Y2O3薄膜的制备以及抗划伤性能和摩擦学性能研究

采用自组装成膜技术制备Y2O3薄膜.利用XPS、XRD和AFM分析表征了薄膜的组成和结构.结果发现淀积在基片上的Y2O3薄膜比较致密、均匀且牢固性好.摩擦磨损实验表明:利用该方法制备的Y2O3薄膜经600℃烧结处理后适于在低负荷、低滑动速度下作为减摩、抗磨保护性涂层.     

金刚石薄膜摩擦学性能研究进展

化学气相沉积的金刚石薄膜通常是一种表面粗糙的多晶薄膜,其摩擦系数相对于单晶金刚石明显偏高,制约着其在摩擦学领域的应用.本文介绍了近年来国内外学者为提高金刚石薄膜摩擦学性能而进行的探索研究及其发展现状.简要分析了影响金刚石薄膜摩擦学性能的主要因素,并提出金刚石薄膜应用于摩擦学领域需要重视解决的几个问题.     

CVD金刚石薄膜摩擦学性能的研究现状

化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)金刚石薄膜通常是一种表面粗糙的多晶薄膜,其摩擦系数相对于光滑金刚石明显偏高,这制约着其在摩擦学领域的应用。在综合分析近年来该领域研究的基础上,总结了CVD金刚石薄膜摩擦学性能的主要影响因素,并从降低其摩擦系数的角度出发,着重讨论了几种提高CVD金刚石薄膜摩擦性能的途径。     

磁控溅射W-T-iN/MoS_2薄膜及其摩擦学性能研究

采用W靶、Ti靶及MoS2靶,先制备W-T-iN薄膜,然后再在其上面沉积MoS2纳米薄膜得到W-T-iN/MoS2纳米双层薄膜,通过多次实验得到溅射W-T-iN/MoS2薄膜的最佳工艺如下:溅射气压1.0 Pa,靶基距为100 mm,溅射功率为:W靶,Ti靶均为200W,MoS2靶为150 W;制备W-T-iN薄膜溅射时间为1 h,样品台加热600℃;制备MoS2纳米层时间为0.5 h。使用X射线衍射仪,扫描电子显微镜对薄膜的成分和结构进行分析。采用纳米压痕测试系统测试薄膜的纳米硬度和弹性模量,采用VEECOWYKONT1100非接触光学表面轮廓仪测试薄膜的表面及磨痕粗糙度;UMT-3摩擦磨损试验机在大气、室温、无润滑条件下对薄膜摩擦磨损性能分析,结果表明:在大气环境中,W-T-iN/MoS2薄膜摩擦性能要优于纯W-T-iN薄膜。     

PECVD法制备类金刚石薄膜的结构和摩擦学性能研究

采用射频一直流等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅衬底上沉积了类金刚石薄膜。用激光拉曼光谱仪和原子力显微镜对薄膜的结构和表面形貌进行了表征，并用纳米压痕仪测定了薄膜的硬度。用UMT微摩擦磨损试验机考察了薄膜在不同的滑行速度下薄膜的摩擦学性能。结果表明：所沉积的薄膜具有典型类金刚石薄膜的结构特征，薄膜表面光滑致密，硬度较高；薄膜与氧化铝陶瓷球对磨显示出良好的摩擦学性能，随着滑行速度的增加，薄膜的摩擦系数单调降低，但磨损寿命先增加后降低。     

TiO2-ZrO2复合薄膜的制备和摩擦学性能

以ZrOCl2@8H2O和TiCl4为原料,用溶胶-凝胶法制备了高取向的TiO2-ZrO2复合薄膜,研究了复合薄膜的组成结构、表面形貌和摩擦学性能结果表明,该复合薄膜均匀致密、具有四方ZrO2结构;复合薄膜具有良好的减摩抗磨性能.在0.5 N低负荷下,复合薄膜与AISI 52100钢和Si3N4对磨时的摩擦系数为0.14～0.20,耐磨寿命大于5000次.TiO2-ZrO2复合薄膜可用作特殊工况条件下的减摩抗磨保护性涂层.     

感应烧结Fe-Cu-Al-石墨复合材料的力学性能和摩擦学性能

为了进一步提高材料的力学性能和摩擦学性能,以感应加热烧结的方法,制备了Fe-Cu-Al-石墨复合材料。利用XRD,EDS,SEM等分析了复合材料的组成、结构、表面形貌;研究了其力学性能、摩擦学性能及磨损机理。结果表明：Fe-Cu-A1-石墨复合材料具有多孔结构;随着石墨含量的增加,复合材料的力学性能降低,摩擦学性能提高...     

