氮化硅陶瓷刀具表面涂覆高硬耐磨氮化钛涂层研究

用高能量密度脉冲等离子体于室温下在氮化硅陶瓷刀具上成功沉积了高硬耐磨的氮化钛涂层。薄膜厚度用光学显微镜和俄歇电子能谱仪测定，薄膜元素和相组成与分布分别用俄歇电子能谱仪、X光电子能谱以及X光衍射仪测定，薄膜微观结构用扫描电镜观察，薄膜表面粗糙度用光学显微镜测定，薄膜力学性能由纳米压痕实验和纳米划痕实验确定，薄膜的磨损性能用上业条件下的切削实验评价。实验结果表明，在最优化条件下，涂层与基体的结合力很好，纳米划痕实验临界载荷达80mN以上；氮化钛涂层具有很高的硬度和杨氏模量，分别达28GPa和350GPa以上。涂层刀具用于HB达2200MPa—2300MPa的HT250钢切削实验表明，刀具耐磨损能力增强，寿命明显提高。     

A12O3／SiCw陶瓷材料中晶须的极限和最佳含量探讨

从Ａ１２Ｏ３与ＳｉＣ晶须热胀失配分析入手，分析了Ａ１２Ｏ３／ＳｉＣｗ。陶瓷材料中晶须的极限含量，得出了晶须的极限含量为４３ｖｏｌ％。研究表明：晶须含量超过极限值时，Ａ１２Ｏ３／ＳｉＣｗ强度大幅下降的主要原因有二个，即１．材料的致密度急剧降低，气孔率增大；２．由于热胀失配所产生的残余张应力导致基体材料的开裂。通过实验证明，当晶须含量为２０￣３０ｖｏｌ％时，Ａ１２Ｏ３／ＳｉＣｗ。陶瓷材料能获得最佳增韧     

碳化硅晶须增强铝复合材料的断裂研究

在备有拉伸台的扫描电子显微镜上原位观察了V_f为22％的碳化硅晶须增强铝(SiC_W/Al)复合材料压铸态试样和T_6态试样的动态拉伸过程。结果发现外加应力达到180-190MPa时复合材料内部就已形成许多微裂纹,裂纹一般在晶须端部形成,其扩展亦有一定的规律。经过对复合材料简化模型的复变函数分析和计算,求出了晶须周围应力场,进一步通过塑性力学的分析,从理论上解释了本文所观察到的实验现象。     

离子束增强沉积氮化硅膜及TiAl抗高温氧化性能的改善

用离子束增强沉积（ＩＢＥＤ）方法在金属间化合物ＴｉＡｌ上合成厚度为０．５，１，和２μｍ的氮化硅薄膜。所形成的薄膜为非晶态，膜与基底间存在混合的过渡区，膜与基底结合紧密用ＡＥＳ，ＸＲＤ和ＸＰＳ研究薄膜的组成和结构，高温循环氧化结果表明，经沉积膜的ＴｉＡｌ试样的抗氧化性能显著提高其中沉积０．５μｍ薄膜的试样表现出极好的抗循环氧化性能由ＳＥＭ及ＥＤＳ分析得出，良好的高温稳定性能、高的膜／基底结合力和形成富Ａｌ２Ｏ３和硅化物的保护层是提高ＴｉＡｌ抗高温氧化性能的主要因素．     

Al_2O_3/SiC_w陶瓷材料中晶须的极限和最佳含量探讨

从Al2O3与SiC晶须热胀失配分析入手，分析了Al2O3／SiCw陶瓷材料中晶须的极限含量，得出了晶须的极限含量为43vol％。研究表明：晶须含量超过极限值时，Al2O3／SiCw强度大幅下降的主要原因有二个，即1．材料的致密度急剧降低，气孔率增大；2．由于热胀失配所产生的残余张应力导致基体材料的开裂。通过实验证明，当晶须含量为20～30vol％时，Al2O3／SiCw陶瓷材料能获得最佳增韧补强效果。     

