ZrCoRE吸气薄膜的膜层结构与性能研究

为了研究膜层结构对非蒸散型吸气薄膜性能的影响,运用射频磁控溅射法(RF magnetron sputtering)制备了ZrCoRE单层膜和双层膜,其中单层膜只含主体层,双层膜含有主体层和附着层。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射法(XRD)表征了薄膜的形貌和结构,利用ASTM F798-97"动态法"测试了薄膜的吸气性能。结果表明,ZrCoRE薄膜的主体层在较高沉积压强(4 Pa)下受到原子阴影效应与沉积原子低迁移率的作用而形成柱状组织,附着层在较低沉积压强下(0.2 Pa)由于沉积原子迁移率高而形成致密组织,附着层的存在使主体层柱状组织实现连续生长;主体层表面为20 nm的颗粒无序堆积态,形成了大量的表/界面缺陷;通过高频感应在300℃下激活30 min,在2.7×10-4Pa的H2压强下,薄膜的室温吸气速率在1～100 cm3·s-·1cm-2范围内变化;双层膜吸气速率是单层膜的10倍,3 h的吸气量达80 Pa·cm3·cm-2;吸气薄膜的大活性比表面积和高扩散速率,使其单位质量吸气量达104Pa·cm3·g-1量级以上,高于块体吸气剂的103Pa·cm3·g-1量级,附着层的存在提高了主体层的吸气性能。     

ZrVFe吸气剂激活过程及其机理

通过X射线光电子能谱仪研究ZrVFe吸气剂激活过程中表面成分的变化,采用四极质谱仪监测激活过程中真空腔体内残余气体成分的变化。结果表明：暴露于过大气的吸气剂表面覆盖着H2O、CO2及碳氢化合物等,Zr和V主要以氧化态存在;在吸气剂加热激活过程中,V的氧化物在200 ℃开始还原;激活过程导致表面近金属态Zr的富集以及部分金属碳化物的生成;随着温度的升高,H2O、CO2及碳氢化合物逐渐从吸气剂表面脱附,在200 ℃以上,主要脱附气体为H2,整个激活过程未发现O2;ZrO2还原为近金属态或金属态,主要是由于ZrO2中的O通过向吸气剂内部扩散而离开吸气剂表面所致。     

Ti-Mo吸气材料的性能特征研究

为了研究Ti-Mo吸气材料的性能特征,采用粉末冶金工艺制备了Ti-Mo7.5%(质量比)吸气材料。研究了该材料的结构特征,在不同激活温度、不同工作温度下的吸氢性能特征,对比了该材料对H2,N2,CO的吸收性能。结果表明,当激活温度从500℃提高到750℃时,多孔结构材料的室温吸气性能逐渐提高,但继续提高激活温度到800℃,性能基本维持恒定;工作温度越高,吸气性能越好,但作为一个特殊的性能特征,该材料的工作温度最好不要超过300℃;该材料具有优良的吸收H2,N2,CO性能,室温条件下对H2的吸收性能优于对N2和CO的吸收性能。