磁控溅射MoS2/WS2复合薄膜的工艺与摩擦学性能研究

采用MoS2/WS2复合靶材在不锈钢和硅基片上溅射MoS2/WS2纳米薄膜,通过多次实验,得到溅射MoS2/WS2薄膜的最佳工艺如下:溅射气压4.0Pa,靶基距为70mm,溅射功率为150W,溅射时间为3h.使用X-射线衍射仪,能谱仪,扫描电子显微镜对薄膜的成分和结构进行分析.采用HH-3000薄膜结合强度划痕试验仪,纳米压痕测试系统,UNT-3摩擦磨损试验机对薄膜进行机械性能和摩擦磨损性能分析,结果表明:在大气环境中,WS2/MoS2 复合薄膜摩擦性能要优于纯MoS2薄膜.     

CNx薄膜的结构,力学性能和摩擦学性能

采用射频磁控溅射方法制备了非晶ＣＮｘ薄膜。利用纳米硬度计研究了薄膜沉积过程中基体负偏压对薄膜硬度和弹性的影响。利用Ｘ光电子能谱分析了ＣＮｘ薄膜的结构。另外,还研究了在微动摩擦实验中振动频率、振幅和载荷对摩擦系数的影响。     

ZrO2薄膜的表层结构

用射频溅射技术制备了ＺｒＯ２薄膜,用恒正电子束分析该谱膜,发现它的的表层存在一高正电子吸收区,它与钇的表面富集有关,提出了相应的模型。     

多层纳米TiO2薄膜的摩擦学性能研究

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备了1-4层纳米TiO2薄膜,使用AFM、SEM及UMT-2MT摩擦试验机等考察了薄膜的表面形貌、磨痕形貌及不同条件下的摩擦学性能.实验结果表明,所制备的薄膜平整、致密并具有良好的减摩抗磨性能.与TiO2/GCr15钢球相比TiO2/Si3N4陶瓷球摩擦副的摩擦学性能更稳定;薄膜的耐磨性能并不随膜层数的增加而增大,2层薄膜具有最佳的摩擦学性能;薄膜的摩擦失效机理主要为严重塑性变形、磨粒磨损和局部脆性断裂.     

ZrO2:CdS薄膜的光物理性质

利用吸收和荧光光谱研究了ＺｒＯ_２：ＣｄＳ薄膜的光物理特性．实验观察到了随颗粒尺寸的减小ＣｄＳ的吸收带边的蓝移现象．研究了不同激发条件下的荧光光谱,发现了薄膜中ＣｄＳ的微弱的荧光发射．并且分析了介质效应对ＣｄＳ光学特性的影响．     

ZrO2薄膜的XPS分析

用射频溅射制备了氧化锆薄膜，用Ｘ光电子能谱技术分析了ＹＳＺ膜的结构，发现低能轰击会引起膜中钇的反优再溅射，造成钇的分布不均匀导致单斜相的出现。     

正偏压作用下多弧离子镀ZrO2薄膜的组织结构与力学性能研究

在氧气和氩气的混合气体中,以O2/Ar流量比固定为1/4的条件,通过改变正偏压大小,采用多弧离子镀方法制备了新型高k栅介质——ZrO2薄膜。通过X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了在不同正偏压作用下正偏压值与薄膜的相结构、表面形貌之间的关系,利用纳米压痕仪测量了不同正偏压作用下沉积得到的ZrO2薄膜的硬度及弹性模量,并观察了ZrO2薄膜经不同温度退火处理后的相结构及表面形貌的变化。结果表明,在各个正偏压条件下,薄膜结构呈微晶或非晶;ZrO2薄膜的均方根粗糙度随着正偏压的升高而降低;正偏压为100V时硬度和弹性模量均达到最大值,分别为16.1GPa和210GPa。     

SnO_2和SnO_2-Ag薄膜的电学特性

用磁控溅射法在集成了铂加热电极的Si基膜片型微结构单元上制备了SnO2 和SnO2 Ag敏感薄膜。用温度调制方式和锯齿波加热方式研究了薄膜的电学特性 ,讨论了银催化剂、湿度及氧分压对SnO2 电学特性的影响。从温度调制方式下测得的电阻 温度曲线可以区分由热激发过程和由表面反应过程引起的膜电阻变化。这种方法为研究气敏薄膜表面反应过程和气敏响应机理开辟了新的途径。     

