积等性能。研究表明,W/Re合金致密度及纯度均随Re含量增加而逐渐提高,而晶粒逐渐细化。W/10%Re合金靶材晶粒尺寸主要介于10~40μm之间,W/Re合金晶粒随机分布,并未出现明显的择优取向,且其中小角度晶界(10o)达85%以上,非常适用于磁控溅射镀膜。随着磁控溅射沉积压力的提高,W/Re合金薄膜的晶粒尺寸逐渐细化,镀膜表面平整程度逐渐提高,薄膜的厚度呈逐渐增加的趋势。镀膜在40.5o、58.6o、73.5o附近出现分别属(110)、(200)和(211)晶面的衍射峰,且随着沉积压力的升高,(110)晶面衍射峰逐渐减弱,而(200)晶面衍射峰则稍有增强。纯W靶材由于致密度及纯度偏低,而且晶粒较粗大,无法磁控溅射出完整理想的薄膜。     

DD9镍基单晶高温合金均匀化过程中铼、钨扩散系数计算及变化趋势研究

铼(Re)与钨(W)作为镍基单晶单晶合金均匀化过程中扩散最慢的元素,其扩散系数对于均匀化处理制度的制定起着决定性作用.建立了适用于单晶合金均匀化处理溶质元素扩散模型,利用此模型及实测数据计算出Re、W分别在1290、1325、1340、1345℃下的扩散系数.结果 显示,由于没有晶界的促进,单晶试样中Re的扩散系数明显...     

添加微量TiC对制备细晶粒钨合金组织的影响

以纳米级Ti C和商用W粉为原料,采用放电等离子烧结法制备细晶粒钨合金,研究了Ti C粉末的添加量对细晶钨合金组织的影响。结果表明,引入的Ti C弥散分布于钨晶界上,阻碍了烧结过程中W颗粒的聚集长大,起到细化钨晶粒的作用。随Ti C含量提高,该种细化作用越明显,且密度也有所增加;当Ti C添加量为0.5wt%时,获得了致密度高达97%,而晶粒尺寸仅为5μm的细晶粒钨合金。     

放电等离子烧结的Ta-W合金的组织和性能研究

以钽粉、锡粉为原料,采用放电等离子烧结技术制备了含钨量为2.5%、5. 0%和7. 5%(质量分数)的钽钨合金。借助于拉伸试验、扫描电镜、显微硬度计和X射线衍射检验了钽钨合金的显微组织、力学性能、致密度及断口形貌。结果表明,部分钨固溶于合金中,随着钨含量的增加,钽钨合金的晶粒减小,硬度升高,相对致密度下降,抗弯强度、抗拉强度和屈服强度先升高后下降。     

纳米强化片状W/Co/C复合粉末的制备与烧结体性能

采用高效球磨细氧化钨、扁平片状W粉、碳黑、钴及适量晶粒长大抑制剂等为原料,通过碳辅助氢还原制备质量分数20％纳米钨强化片状W/Co/C复合粉末,于低压真空烧结炉中在1 410℃的温度下一次碳化烧结,制备了含片状晶WC-10％Co(质量分数)硬质合金,研究了质量分数20％纳米W的引入对合金烧结致密化及其性能的影响.对不同...     

线能量密度对电子束增材制造W-Ni-Fe合金致密化过程的影响

采用粉床型电子束增材制造技术制备了90W-7Ni-3Fe高比重钨基合金,研究了不同的线能量密度对合金的显微组织及致密化过程的影响。结果表明:电子束增材制造成形的90W-7Ni-3Fe合金的组织由W颗粒和Ni-Fe固溶体粘结相组成,粘结相内溶解了一定量的W,随着线能量密度的增大,粘结相的含量及其内部W的含量增大;在不同的线能量密度下合金的致密化过程略有不同:在低的线能量密度下(0. 24 J/mm),合金的致密化过程主要是钨颗粒的粘结,随着线能量密度的升高(0. 3～0. 75 J/mm),出现了W颗粒的重排和W在Ni-Fe固溶体里的溶解-析出,随着能量密度继续增大(1. 0 J/mm),出现了一定量的钨颗粒的熔化和低熔点元素Ni、Fe的挥发,且随着钨在粘结相中的含量升高,合金的固溶强化作用增强,显微硬度相应提高。     

