激光熔覆Cr_3Si/g多相涂层耐蚀性和耐磨性研究

以高纯Cr、Ni、Si粉末为原料,采用激光熔覆技术在奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti表面原位合成制备金属硅化物涂层,分析涂层微观组织结构并测量其显微硬度。采用阳极极化方法评价涂层在质量分数为3.5%的Na Cl溶液中的电化学耐蚀性。在室温滑动干磨条件下评价其耐磨性,以失重表征耐磨性。利用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)等手段从显微角度研究涂层的失效行为。结果表明,涂层具有致密的微观多相结构,以Cr_3Si二元金属硅化物为硬质增强相,以Ni基固溶体γ相为塑性增韧基体相。涂层表现出更高的显微硬度。在3.5%Na Cl溶液中涂层形成抗点蚀性能优异的钝化膜,使其具有优异的电化学耐蚀性能。在室温滑动干磨条件下涂层拥有更小的失重以及更稳定的摩擦系数,能够与对磨副GCr15发生更少的粘着,从而表现出优异的耐磨性。     

激光熔覆Cr7C3增强铬镍硅涂层组织与耐磨性

为了提高材料耐磨性,以Cr3C2和0.47Cr-0.50Mi-0.03Si合金粉末为原料,利用激光熔覆制备工艺,在A3钢表面制得了Cr7C3硬质相增强Cr-Ni-Si金属硅化物复合材料涂层;利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪与电子探针等分析了涂层的显微组织,并在室温干滑动条件下测试其耐磨性能。结果表明,硬质颗粒相Cr7C3的加入,显著提高了Cr-Ni-Si金属硅化物涂层的硬度,涂层具有良好的室温耐磨性能。     

激光熔覆Ni31Si12/FeNi金属硅化物复合材料涂层显微组织与耐蚀性研究

以Ni、Si元素粉末为原料,利用激光熔覆技术在A3钢表面制得了Ni_(31)Si_(12)/FeNi金属硅化物复合材料涂层。分析了该涂层显微组织,采用测定阳极极化曲线的方法评价了该涂层在0.5mol/l H_2SO_4水溶液中的耐蚀性能,考察了添加少量合金元素Cr对涂层耐酸腐蚀性能的影响。结果表明:激光熔覆Ni_(31)Si_(12) /12/FeNi金属硅化物复合材料涂层组织由带状Ni31Si12初生相及带间FeNi/Ni_(31)Si_(12)/12共晶组成,涂层表面平整、组织细小、与基体间为完全冶金结合;涂层组织显微硬度在HV650—75O之间,沿层深分布均匀;涂层组织组成相Ni_(31)Si_(12)/FeNi本身具有良好的耐酸腐蚀性能,具有快速凝固成分均匀的显微组织,激光熔覆Ni_(31)Si_(12)//FeNi金属硅化物复合材料涂层在H_2SO_4水溶液中表现出良好的耐蚀性。合金元素Cr的添加进一步提高了涂层的耐酸腐蚀性能。     

奥氏体不锈钢激光熔覆镍基复合涂层高温磨损行为

为了提高奥氏体不锈钢的高温耐磨性能,采用中空激光熔覆技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面制备出以(Cr,Fe)7C3为增强相,-γ(Ni,Fe)固溶体为基体的高温耐磨复合涂层。分别在室温、300℃和600℃时测试了涂层和不锈钢基体的干滑动磨损性能,并讨论了其磨损机理。结果表明,涂层的耐磨性能明显优于不锈钢基体。室温时,不锈钢的磨损机理为粘着磨损,涂层为磨粒磨损;300℃时,不锈钢的磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损,涂层为粘着磨损;600℃时,不锈钢磨损表面出现脆性断裂、塑性变形及严重氧化,涂层表面发生轻微的磨粒磨损和粘着磨损。由于摩擦抛光作用和均匀连续转移膜的形成,涂层在600℃时的耐磨性能高于300℃。     

激光熔敷Ti5Si3/NiTi金属间化合物复合材料涂层组织与高温抗氧化性能研究

以Ti—Si—Ni混合合金粉末为原料,利用激光熔敷技术,在高温、高强钛合金BT9表面制得了以金属间化合物Ti5Si3为强化相、以金属间化合物NiTi为基体的金属间化合物快速凝固高温抗氧化复合材料涂层。在1000℃恒温氧化50小时的试验条件下测试了涂层的抗氧化性及氧化动力学曲线,分析了复合材料涂层及氧化膜的显微组织结构及相组成。     

