衬底材料对Ti膜形貌及结构的影响

使用电子束蒸发法在抛光Mo、石英和单晶硅衬底上沉积Ti薄膜,并用SPM、XRD及SEM对衬底及薄膜的表面形貌和微观结构进行了分析。结果表明:Ti膜的表面形貌和微观结构受衬底材料影响较大。抛光Mo衬底上的Ti膜表面有微小起伏,断面处发现Ti膜先在衬底形核,后以柱状颗粒的形式竖直向上生长;抛光石英衬底上的Ti膜表面平整,颗粒与界面清晰可见,在界面处有一层等轴晶;粗糙度最低的单晶硅基片上沉积的Ti膜表面反而最粗糙,通过XRD分析发现有TiSi_2的峰存在。     

氮分压对钕铁硼表面直流磁控溅射沉积AlN/Al防护涂层结构和性能的影响

采用直流磁控溅射在钕铁硼表面沉积AlN/Al双层防护薄膜来提高磁体的耐腐蚀性能.先在基体表面沉积纯Al薄膜,然后沉积外层AlN薄膜.沉积AlN薄膜时,改变氮气分压,研究氮分压对薄膜结构和耐腐蚀性能的影响.结果显示,AlN纳米颗粒形成于内层Al结晶体表面.氮氩分压比为1:1时,钕铁硼表面形成了更致密的AlN/Al薄膜.膜基界面存在元素的互扩散和冶金结合.氮氩分压为1:1的AlN/Al防护薄膜具有最好的耐腐蚀性能.     

掺Ti量对类金刚石薄膜机械性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术,通过改变Ti靶溅射电流,在不锈钢衬底表面沉积了不同掺Ti量的类金刚石薄膜(Ti-DLC),研究了掺Ti量对薄膜的显微硬度、弹性模量、膜/基结合强度、断裂韧性及摩擦磨损行为的影响。结果表明:DLC薄膜掺杂Ti后,硬度明显提高,且随着Ti靶溅射电流的增大,薄膜硬度先增加、后降低,Ti靶溅射电流为1.5A时,薄膜硬度最高;掺杂适量的Ti,可以明显改善DLC薄膜的膜/基结合强度和断裂韧性,并能明显降低DLC薄膜的摩擦系数。     

TiAlN/CrN多层膜的组织结构及耐蚀性机理

目的研究Ti AlN/CrN多层膜及Ti AlN、Cr N单一膜层的微观组织和电化学性能区别,分析不同结构薄膜材料的耐腐蚀性影响因素。基于电化学参数、组织结构和腐蚀形貌特征,为开发新型腐蚀性薄膜提供理论依据。方法采用多弧离子镀方法,在316不锈钢基底上先沉积150 nm Cr薄膜作为过渡层,然后交替沉积Cr N薄膜和Ti AlN薄膜,制备单层厚度为10 nm的Ti AlN/CrN多层膜。作为对比,制备单一Ti AlN、CrN薄膜。通过SEM、XRD表征薄膜断面形貌、组织结构,并分析耐蚀机理,结合极化曲线和阻抗谱对三种涂层进行电化学性能分析,最后对涂层进行浸泡腐蚀试验。结果 Ti Al N/Cr N纳米多层膜为面心立方结构,呈现共格外延生长,且呈(200)择优取向。纳米多层膜的动电位极化曲线测量结果与不锈钢基体和单层薄膜相比,其腐蚀电位正移为-0.36 V,腐蚀电流密度降低为0.501μA/cm~2,极化电阻为120 kΩ·cm~2。阻抗谱试验结果表明,相比较于单层膜和基体,Ti Al N/Cr N多层膜的CPE值最低,为29.83×10~(-6)Ω~(-1)·cm~(-2)·sn,n值为0.922,电阻为1.50×1~06Ω·cm~2。腐蚀形貌分析可得出,多层薄膜腐蚀后表面形貌与沉积态涂层形貌最为接近,认为其具有较高的耐腐蚀性。结论纳米层状结构改变了单一薄膜的原始生长模式,抑制了粗大柱状晶的生长,减小了薄膜的固有缺陷、晶粒尺寸,对薄膜的耐蚀性有正面积极的作用。     

