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。     

退火温度对掺杂W—Re丝组织和性能的影响

研究了退火温度对３种含Ｒｅ量不同的掺杂Ｗ－Ｒｅ丝组织和性能的影响。结果表明：退火温度改变了掺杂Ｗ－Ｒｅ丝的抗拉强度、延伸率、电阻率、弯折及晶粒组织。３种含Ｒｅ量不同的掺杂Ｗ－Ｒｅ丝的抗拉强度随退火温度的提高而降低；在相同退火温度下含Ｒｅ量提高，强度越大。当退火温度升至１６００℃时，３种掺杂Ｗ－Ｒｅ丝的延伸度达到最高值，随着退火温度继续升高，延伸率明显下降。Ｗ－Ｒｅ丝电阻率随退火温度提高和Ｒｅ含量增     

粉末冶金高纯铬和铬合金溅射靶材烧结工艺研究

介绍了不同加工方式对铬靶烧结密度的影响。在机压过程中，采用双向压制，不添任何成型剂和脱氧剂。机压 真空烧结铬环靶材密度为。78％～80％；冷等静压 真空烧结铬板靶材密度大于82％；而经轧制后，铬板靶材密度提高到90％～95％；铬合金靶材采用热压方式，其密度大于98％。通过优化烧结时间和烧结温度等工艺参数，铬环靶材的烧结成本大大降低。     

Ta12W合金表面离子束沉积薄膜与U-Nb合金之间的摩擦性能

采用离子束沉积方法在Ta12W合金表面制备了Sn,In软金属薄膜,Al2O3陶瓷薄膜和In/Al2O3复合薄膜.利用销盘摩擦磨损试验机并结合SEM观察分析了对偶销为U-Nb合金时,试样的摩擦学性能并讨论了摩擦磨损机理.当用SiC对偶进行评价时,Sn,In软金属薄膜降低了Ta12W合金摩擦系数.然而当对偶销改为工程状态的U-Nb合金时,由于用离子束溅射沉积法制备的Sn薄膜太薄、In薄膜与U-Nb合金发生粘着,Sn,In软金属薄膜与In/Al2O3复合薄膜均未降低Ta12W合金的的摩擦系数.当Sn薄膜增加到一定厚度时,摩擦性能得到明显改善.Al2O3陶瓷薄膜与U-Nb合金对偶销摩擦时,与Ta12W合金表面直接摩擦结果一样,由于U-Nb合金容易被磨损而使磨屑转移到试样表面,摩擦系数没有下降.     

真空热压烧结对高纯W-Si合金靶材性能影响

以高纯W-Si合金粉(>99.995%)为原料,采用真空热压烧结工艺制备高纯W-Si合金靶材。研究烧结温度、热压压力、保温时间等工艺条件对靶材密度、微观组织性能的影响。结果表明,烧结温度在1350~1380℃,热压压力25~30 MPa,保温时间1.5~2 h,可制备出相对密度99%以上、平均晶粒尺寸100μm以内的高性能W-Si合金靶材。     

国内外磁控溅射靶材的研究进展

磁控溅射以溅射温度低、沉积速率高的特点而被广泛应用于各种薄膜制造中,如单层或复合薄膜、磁性或超导薄膜以及有一定用途的功能性薄膜等,在科学领域以及工业生产中发挥着不可替代的作用。在介绍磁控溅射原理的基础上,阐述了靶材刻蚀机理,针对传统磁控溅射系统中靶材利用率低、刻蚀形貌不均匀等现状,从改善靶面磁场分布和模拟靶材刻蚀形貌两方面对国内外最新的研究进展进行总结与分析。研究表明,通过改变磁体的空间布置或增加导磁片能有效改善靶面磁场分布,采用适当的运动部件实现磁场和靶材的相对运动能有效扩展靶材的溅射面积,提高靶材利用率。在靶材刻蚀模拟中,通过改变溅射过程中的工艺条件(磁场强度、工作电压等)来研究靶面等离子特性,结果显示靶材刻蚀形貌会随着磁场强度的增加而变窄,靶材刻蚀速率会随工作电压的增大而增大等,这些研究成果对磁控溅射工艺参数的优化具有指导意义。最后,对靶材冷却系统的设计、靶材表面处理等对溅射过程的影响进行了简要展望。     