掺Zn改善SnS2光电薄膜的性能

热蒸发制备Zn掺杂SnS2薄膜,研究不同Zn含量及热处理条件对薄膜的物相结构、表面形貌和光电性能的影响。实验给出用Sn∶S=1∶1.08(wt)混合粉末沉积的薄膜,经380℃、15min热处理后得到简单正交晶系的SnS2薄膜;9(wt%)掺Zn后的薄膜热处理条件为370℃、20min。Sn、S和Zn分别以正4价、负2价和正2价存在于薄膜中。SnS2薄膜的直接光学带隙为2.12eV,掺Zn后为2.07eV;薄膜的电阻率从未掺Zn时的4.97×102Ω.cm降低到2.0Ω.cm,下降了两个数量级,所有SnS2薄膜导电类型均为N型。     

Si3N4和52100钢对磨副材料对CrN薄膜干摩擦学行为的影响

利用阴极电弧离子镀技术在316L不锈钢基体上制备了CrN薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪对CrN薄膜的形貌、成分和力学性能进行了表征。为了研究Si_3N_4和52100钢对磨副材料对CrN薄膜和316L不锈钢干摩擦行为的影响,在2N、5N、8N三种载荷下,将CrN薄膜和316L不锈钢基体与Si_3N_4陶瓷球和52100钢球分别进行了往复式滑动干摩擦实验。采用扫描电子显微镜观察了磨痕的微观形貌,并对CrN薄膜和316L不锈钢基体的磨损机制进行了分析。结果表明:CrN薄膜表面平整,缺陷较少;CrN薄膜的纳米硬度约为28GPa,弹性模量约为350GPa;与Si_3N_4陶瓷球相比,CrN薄膜与52100钢球摩擦时摩擦因数相对较小(保持在0.7左右)且更加稳定;316L不锈钢的摩擦因数远大于CrN薄膜且波动较大;对磨球为Si_3N_4陶瓷球时,CrN薄膜的主要磨损机制为磨粒磨损,伴有少量的氧化和黏着磨损,316L不锈钢的磨损机制主要为磨粒磨损和塑性变形,伴有少量的氧化和黏着磨损;对磨球为52100钢球时,CrN薄膜的主要磨损机制为黏着磨损,伴有少量的氧化,316L不锈钢的磨损机制主要为黏着磨损,伴有少量的氧化和磨粒磨损。CrN薄膜与两种对磨球的磨损量均小于316L不锈钢基体的磨损量,说明CrN薄膜有效提高了基体的耐磨性。     

钼薄膜的制备、力学性能和磨损性能

采用直流磁控溅射技术在GCr15轴承钢底材上沉积了钼薄膜。利用XRD,AFM对不同负偏压下沉积的钼薄膜的结构和表面形貌进行了表征;利用纳米压痕仪对薄膜的硬度和膜基结合强度进行了测定;最后利用DF-PM型动静摩擦系数精密测定仪和扫描电镜(SEM)研究了薄膜的硬度、残余模量与负偏压的关系。结果表明：利用直流磁控溅射法制备的钼薄膜的硬度随负偏压的变化存在最大值,另外负偏压还影响薄膜的微结构、粗糙度以及膜基结合力,但负偏压的改变对钼薄膜的摩擦系数影响不大。     

多层纳米TiO2薄膜化学及机械稳定性的研究

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备了多层纳米TiO2薄膜,用XRD、XPS、UV/vis、SEM及UMT-2MT摩擦试验机等研究了薄膜的晶体结构、化学组成、光学特性、腐蚀前后的微观形貌以及薄膜与基底的结合强度.实验结果表明,所制备的薄膜晶体结构为锐钛矿型,具有较好的透光性;层数对薄膜的透光率、吸光率没有明显影响;经pH=3和13的酸碱溶液浸泡60小时后薄膜的表面形貌及光学性能均未发生变化;摩擦实验及划痕实验结果证实,薄膜与基底结合牢固,且具有较好的内部结合力.     

Al掺杂ZnO薄膜的制备及其电学性能研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备掺杂铝的氧化锌薄膜.研究了不同的铝掺杂浓度、薄膜厚度以及退火温度对电阻率的影响,结果表明掺杂铝摩尔分数为2%、退火温度在550℃时电阻率最低,电阻率随着薄膜厚度的增加而减小.通过XRD和SEM对薄膜的组织结构和形貌进行了表征,结果表明样品表面相对平整、致密,AZO薄膜保持着ZnO六角纤锌矿结构,说明了Al原子对Zn原子的有效替位.