金刚石自支撑膜衬底制备AlN薄膜的性能

采用射频磁控反应溅射法在金刚石自支撑膜衬底上沉积了AlN薄膜,XRD结果表明得到了（002）面择优取向的AlN薄膜;AFM的表面形貌结果显示薄膜表面平整,晶粒均匀,表面粗糙度为2.97 nm。XPS分析结果表明,离子剥蚀2.1 nm后Al/N原子百分比接近于1∶1;结合红外透过曲线和纳米力学探针测试,表明AlN薄膜在1500～800 cm-1波段对金刚石膜有约14%的增透作用,其平均硬度为21.5 GPa,平均弹性模量为233.3 GPa。     

AIN薄膜的离子反应镀工艺优化及分析

利用高纯氮气和铝,采用离子反应镀的方法,在石英玻璃衬底上成功制得AlN薄膜.正交设计优化结果表明:AlN薄膜最大沉积速率达到0.81μm/min,其相应的工艺参数为:蒸发电压225V,轰击电压70V,轰击时N2气压为1.5999Pa.X-射线衍射、原子力显微镜、近红外光谱、拉曼光谱对薄膜进行了分析,证明了AlN薄膜的存在.     

常压干燥法制备过程中衬底类型对二氧化硅气凝胶薄膜形貌的影响

采用常压干燥法,在Ti、SiO₂、GaN、Al和Si 5种衬底上制备二氧化硅气凝胶薄膜,研究衬底类型对二氧化硅气凝胶薄膜形貌的影响。通过XPS法检测二氧化硅气凝胶薄膜与衬底之间的界面结合。采用椭偏仪结合反射光谱拟合的方法对二氧化硅气凝胶薄膜的折射率进行测量。通过原子力显微镜和场发射扫描电镜对二氧化硅气凝胶薄膜的表面及截面形貌进行观测。结果表明,二氧化硅气凝胶薄膜的形成会导致Al衬底表面Al-O中心峰产生0.07 eV的偏离,以及Ti衬底表面Ti 2p_3/2中心峰0.43 eV的偏离。这表明Al衬底和Ti衬底与二氧化硅气凝胶薄膜之间形成了某种化学键。同时,折射指数测量显示,Ti衬底表面形成的二氧化硅气凝胶薄膜折射指数最低(1.17),平均孔隙率(63.8%)比硅衬底表面形成的二氧化硅气凝胶薄膜孔隙率(57.2%)要高。衬底类型对二氧化硅气凝胶薄膜形貌的影响与不同衬底的亲水性有关。由于Ti衬底亲水性最佳,更多的颗粒在Ti衬底表面形核和长大,导致其上制备的二氧化硅气凝胶薄膜具有更大的表面粗糙度,以及更大的颗粒和孔径。     

CVD金刚石膜热沉表面金属化

提出一种金刚石膜热沉表面金属化新工艺。该工艺采用Ti Ni Au体系和电子束真空镀膜方法 ,并经过金刚石膜预处理和后续低温真空热处理获得了良好的结合性能。研究表明 :预处理对金属层和金刚石膜的结合强度影响显著 ,结合强度由原来的 1 4 0MPa提高到 48 9MPa ;金刚石膜 Ti Ni Au经过 1 0 0次从 2 0 3K到 42 3K冷热循环 ,金属和金刚石膜之间没有发现脱膜现象。XRD进一步证实 :经过后续 673K× 2h低温真空热处理 ,Ti 金刚石膜界面形成TiO和TiC。Ti和金刚石膜之间的扩散与反应产物不仅取决于反应温度 ,还和金刚石膜表面状态有关     

氯化非晶态硅膜的制备方法、结构及光学性质初探

利用保持在0℃的液态SiCl_4在负压状态下的快速蒸发所提供的气态SiCl_4与适当比例的氢气混合后,在加有射频功率的两平板电容器之间进行等离子体反应.利用此法获得厚度为数千至数万埃的氯化含氢非晶态硅膜.为使薄膜附着坚牢,衬底须保持在200℃以上.     