非晶态Fe－W合金的电沉积方法及耐蚀性能

Ｆｅ－Ｗ合金镀层历来都是采用酒石酸铵体系制备的，本文改用价格低廉的柠檬酸铵为络合剂，通过实验确立了Ｆｅ—Ｗ非晶镀层的最佳电沉积条件．采用阳极极化曲线和浸泡实验测试了非晶镀层的腐蚀行为，对照不锈钢ＳＵＳ３０４，对其耐腐蚀性能进行了评价．     

靶材成分对磁控溅射PTFE超疏水薄膜的影响

目的了解靶材成分对磁控溅射PTFE薄膜性能的影响,以提升PTFE薄膜疏水性能。方法采用射频磁控溅射技术,在玻璃基片上一步制备了透明超疏水聚四氟乙烯薄膜,并研究了不同PTFE靶材对薄膜的影响。利用X射线光电子能谱仪(XPS)、接触角测试仪(Drop Meter)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)分别对靶材和薄膜的性能进行研究。结果两靶材的氟碳官能团含量有明显差异,且靶材1含有CF2O,靶材2中不含。靶材的成分影响了PTFE的溅射率,靶材1的溅射率为靶材2的2倍。相同溅射时间下,靶材不同的薄膜厚度不同,从而表现出不同的静态水接触角。薄膜的疏水性能与薄膜厚度呈现指数关系,最终稳定在170°水接触角平台。同时,溅射过程中,F离子刻蚀到玻璃基底而引入了Na F,但薄膜中Na F和氟碳基团的含量与靶材成分相关。薄膜中Na F的存在,提升了薄膜的F/C比,降低了薄膜表面能,提升了其疏水性能,但降低了薄膜的可见光透过率。结论一步制备透明超疏水聚四氟乙烯薄膜的技术具有广泛应用前景,了解靶材成分对薄膜性能的影响具有重要指导意义。     

磁控溅射Co/AZO纳米复合薄膜的结构及光学性能

利用对靶磁控溅射交替沉积技术在不同Co靶电流下沉积Co/AZO纳米复合薄膜,并对其进行真空退火。研究了Co靶电流对薄膜的结构及光学性能的影响。结果表明,沉积态薄膜晶化程度随Co靶电流增加而降低,未发现Co的相关衍射峰;真空退火后,薄膜结晶性明显改善,0.3 A薄膜中出现了Co纳米颗粒,当Co靶电流增大到0.5 A时还发现了CoO纳米颗粒。UV-Vis光谱显示薄膜透过率随Co靶电流增加而降低,退火后透过率明显提高;光谱中还出现了高自旋态Co2+(d7)电子跃迁的3个特征吸收峰,0.2 A薄膜中尤其显著。     

磁控溅射沉积BC_x薄膜的摩擦学性能

探索具有优良摩擦学性能的BCx薄膜的制备方法具有重要意义,文中采用闭合场非平衡磁控溅射碳化硼靶和石墨靶(纯度均为99.9%)的方法,在38CrMoAl齿轮钢和Si(100)表面沉积BCx薄膜,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱、纳米压入仪、CSM摩擦磨损试验机和X射线光电子能谱仪(XPS)分别分析了BCx薄膜的结构特征、力学性能和摩擦磨损性能,得到了石墨靶电流对碳化硼薄膜结构和性能的影响规律。结果表明:相同的沉积时间内,BCx薄膜的厚度随石墨靶电流的增加逐渐增大,硬度、弹性模量逐渐降低,微观形貌的柱状结构特征越来越明显;增加石墨靶电流可以提高BCx薄膜的摩擦学性能,当石墨靶电流为2.4A时,BCx薄膜的摩擦因数稳定在0.2左右,且具有最佳的耐磨性能。     

磁控溅射法制备SnS薄膜的结构和光学性能

利用磁控溅射法在FTO玻璃上制备了Sn S薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外可见分光光度计对不同溅射参数下制备的Sn S薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能进行研究,确定出制备Sn S薄膜的最优溅射参数。结果表明:溅射功率为28 W,沉积气压在2.5 Pa时,制备出的Sn S薄膜在(111)晶面具有最好的择优取向,薄膜微观形貌呈单片树叶状,晶粒粒径约370 nm,晶粒分布均匀,薄膜表面光滑致密;最优溅射参数下制备的Sn S薄膜的吸收系数可达到105cm-1,比其他方法制备的Sn S薄膜的吸收系数值高,禁带宽度为1.48 e V,与半导体太阳能电池所要求的最佳禁带宽度(1.5 e V)十分接近。     