Ti6Al4V合金激光熔覆复合涂层的摩擦学和高温抗氧化性能研究

为了改善Ti6Al4V合金的摩擦学和高温抗氧化性能,预置Ni Cr/Cr3C2-Al-Si复合粉末,采用激光熔覆技术在钛合金表面制备复合涂层。表征了涂层的显微组织结构,测试了涂层的摩擦学和高温氧化性能,并分析了相关机理。结果表明:涂层由Ti C、Ti5Si3和Cr3Si增强相及γ-Ni/Al8Cr5基体组成,平均显微硬度为750 HV0.5,约为Ti6Al4V(360 HV0.5)合金的2倍。室温(25℃)下,由于涂层的高硬度可有效抵抗塑性变形,涂层表现出较好的耐磨性能;高温(600℃)下,钛合金表面生成氧化膜,呈现自润滑效果,而涂层表面产生裂纹,耐磨性能轻微降低。恒温(800℃)氧化32 h后,钛合金表面发生严重氧化腐蚀,而涂层表面生成致密的Al2O3、Ni O和Cr2O3混合氧化物,有效阻止了氧原子的扩散,高温抗氧化性能约为钛合金基体的8.4倍。     

激光熔覆Al2O3/CaF2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料涂层组织与耐磨性研究

航空航天、热能、电力工业装备中许多在高温腐蚀性气氛条件下工作的摩擦运动副零部件,不仅要求材料具有优异的高温耐磨性与抗氧化性,同时由于高温条件下无法实现外加润滑而必须具有优异的高温自润滑性能。采用先进的表面工程手段在高温结构材料工件表面制备具有优良高温自润滑性能的先进氧化物陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料涂层,是解决上述问题的有效方法之一。本文采用激光熔覆技术上制备出了以氧化物陶瓷Al_2O_3为基、以CaF_2为高温自润滑相的陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料涂层,在干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性能。结果表明,激光熔覆Al_2O_3/CaF_2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料中,具有优异高温耐磨性能及高温稳定性的Al_2O_3以片状初生相形式析出形成连续的基体骨架、而具有优异高温自润滑性能的CaF_2则呈球状均匀分布于基体骨架中之间;摩擦磨损试验结果表明,由于激光熔覆Al_2O_3/CaF_2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料集中了Al_2O_3先进氧化物陶瓷材料优异的高温耐磨性、高温抗氧化性及CaF_2高温自润滑相的优异高温自润滑性能,激光熔覆Al_2O_3/CaF_2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料涂层具有优异的摩擦学性能,同激光熔覆Al_2O_3陶瓷涂层相比,激光熔覆Al_2O_3/CaF_2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料     

钛合金表面激光熔覆（Ti＋Al/Ni）/（Cr2O3＋CeO2）复合涂层组织写耐磨性能

为改进钛合金(Ti6A14V)的耐磨性能,应用脉冲Nd:YAG激光器进行了钛合金表面熔覆(Ti Al/Ni) (Cr_2O_3 CeO_2)复合涂层实验,分析了熔覆层微观组织,测试了熔覆层显微硬度及其在大气环境室温下的摩擦磨损性能。结果表明,熔覆层组织是在细小树枝晶和共晶基体上散布着未熔Cr_2O_3颗粒和白亮球状液析Cr_2O_3,及生成的硬化TiAl陶瓷颗粒增强相。显微硬度明显提高,最高可达1150HV,平均是基材的3～4倍。熔覆层和基材实现良好冶金结合,白亮熔合区宽度为10～20μm。激光熔覆层干滑动摩损的摩擦系数在0．2～0．3之间,磨损率比Ti6A14V标样降低约4～5倍。     

