锆合金氧化膜及基体中氧的扩散

锆合金氧化膜及基体中氧的扩散系数是锆合金腐蚀动力学中的重要参数,目前文献报道的氧在锆及氧化膜中的扩散系数数值差异较大。本文通过真空退火试验,得到不同温度下氧化膜中氧浓度分布,计算了氧在锆合金基体中的扩散系数;通过氧化膜的等效扩散模型,由腐蚀转折前的腐蚀增重曲线,估算锆合金氧化膜中氧的扩散系数,得到Zr-Sn-Nb合金基体中氧的扩散系数随温度的变化规律为D_Zr(cm²/s)=0.18exp(-180 000/RT);通过转折前的腐蚀增重曲线,估算得到氧化膜中氧的扩散系数随温度的变化规律为D_ox(cm²/s)=3×10^-7exp(-101 550/RT)。     

锆合金氧化膜的内应力计算

锆合金氧化膜中的内应力是锆合金腐蚀动力学中的重要影响因素,目前没有统一的方法得到氧化膜中内应力的大小,且数值差异较大。在传统的实验和理论方法的基础上,建立ZrO₂/Zr合金双层氧化弯曲几何模型,计算不同腐蚀状态下氧化膜中的内应力大小,得到内应力变化规律并分析其影响因素,为锆合金氧化膜内应力研究提供了一种较为可靠的方法。      

离子束辅助沉积MoSx膜的特性研究

从轰击离子种类，辅助沉积方式、不同衬底材料以及存放环境湿度等因素对离子束辅助沉积的ＭｏＳｘ膜作特性的影响作了研究。发现这些因素在膜的沉积或使用过程中对其品质和特性都产生不能忽视的影响。     

锆合金氧化膜弹性模量的测定

氧化膜的内应力对锆合金的腐蚀行为有重要影响,弹性模量是计算分析氧化膜内应力的关键物性参数。由于测试困难,锆合金氧化膜的弹性模量通常根据块体材料的数据进行估计。本文利用纳米压痕法测试分析了多种条件下锆合金氧化膜的弹性模量和硬度,研究发现其表面和截面的弹性模量与硬度数值存在差异。与纯水相比,在含锂水介质中腐蚀,锆合金氧化膜的弹性模量及硬度偏小。      

离子束辅助沉积TiCN多层膜的研究

利用离子束辅助沉积设备,通过特殊的工艺在45号钢和硅片上生长出具有不同结构的复合多层TiCN膜。通过冷场发射扫描电镜,观察到膜层呈多层晶态和非晶态的复合结构;检测到划痕仪划过的划痕十分平滑,显示出晶态和非晶态膜层与基底具有良好的结合力;用显微硬度计检测膜层的表面硬度,发现不同结构和不同成份的组合对硬度影响很大;在摩擦磨损试验机上进行干摩擦试验,结果表明膜层具有较低的摩擦系数。     

双离子束技术沉积锆氧化物薄膜及其背散射分析

采用双离子束技术在Ｓｉ（１００）衬底上沉积锆氧化物薄膜。由背散射（ＲＢＳ）技术对形成薄膜进行了剖面测量。结果表明，在相同的溅射锆沉积速率条件下，不同流强的氧离子轰击所形成的薄膜，其组成也不同。深度剖面的Ｏ／Ｚｒ原子比值为不同的常数表征了不同价态的锆氧化物的生成。最后作了相应的讨论。     

膜厚对溅射铬膜与锆合金基体附着性的影响

研究了膜层厚度对锆合金基体上制备的直流磁控溅射铬膜附着性的影响。用扫描电镜观察了界面形貌，用原子力显微镜观察了膜层表面形貌．用能谱仪测定了界面成分．用划痕法测定了铬膜的附着性。结果表明：膜／基界面结合良好，界面上存在成分梯度．成分升降区狭窄；随着铬膜厚度从0．5μm增加到2．0μm，晶粒迅速长大、致密的纫纤维状组织的端面出现拱形．铬膜层附着性降低约50％；但铬膜厚度达1．0μm后．晶粒长大的速度和铬膜附着性下降的速度同时趋缓，表明铬膜的附着性与其晶粒大小有明显关系。膜层厚度增加引起膜层附着性下降的主要原因是由于厚度增加所带来的膜层组织及力学性能变化和膜层应力增加。     