Ni /Ti 多层膜界面状态优化分析

目的减小Ni/Ti多层膜表面粗糙度,提高Ni/Ti多层膜对中子束的反射率。方法采用离子束辅助沉积设备沉积Ni/Ti周期性多层膜,通过不同抛光时间和不同离子能量轰击对多层膜界面进行清洗抛光;采用反应溅射法,在镀Ti层时使用氢气和氩气混合气为工作气体,将H原子掺入Ti层以改变晶粒结构而影响多层膜界面状态。结果随着辅助离子源功率的增加,Ni/Ti多层膜的表面粗糙度增加;在合适的离子能量下,随着抛光时间的不断增加,Ni/Ti多层膜的表面粗糙度逐渐减小。Ti层中掺H的Ni/Ti多层膜比未掺H的多层膜表面粗糙度小,界面更加清晰。结论低能量的离子轰击条件下,适当的抛光时间能对多层膜实现较好的抛光效果。Ti层中掺入H原子,抑制了Ni原子与Ti原子的扩散,减小了Ti膜层晶粒大小,从而抑制了表面粗糙度的增加。     

工艺参数对电子浴辅助阴极电弧源法合成AIN薄膜的影响

介绍了一种应用电子浴辅助阴极电弧源法合成AIN薄膜的新方法。研究了N2流量、阴极偏压、工作气压等工艺参数对合成AIN薄膜质量的影响规律,结果表明,随N2流量的增加,AIN薄膜的质量得以提高,当N2流量达到30mL.min^-1时,可合成较纯净的AIN薄膜;阴极偏压主要影响合成薄膜的结晶状况;此外,基体材料本身及其表面状况也对合成薄膜的质量有一定影响。     

Wettability of pure Ti by molten pure Mg droplets

The wetting behavior of molten pure Mg droplets on pure Ti substrate, a crucial phenomenon in the design of Mg matrix composites reinforced with Ti particles, was investigated by the sessile drop method. The contact angle was measured in high-purity argon (99.999%) at 1073 K. In particular, the effects of two important parameters on the contact angle were evaluated: Mg evaporation during the wetting test; and surface oxide film of the substrate. The calculation method to estimate the modified contact angle involved taking the morphological changes of the droplet outline due to the evaporation into consideration. By changing the thickness of the surface oxide films on the Ti substrate, it was possible to examine the wettability and the chemical reactions at the interface between the solidified Mg drop and the substrate were investigated by scanning electron microscopy–energy dispersive X-ray spectrometry analysis. At the initial wetting stage, a large contact angle with 95–110° was obtained, which depended on the reduction of TiO₂ surface films by Mg droplets. When the molten Mg contacts an area of pure Ti after reduction, the contact angle suddenly decreased. The equilibrium value at the stable state strongly depended on the surface roughness of the Ti plate.     

Mo电极上磁控反应溅射AlN薄膜

采用射频反应磁控溅射法在Mo电极上沉积了AlN薄膜.研究了溅射气压、靶基距、溅射功率、衬底温度及N_2含量等不同工艺条件对AlN薄膜择优取向生长的影响.用XRD分析了薄膜的择优取向,用原子力显微镜、高分辨场发射扫描电镜表征了薄膜的形貌.实验结果表明,靶基距和溅射气压的减小,衬底温度及溅射功率的升高有利于AlN(002)晶面的择优取向生长.氮氩比对AlN薄膜择优取向生长影响较小,N_2≥50%(体积分数)时均可制得高c轴择优取向的AlN薄膜.经优化工艺参数制备的AlN柱状晶薄膜适用于体声波谐振滤波器的制备.     

