递进式脉冲激光沉积CN_x薄膜的组织结构与摩擦学特性

采用脉冲激光沉积法(PLD)在不同激光通量下烧蚀CNx靶,在单晶硅基底上沉积CNx薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子谱仪(XPS)等对薄膜的形貌、化学成分和微观结构进行了表征。采用球-盘式磨损试验机在大气(相对湿度48%～54%)环境下测试了薄膜的摩擦学特性。结果表明,递进式PLD技术可显著提高CNx薄膜的含氮量。当激光通量从5.0J/cm2提高至10.0J/cm2时,薄膜含氮原子数分数由23.8%上升至29.9%,膜中N-sp2 C键的含量上升,N-sp3 C键和sp3 C-C键的含量下降,薄膜的磨损率从2.1×10-15 m3/(N.m)上升至9.0×10-15 m3/(N.m)。摩擦系数为0.15～0.23,激光通量5.0J/cm2沉积的薄膜有最佳摩擦学性能。     

脉冲激光沉积制备Ge纳米薄膜的研究

利用脉冲激光沉积(PLD)技术,在Ar环境下于Si基片上制备出Ge纳米薄膜.用X射线衍射(XRD)仪和原子力显微镜(AFM)观测了薄膜的微观结构和形貌,分析了它们随激光能量密度和衬底温度的变化情况.结果表明:Ge薄膜在室温下即可以结晶,其平均品粒尺寸随脉冲激光能量密度的增大而增大.当脉冲激光能量密度为0.94 J/cm2时,所制备的薄膜由约13 nm的颗粒组成;当脉冲激光能量密度增大为1.31 J/cm2时,颗粒的平均尺寸增大为56 nm,凡薄膜表面变得比较均匀.此外,当衬底温度从室温升到450℃过程中,晶粒平均尺寸随温度升高而增大.在实验基础上,对薄膜的生长机理进行了分析.     

脉冲激光沉积制备TiN/AlN多层膜的变形机理研究

本文采用纳秒脉冲激光沉积法在单晶硅试样表面制备了调制周期为20nm和200nm的TiN/AlN硬质多层膜,通过有限元模拟和纳米压痕方法研究了调制周期对多层膜的开裂机理的影响。结果表明:调制周期200nm时,载荷致使能量表层积累形成应力集中,一定程度后界面应变梯度劣化促使界面裂纹萌生、扩展。载荷继续增加后,主裂纹沿纵向扩展,其两侧也形成新的应力集中区,原有应力释放。薄膜应力近表层的应力集中超过多层膜的强度极限时,多层膜表层发生开裂。调制周期20nm时,加载诱导应力沿着AlN软膜向多层薄膜内部传递,能量在纵深方向累积储存,直至超过薄膜的屈服极限时,多层膜内部损伤失效。     

热喷涂纯铝激光重熔涂层的阻氢性能与组织

采用热喷涂及激光重熔表面改性处理技术,研究了奥氏体不锈钢表面纯铝激光重熔涂层抑制氢渗透的性能及其组织,结果表明涂层具有一定的抑制氢渗透的能力,其原因与涂层的性能和微观组织密切相关。     

S355海洋钢表面微弧氧化复合膜层耐蚀性能

采用激光熔覆与微弧氧化技术相结合在海洋钢表面制备了复合膜层.运用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）表征复合膜层的微观结构,采用极化曲线、电化学阻抗谱、腐蚀磨损实验和浸泡腐蚀实验等测试方法研究膜层在质量分数3.5%的NaCl水溶液中腐蚀行为,并与熔覆涂层和基体进行对比.结果表明:复合膜层主要分为内致密层和外疏松层,疏松层主要由γ-Al₂O₃组成,致密层主要由α-Al₂O₃组成,与基底层结合较好,复合膜层表面硬度最大能达到HV_0.2 1423.3,比熔覆涂层高47.6%,其硬度较S355海洋钢有显著提升.基体在腐蚀和磨损交互作用中主要以腐蚀加速磨损为主,涂层在交互作用中主要以磨损加速腐蚀为主,在经过微弧氧化处理后,膜层的自腐蚀电位负移,钝态电流密度上升,抗磨蚀性能明显提高.熔覆涂层的浸泡腐蚀方式以点蚀为主,复合膜层腐蚀较轻微,阻抗模值最大能达到105.3 Ω·cm2,比熔覆层提高两个数量级,这表明复合处理可进一步提高涂层的耐腐蚀性.      

微弧氧化技术的发展及其应用

综述了国内外微弧氧化(MAO)技术的发展概况,重点介绍了微弧氧化技术的原理和工艺特点;总结了微弧氧化陶瓷膜显微组织与性能的影响因素以及应用;分析了微弧氧化技术目前存在的问题,并指出微弧氧化技术今后将向低能耗、超大型复杂轻金属构件处理及与其他表面技术复合的方向发展的趋势。     

不同环境气压下激光沉积制备锗纳米薄膜的研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在不同环境压强下于室温Si衬底上沉积制备出了Ge纳米薄膜.用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了环境压强对薄膜的微观结构、形貌以及膜厚的影响规律.结果表明:所制备的纳米薄膜中Ge均为晶态;随着环境压强的增大,薄膜表面由常规的量子点镶嵌结构演变为类网状结构;膜厚随着环境压强的增大而减小.     

7175铝合金工艺优化的遗传算法

本文将人工神经网络用于建立７１７５铝合金的性能预测模型；在此基础上，采用遗传算法对其工艺进行优化，获得了满意的结果，从而为材料工艺优化研究探索了一条崭新的途径。     

基于人工神经网络-粒子群算法激光烧蚀制备PDPhSM基纳米复合薄膜的工艺优化

为有效缩短脉冲激光烧蚀制备有机硅聚合物聚二苯基硅亚甲基硅烷(Polydiphenylsilylenemethyle,PDPhSM)基纳米复合薄膜工艺中繁琐的试验过程,本文将用径向基函数(Radial BasisFunction,RBF)人工神经网络对聚合物PDPhSM基纳米复合薄膜的制备工艺与聚合效率之间的关系进行建模;讨论了激光能量密度、环境压强、靶衬距离、沉积时间和聚合效率之间的关系.在此基础上,采用粒子群(Particle Swarm Optimiza-tion,PSO)算法对其进行工艺优化,200代以后,粒子素质明显提高,k值趋近于0,群体达到了最优,工艺参数的优化结果较为满意.从而为薄膜材料工艺优化研究探索了一条崭新的途径.     

液氮辅助冷却激光熔覆Al基非晶涂层的组织与耐蚀性

采用激光熔覆加液氮辅助冷却技术在S355海洋钢表面制备Al基非晶涂层,运用SEM、XRD、电化学工作站等技术分析了涂层腐蚀前后表界面形貌及物相组成,研究了液氮辅助冷却对涂层性能的影响以及涂层在5%NaCl溶液中浸泡10、20、40和80 d后的腐蚀性能。结果表明:经过液氮辅助冷却后涂层中存在少量的非晶AlFeNi相;涂层与基体形成了良好的冶金结合;表面组织细小,增强相TiC均匀弥散分布,且裂纹气孔较少。涂层表面显微硬度增加15%;残余应力与自然冷却时基本持平,均为拉应力;其耐蚀性也得到了显著提升。