AKS-W合金及其铼效应

铼能够同时提高钨、钼、铬的强度和塑性 ,人们把这种现象称为“铼效应”。添加少量 ( 3 %～ 5 % )的铼能够使钨的再结晶起始温度升高 3 0 0℃～ 5 0 0℃。用铼把含有铝、钾、硅的钨 (AKS -W )合金化 ,能够获得具有特殊性能的钨 (牌号BA)。为了保证铼在原料中的均匀分布 ,以铼酸铵的形式加入铼 ,使固态钨粉与液态铼酸铵的体积比为1:1,把坯料进行高温烧结 ,达到合金成分的完全均匀化。铼含量为 3w/%～ 5w/%的AKS -W合金具有良好的可加工性能 ,能够生产出微米尺寸 ( 13 μm～ 70 μm )的细丝。铼含量不超过 5w /%时 ,AKS -W合金的二次再…     

W-Ni-Fe合金微观组织与冲击性能研究

在不同混料时间相同烧结工艺下制备了两件钨合金。采用金相显微镜、扫描电子显微镜以及能谱技术对两件钨合金的微观组织以及成分进行了表征,并对其进行了冲击性能测试。微观组织观察表明两件钨合金晶粒形貌、尺寸差别不大,钨颗粒晶粒尺寸介于10⁵0μm。微区成分测试表明两件样品钨颗粒微区成分基本相同,而粘结相区差别较大。混料时间较长的钨合金粘结相区W元素含量较高,Ni、Fe、Co元素含量较低;而混料时间较短的钨合金微区成分正好相反。冲击韧性测试表明混料时间较长的钨合金冲击韧性明显降低。冲击断口显示混料时间较长的钨合金粘结相区撕裂棱较短,而混料时间较短的钨合金粘结相区撕裂棱较长。     

TiNiW合金微观结构与相变特性研究

采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了添加钨对钛镍形状记忆合金显微组织与相变行为的影响。研究结果表明,TiNiW_(0.3)和TiNiW_(0.5)(原子分数)合金组成相为母相B2和析出相Ti_2(Ni,W);TiNiW_3和TiNiW_6(原子分数)合金组成相为母相B2、析出相Ti_2(Ni,W)以及富W固溶体相W-s,其中,Ti_2(Ni,W)相扫描电子形貌呈现不规则颗粒状,长条状以及栅栏状,W-s相电子形貌呈现不均匀颗粒状,团簇长大且均匀弥散分布于基体中;同时,添加钨使铸锭晶粒细化,产生了细晶强化与固溶强化效应,屈服强度和硬度随钨含量的增加而提高。850℃保温15min固溶处理后,TiNiW合金冷却/加热过程的相变类型为A→M/M→A,且随钨含量的增加,相变温度范围逐渐宽化,相变温度下降,且降低速率逐渐趋缓。     

微量Re对93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能及微观组织的影响

采用经高能球磨的超细93W-4.9Ni-2.1Fe预合金粉末，并添加少量的Re，经压制，烧结制取试样。研究Re对93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能和微观组织的影响。用机械式拉力试验机测量试样拉伸强度，用扫描电镜观察试样拉伸断1：3的形貌，用金相显微镜对试样显微组织进行测试分析。结果表明：当添加0％-0．8％Re（质量分数，下同）时，随着Re添加量的增加，合金的相对密度稳定在99．43％～99．49％，烧结样品延伸率从不加Re时的26．47％降至0．8％Re时的14．71％，合金的抗拉强度由不加Re时的1025MPa增加到0．8％Re时的1142MPa，合金拉伸断口收缩率由不加Re时的20．45％降至0．8％Re时的10．91％；随着Re含量的增加，合金中W晶粒的穿晶解理断裂的比例增加，而粘结相延性断裂的比例减少；随着Re含量的增加，合金中W晶粒尺寸明显减小，由不加Re时的40μm-45μm减小到添加0．8％Re时的20μm-25μm。     

共溅射制备稀土镱掺杂Zr基非晶合金薄膜

Zr基非晶合金的实际应用受到材料本证脆性以及苛刻的制备条件的阻碍,这与其缺乏滑移剪切带和有限的非晶形成能力密切相关。因此,本文通过磁控共溅射成功制备了稀土镱(Yb)掺杂Zr基非晶合金薄膜,采用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)、能谱分析(Energy dispersive spectrometer,EDS)、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)和接触角测试仪等测试手段研究了(Zr₄₈Cu₄₄Al₈)_1-xYb_x(x.at%)合金的非晶形成能力及薄膜性能与稀土掺杂浓度的关系。结果表明：掺杂Yb原子浓度为9.37 at%时合金体系具有最强的非晶形成能力。随着稀土Yb溅射功率的增加,XRD低角度出现的预峰逐渐消失,膜层由单相Zr基非晶演变成双相非晶,特别是当功率大于50 W时XRD中出现新的非晶衍射峰,该衍射峰强度随功率增加而增强,因此获得单相Zr基非晶薄膜层的最佳掺杂功率为10 W,此时膜层中稀土元素均匀分布。同时,非晶薄膜表面粗糙度随Yb靶溅射功率增加出现极值点,30 W时薄膜对应的接触角为104.9°,呈现疏水性能。因此,稀土Yb掺杂对Zr基非晶形成能力和薄膜性能产生了显著影响。     