TiAl合金激光熔覆金属硅化物复合材料涂层耐磨性和高温氧化性能研究

利用预涂NiCrSi复合粉末时TiAl合金进行激光熔覆处理，分析了原始TiAl合金和激光熔覆复合材料涂层的耐磨性能和高温抗氧化性能，讨论了磨损和高温抗氧化机理及其与预涂合金粉末成分的关系。结果表明，涂层的滑动磨损和耐磨性能有提高，但当耐磨相体积分数过高时，由于涂层脆性增大，其耐磨性呈下降趋势；涂层在1000℃恒温氧化条件下均具有较好的抗氧化性能，氧化层结构较连续致密，主要由α-Al2O3，TiO2和SiO2组成。预涂NiCr-40％Si混合合金粉末的激光熔覆复合材料涂层具有更好的耐磨性和高温抗氧化性能。     

Si、Al添加对MoFeCrTiW高熵合金涂层组织性能的影响

为了提高材料表面的耐磨性和高温抗氧化性,在Q235钢表面激光熔覆制备了Mo Fe Cr Ti WSixAly(x=0或1且y=0或1)高熵合金(HEA)涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和磨损试验机研究了Si、Al对涂层的组织、相结构、耐磨性及高温抗氧化性能的影响。结果表明,激光熔覆Mo Fe Cr Ti WSixAly高熵合金涂层的主体相均为BCC相,Si、Al的添加均使BCC相的晶格常数减小。当x=0,y=1时,涂层由单一的BCC相组成,组织为细小的树枝晶,但耐磨性较低;当x=1且y=0或1时,涂层中出现少量的金属间化合物,提高了涂层的耐磨性。Mo Fe Cr Ti WSixAly系高熵合金涂层在800℃时的高温抗氧化性能较高,添加Si、Al可进一步提高涂层的高温抗氧化性。     

Cr掩模在硅湿法刻蚀中的应用研究

针对硅湿法刻蚀中常见的SiO2、Si3N4掩模的缺点,提出了以Cr薄膜层为刻蚀掩模的新方法,并进行了相应的试验.试验结果表明,Cr掩模湿法刻蚀技术可用于硅半导体器件的制作.此项工艺为硅湿法刻蚀加工提供了一条新的技术途径.     

Ultra flexible SiGe/Si/Cr nanosprings

The electrical and mechanical properties of Si/SiGe rolled-up nanosprings have been investigated. Micromanipulation has been employed to investigate the mechanical properties. For nanosprings under investigation, a linear dependence between applied force and extention is found until the spring is extended to 91% of its original length, moreover, the springs could be reproducibly extended to more than 180% of their original length. An extremely small spring constant of 0.003 N/m has been determined, which is an order of magnitude smaller than that of the most flexible available atomic force microscope (AFM) cantilever (～10^?2 N/m). Thus, it is expected that these springs can be used as ultra-sensitive force sensors. A simple estimation assuming an imaging resolution of approximately 1 nm is adopted for displacement measurement and reveals that using a nanospring fabricated from a 300 nm wide mesa as a visual-based force sensor, a resolution of 3 pN/nm can be provided. The conductivity of nanospirals was analysed and current densities up to 530 kA/cm² were measured. Structures with metallic wires on top of the mesa structures were successfully employed to activate mechanical movements of the structure.     

Pulsed Overload Tolerance of Si/Cr, Ni/Cr and Mo/Si Thin Film Resistors on Integrated Circuits

The maximum Fusing Voltage (FV) (for 0.1-10 ?s pulses) of Mo/Si, Ni/Cr, and Si/Cr resistors formed on oxidized Si substrates has been experimentally shown to be essentially independent of the following parameters: 1) resistive film material, 2) passivation film material (but a crack-free film is important for Ni/Cr resistors) and 3) the thickness of the oxide fim between the resistor and silicon substrate (0.5-1.5 ?m). The FV depends on the resistor geometry, substrate material, and post fabrication annealing of the resistors. The most commonly used resistor geometry is adequate for use on ICs. The most dramatic change in FV obtained in the study was for resistors formed on glass substrates. The FV was reduced by almost a factor of 2 for 0.1 ?s pulses over that of resistors on Si substrates. Post fabrication annealing resulted in marked increases in FV for each material for the 0.1 ?s pulses but had diminishing effects for 1.0 and 10 ?s. Annealing for times greater than 60 minutes or temperatures greater than 470° didn't result in important further increases.     