磁控溅射制备TiAlN薄膜组织结构及性能的研究

本文采用射频磁控溅射法在硬质合金钻头表面制备了TiAlN薄膜。XPS测试表明,膜层的主要成分为金属氮化物,Ti/Al原子个数比约为1∶1;XRD分析表明膜层中只出现Ti3AlN的衍射峰,并且在(220)上有明显的择优取向;SEM测试表明所制备的薄膜连续、光滑、组织致密;硬度测试显示薄膜硬度HV最高达到2465;膜/基界面的结合力经测定为42.12N。     

氮化铝薄膜结构和表面粗糙度的研究

采用直流磁控溅射的方法,在Ｓｉ（１１１）基片上沉积ＡＩＮ（１００）面择优取向薄膜,研究了溅射功率对ＡＩＮ薄膜结构及表面粗糙度的影响。结果表明,随着溅射功率的增加,沉积速率增大,但薄膜结构择优取向度变差,表面粗糙度增大,这说明要制备择优取向良好、表面粗糙度小的ＡＩＮ薄膜,需选择较小的溅射功率。     

Selected properties of Ti coatings deposited on ceramic AlN substrates by thermal spraying

This paper presents the results of an investigation of selected properties of Ti coatings deposited onto ceramic AlN substrates obtained by the detonation spraying method. It discusses and illustrates the microstructure of the coatings and joints among Ti coatings and AlN substrates. The results of linear distribution of Ti and Al in the cross section of the joint are also included, together with the stereometric patterns of the surface structure of Ti coatings deposited on AlN ceramic substrates. Finally, an finite element method modelling analysis of thermal residual stresses in the discussed coatings is presented.     

负偏压对多弧离子镀制备的(Ti,Cr)N膜的影响

利用扫描电子显微镜、原子力显微镜等手段研究负偏压对多弧离子镀制备的(Ti,Cr)N薄膜表面缺陷、表面粗糙度、化学成分、沉积速率及硬度的影响。结果发现:随着负偏压的增加,(Ti,Cr)N薄膜的液滴受到抑制,表面粗糙度下降,沉积速率降低,硬度增加,但负偏压对薄膜的Cr含量影响较小。     

射频溅射薄膜改善氮化铝陶瓷与金属连接性研究

本文升绍了一种改善氨化铝(AIN)陶瓷与金属连接性的新工艺方法。首先采用射频溅射在AIN陶瓷表面沉积铝、钛薄膜,然后用真空钎焊和扩散焊实现经表面改性的AIN陶瓷与Cu和FeNi42等金属的连接。由于射频溅射于射频溅射的Al、Ti薄膜改善了AIN陶瓷与金属的润湿性,所以AIN／金属的结合强度咐显提高。通过对结台界面的显微形貌站构分析咀及接头应力计算,阐明了采用功能梯度材料(FGM)过渡层可以进一步改善AIN／金属的连接性。     

碳化硼薄膜的电子束蒸发制备及表面分析

采用电子束蒸发技术制备碳化硼薄膜,利用X射线衍射(XRD)分析了薄膜的结构,测量了薄膜的X射线光电子能谱(XPS),并利用原子力显微镜(AFM)对薄膜进行表面分析.XRD结果表明:薄膜的结晶性随着衬底温度的升高逐渐转好,在较低的衬底温度下制备出多晶碳化硼薄膜.XPS分析得到了碳化硼薄膜表面的化学成分和结构特性,其主要成分为B_4C.AFM结果表明,薄膜表面光滑平整、均匀致密,随着衬底温度的升高薄膜均方根(RMS)粗糙度逐渐增大.     

钛酸铋薄膜的磁控溅射及其退火处理

采用射频磁控溅射技术,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了钛酸铋(Bi4Ti3O12,简称BIT)薄膜。研究了衬底温度及后续退火处理对薄膜结构和表面形貌的影响。结果表明:适宜的衬底温度为200℃。随着退火温度(650~800℃)的升高,BIT薄膜的结晶性变好,晶粒尺寸增大,c轴取向增强。当退火温度达到850℃时,开始出现焦绿石相;700~800℃为适宜的退火温度,在此条件下得到的BIT薄膜结晶良好,尺寸均匀,表面平整致密。