双靶磁控溅射沉积Cu-W薄膜组织结构特征及其演变(英文)

采用双靶磁控溅射沉积Cu-W合金薄膜,通过XRD、TEM和HRTEM等方法分析沉积薄膜组织结构及其演变规律。在沉积初期,Cu-W薄膜呈非晶态,随着沉积过程的进行,在溅射粒子的轰击下已沉积薄膜逐渐晶化并形成类调幅结构,从而在沉积完成的微米级Cu-W薄膜中呈现表层为非晶态、底层为晶态的层状结构。采用Vegard规则对类调幅结构的固溶度进行计算,Cu-13.7%W薄膜是由固溶度分别为11%W和37%W的Cu(W)固溶体及纯Cu相组成;Cu?14.3%W薄膜是由固溶度分别为15%W和38%W的Cu(W)固溶体及纯Cu相组成;Cu-18%W薄膜是由固溶度分别为19%W和36%W的Cu(W)固溶体及纯Cu相组成。     

Dependence of characteristics of LaB6 films on DC magnetron sputtering power

Lanthanum hexaboride(LaB₆) thin films were deposited on glass substrate by DC magnetron sputtering technology, and the AFM, XRD and scratch tests were used to characterize the deposited films. Influences of sputtering power on the microstructure and the bonding strength between the film and substrate were investigated. AFM observation proves that the dense films are obtained, and the surface roughness is below 4.3 nm. The LaB₆ film shows the crystalline structure with the grain less than 100 nm. The XRD pattern identifies that the crystal structure of the films is in accordance with that of bulk LaB₆, and the (100) crystal face is dominated. The average grain size decreases firstly and then increases with increasing power, and reaches the minimum of 40 nm when the sputtering power is 44 W. Moreover, the intensity of peaks in XRD pattern increases firstly and decreases afterward with increasing power. When the sputtering power is 50 W, the peak intensity reaches the maximum, showing an intense relationship between the power and crystal structures. The scratch test shows that interface bonding strength of the film/substrate is higher at the power of 44 W than the others, due to the formation of the nanosized crystals and their improved surface energy.     

脉冲频率对HiPIMS制备TiN薄膜组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

为探究脉冲频率对通过高功率脉冲磁控溅射制备TiN薄膜组织力学性能的影响,选用Ti靶和N2气体,采用反应磁控溅射技术通过改变高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)电源脉冲频率在Si(100)晶片上制备不同种TiN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜(SEM)对所制薄膜晶体结构和成分、表面和断面形貌进行分析,利用纳米压痕仪对薄膜的硬度和弹性模量进行表征,并计算H/E和H^(3)/E^(2)。结果表明,高离化率Ti离子轰击促使薄膜以低应变能的晶面优先生长,所制TiN薄膜具有(111)晶面择优取向。薄膜平均晶粒尺寸均在10.3 nm以下,随着脉冲频率增大晶粒尺寸增大,结晶度和沉积速率降低,柱状生长明显,致密度下降,影响薄膜力学性能。在9 kHz时,TiN薄膜的晶粒尺寸可达8.9 nm,薄膜组织致密具有最高硬度为30 GPa,弹性模量374 GPa,弹性恢复为62.9%,具有最优的力学性能。     

Microstructure and magnetron sputtering properties of tungsten target fabricated by low pressure plasma spraying