非平衡磁控溅射离子镀Cu-Nb纳米晶薄膜的微观结构及性能

研究了Nb含量对纳米晶Cu-Nb薄膜微观结构和性能的影响。使用非平衡磁控溅射离子镀技术,在具有(100)晶面的单晶Si基体和玻璃基体上制备不同Nb含量的Cu-Nb纳米晶薄膜,研究Nb含量对纳米晶Cu-Nb薄膜微观结构和性能的影响。将样品置于卧式真空退火炉中进行400 ℃退火,用配备了能量色散X射线光谱仪的场发射扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪和四探针电阻率测试仪等分析了退火前后薄膜的微观结构、力学性能与电学性能。结果表明,沉积态Cu-Nb薄膜表面由致密的纳米晶组成,表面粗糙度最高仅为8.54 nm,且无明显的孔洞和裂纹等缺陷。随着Nb含量的增加,薄膜的平均晶粒尺寸下降5 nm,薄膜的硬度也因细晶强化而有所增加,在靶电流为1.3 A时达到最大值4.9 GPa。退火态样品在硬度、弹性模量、平均晶粒尺寸和表面粗糙度方面与沉积态薄膜相比有较小的变化,Cu-Nb薄膜表现出优良的热稳定性。Nb的加入可有效细化晶粒,达到细晶强化的效果,同时Cu-Nb不互溶的特性使得纳米晶薄膜在高温下也可保持较好的热稳定性。Nb靶溅射电流为0.5 A 时薄膜综合性能最佳,此时沉积态Cu-Nb薄膜的电阻率最低,为3.798×10^-7 Ω/m,硬度和弹性模量高达4.6 GPa和139.5 GPa,薄膜厚度为1050 nm,粗糙度R_a为4.70 nm。     

预合金粉对粉末冶金NiFe18.5Al25合金性能的影响

将元素Ni、Fe和Al粉以摩尔比56.5-18.5-25配料,分别按元素粉末高能球磨(300 r/min, 12 h)、元素粉末直接干混、50%元素粉+50%预合金粉末干混3种方式混料;混料在500 MPa的压力下压制成形,1 280 ℃下烧结;对合金烧结态进行相对密度测定、力学性能检测、X射线衍射分析(XRD)和断口形貌观察.结果表明:50%元素粉+50%预合金粉制备的合金性能最好,密度可达到6.61 g/cm3(相对密度94.8%),烧结态抗拉强度可达到868 MPa,说明元素粉末中添加的预合金粉可以控制烧结过程,提高合金的烧结密度,同时增强合金的力学性能.     

热处理对粉末冶金铝铜合金组织性能的影响

以纯铝和氧化铜粉末为原料,运用热等静压原位合成技术,制备了粉末冶金铝铜合金(Al-4.5%Cu)。研究了固溶和时效工艺对其组织和性能的影响,并分析讨论其作用机理。结果表明,粉末冶金法制备的铝铜合金组织均匀、致密,固溶+时效处理使合金硬度、强度明显提高,塑性和韧性略有下降。经过550℃×11 h固溶+150℃×46 h时效处理,合金的维氏硬度HV为1300 MPa,抗拉强度σb为328 MPa,冲击韧性αk为72.85 kJ.m-2,伸长率δ为6.63%。     

粉末冶金Ti-Al-Mo-V-Ag合金的显微组织与力学性能

通过粉末冶金元素混合法,制备含α及β相的Ti-Al-Mo-V-Ag合金。通过X射线衍射、金相观察、扫描电镜观察及力学性能测试,研究Ag的添加及烧结温度对Ti-5Al-4Mo-4V合金的组织与性能影响。结果表明：Ag的添加能提高粉末冶金Ti-5Al-4Mo-4V合金的的相对密度,改善合金的力学性能;在1250℃下烧结4h后,Ti-5Al-4Mo-4V-5Ag合金的相对密度及抗压缩强度分别达到96.3%和1656MPa。     