扫描探针显微镜在锆合金氧化膜显微组织研究中的应用

Zr-4合金在高压釜中经360 ℃高温水腐蚀后,用扫描探针显微镜(SPM)研究了氧化膜中的显微组织和晶粒形貌.由于SPM具有很高的水平和垂直分辨率,适合于观察表面只有微小起伏的显微组织,所以能够清晰地观察到氧化膜中的裂纹、空洞和晶粒等显微组织.测试样品的制备方法简便.     

锆-4合金在高压釜中腐蚀时氧化膜显微组织的演化

用透射电镜．扫描电镜和扫描探针显微镜研究了锆-4样品在高压釜中（360℃／18．6MPa去离子水）腐蚀后氧化膜的断口形貌、氧化膜不同深度处的显微组织和晶体结构。结果表明：氧化膜生成时形成的压应力。使晶体中产生了许多缺陷,稳定了一些亚稳相．在氧化膜底层中有单斜,四方、立方晶体结构甚至非晶相存在;在氧化膜的中间层及表面层中。空位和间隙原子等缺陷发生扩散、湮没和凝聚,内应力发生弛豫,亚稳相转变成稳定的单斜结构;空位被晶界吸收形成了纳米尺寸的孔洞簇,弱化了晶粒间的结合力,在表面张力的作用下,晶粒逐渐成为球形;孔洞簇的形成并发展成裂纹,使氧化膜失去了原有良好的保护性。导致腐蚀转折,这是氧化膜的显微组织在腐蚀过程中发生演化后的必然结果。     

离子束辅助沉积立方氮化硼的试验研究

运用离子束辅助沉积(IBAD)法在硅片上制备了立方氮化硼(c—BN)薄膜，研究了辅助能量、辅助束流及辅助束中氮气含量等参数对膜中c—BN含量的影响。用红外光谱(FTIR)及X射线光电子能谱(XPS)分析技术对得到的c—BN膜进行了分析。结果表明：合适的离子辅助能量能够获得c—BN含量高的薄膜；膜中c—BN的含量随辅助气体中N2含量的提高而增加；辅助束流对薄膜的形成影响不明显。     

低能Ar离子束辅助沉积Cu、Ag、Pt薄膜

采用低能Ar离子束辅助沉积方法,在Mo/Si(100)衬底上分别沉积Cu、Ag、Pt薄膜.实验发现,若辅助轰击的Ar离子束沿衬底法线方向入射,当离子/原子到达比为0.2时,沉积的Cu膜呈(111)晶向,而Ag、Pt膜均呈(111)和(100)混合晶向.当辅助轰击的Ar离子束偏离衬底法线方向45°入射时,沉积的Cu、Ag、Pt膜均呈(111)择优取向.采用Monte Carlo方法模拟能量为500 eV的Ar离子入射单晶Ag所引起的原子级联碰撞过程,分别算得Ar离子入射单晶Ag(100)面、(111)面时,Ar离子的溅射率与入射角和方位角的关系.对离子注入的沟道效应和薄膜表面的自由能对薄膜择优取向的影响作了初步的探讨和分析.     

Structural characteristics of rutile films prepared by direct deposition and neon ion beam assisted deposition

In this article, titanium dioxide films prepared by neon ion beam assisted deposition (IBAD) in an oxygen environment were investigated. The deposition rate was varied from 0.2 to 0.4 nm/s while the current density and ion energy were kept at 20 μA/cm² and 40 keV. The structural characteristics of all films were studied by X-ray diffraction and Raman spectroscopy. Results show that all the films exhibit a rutile phase. The location of (2 0 0) diffraction peaks deviated from the standard value. Simultaneously, the relative intensity of (2 0 0)/(1 1 0) peaks decreases with increasing evaporation rate. All results are discussed in terms of surface free energy and ion channeling effects.     