Planar and rotary tungsten targets were fabricated by low pressure plasma spraying (LPPS). Relative density, oxygen content by mass, microstructure, micro-hardness and ultimate tensile strength (UTS) of LPPS tungsten targets were all influenced by vacuum pressure. Compared with 1.3 × 10⁴ Pa and 6.5 × 10⁴ Pa, a vacuum pressure of 3.9 × 10⁴ Pa was optimal for preparing high-quality tungsten targets. Oxygen content by mass, porosity, average grain size, micro-hardness and UTS of LPPS target fabricated under 3.9 × 10⁴ Pa were about 0.18%, 2.8%, 0.9 μm, 377.8HV_0.025 and 201.1 MPa, respectively. Electron backscattered diffraction (EBSD) from the LPPS sample (fabricated under 3.9 × 10⁴ Pa) showed that proportions of 〈001〉, 〈011〉 and 〈111〉 oriented grains were 10.6%, 21.0% and 12.3% of the total, respectively. The tungsten target possessed excellent magnetron sputtering performance since most tungsten grains with a size <1.0 μm were irregularly distributed without preferred orientation. Rapid sputtering and uniform thinning on the surface of LPPS tungsten targets took place with nano-scaled sputtering pits being formed during magnetron sputtering. Smooth and continuous tungsten thin films with thickness about 320 nm can be deposited by magnetron sputtering from the LPPS samples. XRD spectra of tungsten thin films with body centered cubic structure showed that the intensity of the (110) diffraction peak was much higher than those of the (200), (211) and (220) peaks.     

磁控溅射SiNx 薄膜的表面动态演化行为

采用射频磁控溅射法在石英玻璃和不锈钢基底上沉积SiNx薄膜,以SEM和AFM观察薄膜的表面形貌,检测粗糙度和颗粒度大小对薄膜表面形貌动态演化进行量化表征。结果表明:石英玻璃基片SiNx薄膜较不锈钢基片薄膜更为均匀致密,且颗粒更为细小;真空退火处理有利于细化SiNx薄膜颗粒,减小其表面粗糙度;在溅射功率为125～175W范围内,SiNx薄膜颗粒平均直径高达41.0nm,其rms以及颗粒度在75W时受氩气溅射压强的影响大。     

定向沉积法对Nd2Fe14B薄膜形态和磁性能的影响

采用直流励磁性溅射法制备Nd2Fe14B稀土磁薄膜。通过对衬底预热，在溅射过程中持续动态加热并保湿10min，实现定向沉积。主要考虑了该方法对薄膜磁性能的影响。结果表明薄膜取向度良好，有明显柱状生长迹象。薄膜矫顽力大磊提高，H1/HII比值改善。在预热湿度200℃逐渐加热到500℃并保湿10min时，薄膜磁性能最佳。     

离子源对中频反应磁控溅射AlN薄膜结构和性能的影响

采用离子源辅助中频反应磁控溅射技术在单晶硅及硬质合金基体上沉积AlN薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、薄膜结合强度划痕试验仪等对薄膜结构及性能进行表征,着重研究了离子源对中频反应磁控溅射AlN薄膜结构和性能的影响.结果表明:离子源的辅助沉积有利于AlN相的合成,当离子源功率大于0.7 kW时,AlN沿(100)晶面择优取向明显,当离子源功率为1.3 kW时,所沉积膜层有向非晶化转变的趋势.同时,随着离子源功率的增加,所沉积的AlN薄膜致密度和膜、基结合力均显著提高,而膜层沉积速率和硬度则呈先上升后降低的规律.     

Structural transformation of FePt nanocomposite films during annealing and its effects on magnetic properties

Fe100-xPtx(x=30at.%-60at.% ) nanocomposite films were deposited on natural-oxidized Si(100) substrates by magnetron sputtering. The as-deposited films were annealed between 373 and 1073 K. In situ X-ray diffraction shows that the FePt nanocomposite films undergo a phase transformation from a disordered FCC phase to an ordered L10 phase between 673 and 773 K. The coercivity is 306 kA·m-1 whiles the average grain sizes is about 10 nm in the optimized FePt alloy film sample annealed at 673K. The adjustable coercivity and fine grain size suggest that this FePt nanocomposites system is suitable as recording media at extremely high areal density.     

反应磁控溅射法直接制备光催化纳米TiO2薄膜

通过优化直流反应磁控溅射沉积工艺,在氩气和氧气气氛中溅射高纯钛靶,在玻璃和不锈钢衬底上直接低温沉积出具有锐钛矿结构的TiO2薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和表面轮廓仪分析发现,当氧的体积分数在5%～20%之间变化时,制得的TiO2薄膜是致密的锐钛矿结构,具有典型的锐钛矿相(101)、(004)、(112)、(211)、(220)的晶面特征峰,薄膜的晶粒尺寸随着氧含量的增加逐渐减小,其生长速率最快可达到68nm/min。在紫外光的照射下分解甲基橙实验表明,所制备的薄膜具有良好的光催化分解有机物的能力。