AZ31镁合金磁控溅射镀铝膜的性能研究

采用超真空磁控溅射镀膜设备在AZ31镁合金表面进行了铝保护膜的镀覆,利用辉光放电光谱分析和纳米压痕/划痕试验技术,研究了镀层的成分和显微力学性能随薄膜深度的分布。结果表明,铝镀层在镁合金基体表面形成,镀层和基体之间存在混融的过渡层,铝镀层的表面硬度、弹性模量等高于镁合金基体的,并随深度增加而递减,膜层与基体结合良好并表现出一定塑性,镀铝膜有利于镁合金表面防护层的形成。     

Lithium intercalation/de-intercalation behavior of a composite Sn/C thin film fabricated by magnetron sputtering

A tin film of 320 nm in thickness on Cu foil and its composite film with graphite of～50 nm in thickness on it were fabricated by magnetron sputtering.The surface morphology,composition,surface distributions of alloy elements,and lithium intercalation/de-intercalation behaviors of the fabricated films were characterized by X-ray diffraction (XRD),scanning electron microscopy (SEM),electron probe microanalyzer (EPMA),X-ray photoelectron spectroscopy (XPS),inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP),cyclic voltammetry (CV),and galvanostatic charge/discharge (GC) measurements.It is found that the lithium intercalation/de-intercalation behavior of the Sn film can be significantly improved by its composite with graphite.With cycling,the discharge capacity of the Sn film without composite changes from 570 mAh/g of the 2nd cycle to 270 mAh/g of the 20th cycle,and its efficiency for the discharge and charge is between 90% and 95%.Nevertheless,the discharge capacity of the composite Sn/C film changes from 575 mAh/g of the 2nd cycle to 515 mAh/g of the 20th cycle,and its efficiency for the discharge and charge is between 95% and 100%.The performance improvement of tin by its composite with graphite is ascribed to the retardation of the bulk fin cracking from volume change during lithium intercalation and de-intercalation,which leads to the pulverization of fin.     

直流、射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及电学性能分析

为了探索直流和射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及性能差异,进而指导薄膜制备工艺优化。采用直流和射频磁控溅射法在SiO2/Si(100)衬底上沉积不同时间和温度的钌薄膜;通过高分辨场发射扫描电镜、X射线衍射仪、原子力显微镜、四探针等方法研究不同溅射电源下制备的钌薄膜的微观结构和电学性能。结果表明,在相同溅射条件下,DC-Ru薄膜的结晶性优于RF-Ru薄膜;其厚度大于RF-Ru薄膜,满足tDC≈2tRF;其沉积速率高于RF-Ru薄膜,满足vDC≈2vRF。然而,其电阻率却高于RF-Ru薄膜,这主要得益于RF-Ru薄膜的致密度较高,从而降低了电子对缺陷的散射效应。     

添加稀土元素对粉末冶金Ti合金显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段研究了在粉末Ti合金中添加稀土元素对烧结坯的显微组织和力学性能的影响.结果表明,添加稀土元素可以有效提高烧结坯的致密度、室温抗拉强度和延伸率,其中含1.0%Nd(质量分数)的材料致密度达99%,抗拉强度1080MPa,延伸率6%,接近锻造Ti-6Al-4V合金的性能水平,而且制备成本明显降低.稀土元素对致密度的贡献主要归因于在烧结过程中产生瞬时液相,同时稀土元素能够夺取粉末颗粒表面的氧,净化原始颗粒界面,提高粉末颗粒的烧结活性.致密度的提高,Ti合金基体氧含量的降低以及第二相Nd氧化物的存在都有助于材料力学性能的提高.然而含Nd合金的烧结温度应控制在一个合适的范围内,过高的烧结温度将导致瞬时富Nd液相的聚集和元素的偏扩散,以及由于扩散条件改善后的晶粒过度长大,反而不利于材料力学性能的提高.     

Preparation ofAZ91 alloy by powder metallurgy method

Magnesium alloy AZ91 was prepared by powder metallurgy method, and the effect of sintering temperature on the densities and microstructures of the alloys was investigated. The results show that tight control of the sintering temperature within a narrow range around the liquidus level generates structures with high integrity and reduces some of the disadvantages caused by the higher temperatures. The matrix consists of α-Mg grains/cells surrounds by discontinuous precipitates of Mg17Al12 intermetallics which are normally located at the grain boundaries and triple junction.