离子束辅助沉积制备TiN/Si3N4纳米超硬膜的工艺研究

采用离子束辅助沉积法(Ion beam assisted deposition,IBAD)在单晶硅片上进行沉积制备了TiN/Si3N4纳米复合超硬薄膜;研究了辅助束流、轰击能量和Ti:Si靶面积比等工艺参数对TiN/Si3N4超硬纳米复合薄膜性能的影响.此外采用纳米硬度计、光电子能谱(X-ray photoelectron spectrum,XPS)和x射线衍射分析(X-raydiffraction,XRD)方法研究了纳米复合薄膜的性能、成分与组织结构;采用原子力显微镜(Atomic forcemicroscopy,AFM)分析了薄膜的表面形貌,并初步探讨了TiN/Si3N4纳米复合超硬薄膜的生长机理.     

离子束混合对锆氧化行为影响的研究

锆及其合金是核反应堆工程常用的结构材料。在高温空气或氧气环境中,锆材表面会生成以ZrO_2为主要成分的氧化膜。同时氧在膜下锆基体中大量溶解。前者导致锆材耗蚀,引起作为燃料元件包壳的锆材加速氧化的“自催化效应”;后者会对锆材力学性质产生不利影响。因此研究锆氧化的机理和抑制方法是一个具有理论和实际意义的课题。     

9Cr18钢上离子束辅助沉积TiCxNy膜的研究

用离子束辅助沉积技术９Ｃｒ１８钢基体上形成了ＴｉＣｘＮｙ膜,ＴＥＭ观察膜呈多晶结构,具有（１１１）,（２００）和（２２０）择优取向。ＡＥＳ和ＸＰＳ分析进一步证实,ＴｉＣｘＮｙ膜呈含氧配置。膜的硬度与Ｎ含量有关,Ｎ的含量过高时硬度下降。在本实验条件下以离子注量为３×１０＾１７／ｃｍ６２时硬度最高,干摩擦表明膜的抗氧化性能优良,它的存在能有效抑制基体在摩擦过程中氧化皮的形成,显改善基体的磨损特性,并     

离子束增强沉积碳膜及其在抑制电子发射中的应用

栅电子发射是影响行波管工作性能和制约其使用寿命的主要因素。国内研制的导弹雷达制导用行波管因存在严重的栅电子发射现象,寿命只有70h,不能付诸军事应用。采用离子束增强沉积的方法在栅网表面沉积一层碳膜后,可有效地抑制栅电子发射,使行波管寿命超过了1000h,在军事和航天领域获得了成功应用。报导了低能离子束增强沉积类金刚石薄膜和高能离子束增强沉积类石墨碳膜的制备技术、结构性能及其在抑制栅电子发射中的应用和机理研究的结果。     

利用离子束技术及PECVD制备碳化硅

阐述利用离子注入、离子束增强沉积、反应离子束溅射及反应离子束辅助沉积等方法制备碳化硅薄膜的实验结果，并报道利用等离子体增强化学气相沉积技术制备可光致发光的非晶态α－ＳｉＣ：Ｈ薄膜的工作。     

离子束增强沉积法制备Mo2N和Mo2-xTixN薄膜及其结构与性能研究

分别采用氮离子束增强沉积和Ｎ－Ｔｉ离子束同步增强沉积工艺制备了Ｍｏ２Ｎ和Ｍｏ２－ｘＴｉｘＮ薄膜,用ＸＲＤ,ＴＥＭ、划痕和阳极极化方法研究了两者的结构与性能。     

钇离子束动态增强沉积氮化钛膜

在膜层上接收注入钇离子和沉积钛原子比例Y^ :Ti=1:2的条件下，采用钇离子束动态增强沉积方法，在纯铁等基体上制备氮化钛膜层试样。对试样予以电化学测试和AES、XRD分析。XRD结果未发现钇单质或氮化钇的衍射峰。载能金属离子的动态增强沉积作用产生了界面混合效果，形成较宽的过渡层。动态增强沉积试样比非增强沉积试样有更强的抗电化学腐蚀能力。