双异质外延Si/Al2O3/Si薄膜制作的CMOS器件

报道了利用高真空MOCVD外延生长γ氧化铝的技术和利用SOS CMOS的成熟工艺制作双异质外延Si/γ-Al2O3/Si单晶薄膜以及用其研制Si/γ-Al2O3/Si CMOS场效应晶体管、Si/γ-Al2O3/Si CMOS集成电路的初步结果.     

双异质外延Si/Al2O3/Si薄膜制作的CMOS器件

报道了利用高真空MOCVD外延生长γ氧化铝的技术和利用SOS CMOS的成熟工艺制作双异质外延Si/γ-Al2O3/Si单晶薄膜以及用其研制Si/γ-Al2O3/Si CMOS场效应晶体管、Si/γ-Al2O3/Si CMOS集成电路的初步结果.     

Cr3+,Yb3+,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃中Ce3+和Cr3+离子对光谱性质的影响

研究了 Cr3+ ,Yb3+ ,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃的吸收光谱和荧光光谱性质。通过测定和计算各种 Cr3+ ,Yb3+ ,Er3+ 共掺磷酸盐铒玻璃的光谱参数 ,初步探明了 Ce3+ 和 Cr3+ 离子浓度含量对 Cr3+ ,Yb3+ ,Er3+ 共掺磷酸盐铒玻璃光谱性质的影响。结果表明 ,Ce O2 含量为 2 .8mol- %,Cr2 O3含量为 0 .0 8wt.- %玻璃的光谱性质较好。Ce3+ 离子价态的变化也对玻璃的光谱性质有重要影响。 Ce3+ 离子的存在更有利于对抽运光的吸收和能量的传递。在 Cr3+ ,Yb3+ ,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃中实现了 Er3+荧光寿命达 8m s,受激发射截面为 0 .8× 1 0 - 2 0 cm2的光谱特性 ,为今后该玻璃的激光实验提供了重要参数。     

激光冷却铬原子的3维仿真分析

为了研究铬原子在激光冷却场中的3维表现形式,分析和探讨了铬原子与激光冷却场的相互作用过程,并基于半经典理论的多普勒力和偏振梯度冷却力的3维特性,采用4阶龙格-库塔算法模拟铬原子的3维运动轨迹,同时得到了铬原子的3维落点分布状态,当铬原子束经过激光冷却场后,其发散角变小,速率降低。结果表明,铬原子3维仿真结果与2维情况下的铬原子分布相吻合,并且能提供更全面和丰富的冷却信息。     

Cr~(3+):LiNbO_3晶体的光谱特性

分别用分光光度计和激光感生荧光技术测量了Cr~(3+):LiNbO_3晶体的吸收谱和荧光谱。测得晶体的晶场参数D_q/B=2.49,~4T_2与~5E能级的能量差⊿=114cm~(-1),~4T_2-~4A_2跃迁的发射截面σ_(?)=6.58×10~(-20)cm~2,荧光寿命τ_f=2μs。最后从理论上阐明了Cr~(3+)在LiNbO_3晶体中的能级结构。     

Interactions between ferroelectric BaTiO3 and Si

Ferroelectric BaTiO₃ thin films were deposited on single crystal Si substrates by radio-frequency magnetron sputtering. Bilayer structures of BaTiO₃ thin films, either amorphous on polycrystalline (A/P) or polycrystalline on microcrystalline (P/M), were utilized to reduce the leakage current and to enhance the dielectric constant of the films compared to single polycrystalline and amorphous layer structures, respectively. Relatively lower charge density, determined by the capacitance-voltage measurement on the capacitors with a configuration of Au/ BaTiO/p-Si/Al, was detected for the BaTiO₃ thin film with a structure of P/M. The current-voltage characteristics of the Al/SiO₂(~1.8 nm)/p-Si/Al diodes fabricated on the Si after removing BaTiO₃ layers gave direct evidence of the preservation of the Si surface crystal by using a P/M instead of a A/P structure. This was further confirmed by the Auger electron spectroscopy analysis on the samples.     

4Cr5MoV1Si钢表面激光快速熔凝的组织特征

本文研究了4Cr5MoV1Si钢表面经连续CO2激光快速熔凝处理后的显微组织.结果表明,熔凝区为外延生长的细小胞状晶和胞状树枝晶,成分均匀,碳化物全部熔化,消除了夹杂物,其组织为马氏体,且其中的板条马氏体数量较该钢普通淬火的多.