稻壳合成β—SiCl晶须／颗粒及其增强复合材料的应用

本文对稻壳合成β－ＳｉＣ晶须及β－ＳｉＣ颗粒进行了研究，并对这两种产品进行了增强复合材料的应用，结果表明：稻壳合成β－ＳｉＣ晶须的反应中，β－ＳｉＣ颗粒的生成是不可避免的；β－ＳｉＣ晶须有效地改善了陶瓷复合材料的力学性能及耐磨性能，以β－ＳｉＣ颗粒增强的ＳｉＣ基质复合材料的热压制品磨耗比为标准砂轮的４９．５倍。     

激光合成纳米晶Si粉及粉体性能表征

本文采用激光诱导高纯硅烷气相反应在不同的合成条件下制备出平均粒径为２０－１００ｎｍ，晶粒度为１８－３７ｎｍ的各种纳米Ｓｉ粉。研究了实验参验参数对粉体形成的影响并采用多种测试手段（ＴＥＭ．ＸＰＳ．ＸＲＤ．ＦＴＩＲ．ＢＥＴ）研究了粉体粒子形貌、键结构特征及表面状态。结果表明，粉体由团聚态形状不规各单分散球形的多晶粒子组成。较低的激光功率和加大稀释Ａｒ气量有利于单分散细粒子的形成。粉体氧杂质含量为２．０     

氮化硅集成微腔光频梳器件关键制备技术(特邀)

微腔光频梳,又称微腔梳,是通过腔内四波混频过程产生的一种高相干宽谱的集成光源,有着优异的时频特性,可用于超精密分子光谱、相干通信、激光雷达、轻型化装备等测量应用,是基础科学、计量学及军事装备的重要工具,是一项颠覆性的技术。报道了一种集成氮化硅（Si₃N₄）微腔光频梳器件制备的关键技术,提出了一种方法平衡Si₃N₄的应力、厚度和化学计量之间的矛盾,以满足反常色散和减少双光子吸收的要求。利用这种改进的大马士革工艺微结构降低Si₃N₄厚膜的应力,减少应力缺陷对器件性能的影响,实现高品质Si₃N₄薄膜的可控制备。在微腔刻蚀工艺中,采用30 nm氧化铝牺牲层补偿掩模抗刻蚀能力,实现微环和波导侧壁粗糙度小于15 nm,满足了微腔高Q值的要求。经双光泵浦测量得到1 480~1 640 nm波段内的宽光谱高相干克尔光频梳。     

多孔氮化硅表面γ-Y_2Si_2O_7陶瓷涂层的制备及抗热震性能

采用浆料喷涂与高温熔渗结合的方法,以γ-Y_2Si_2O_7和Y_2O_3-Al_2O_3-SiO_2三元氧化物粉体为原料,在多孔Si_3N_4表面制备致密γ-Y_2Si_2O_7陶瓷涂层,采用XRD和SEM测试方法系统研究原料配比及烧结温度对涂层结构、组织和抗热震性能的影响。结果表明:SiO2与Al2O3物质的量之比较高时,涂层为致密γ-Y_2Si_2O_7层和过渡层的双层结构;SiO_2与Al_2O_3物质的量之比较低时,只能形成单层结构;双层结构涂层的抗热震性能优于单层结构涂层。     

高能超声分散纳米晶须的数值和物理模拟

为研究高能超声处理制备纳米复合材料过程中纳米增强相在熔体中的分散过程,采用甘油为介质分别进行了数值模拟以及物理模拟。数值模拟结果表明,当超声作用于甘油中时,甘油中会形成中心-底面-壁面-中心的环形流动,变幅杆探头端面边缘附近甘油流体存在最大的流动速度,且随着超声功率的增大,流体运动速度增大。物理模拟实验结果显示,高能超声作用下甘油的实际运动行为与数值模拟结果相符合,存在环形流动;此外,高能超声作用下甘油中存在明显的空化效应;纳米晶须在超声作用下于甘油中分散良好,且随着超声功率的增大,达到充分分散所需时间变短。