微弧氧化锻铝表面形成陶瓷膜的工艺研究

用自行研制的微弧氧化电源在锻铝表面生成了氧化物陶瓷膜.观察了膜层表面形貌,测试了表面硬度,探讨了微弧放电对陶瓷膜和基体性能组织的影响.结果表明：锻铝表面的陶瓷膜随氧化时间的延长而增厚,但随氧化时间的继续增加膜层不再增厚;陶瓷膜的表面硬度是基体硬度的10倍以上,大大提高了材料表面的耐磨、耐蚀特性.     

镁合金表面磁控溅射SiC薄膜的摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在镁合金(AZ91D)表面制备出SiC(碳化硅)薄膜,利用纳米压痕仪、摩擦磨损试验机对薄膜的纳米力学性能和膜基系统的摩擦磨损性能进行了研究.试验结果表明:此薄膜具有低纳米硬度(12.39 GPa)、低弹性模量(78.93 GPa)和高硬弹比(0.157);膜基系统具有好的摩擦磨损性能,在以氮化硅球为对磨件的室温干摩擦条件下磨损速率在10-5mm3·m-1·N-1级,摩擦系数约为0.248,薄膜未出现裂纹和剥落.分析表明,此膜基系统具有良好抗磨性能与其薄膜具有低的硬度和高的硬弹比、膜基系统具有好的弹性模量匹配是相一致的.SiC薄膜的低纳米硬度、低弹性模量系基材镁所致.     

铝酸盐体系中镁合金微弧氧化膜的性能

利用交流微弧氧化装置对铝酸盐体系中的AZ91D镁合金进行了微弧氧化处理，并通过扫描电镜、表面性能测试仪和电化学测试技术等研究了氧化时间和电流密度对微弧氧化膜层表面形貌、厚度、耐蚀性、摩擦磨损性能和结合力的影响．实验结果表明，随着氧化时间和电流密度的增大，在铝酸盐体系中镁合金微弧氧化膜层表面微孔的数量减少，但微孔直径和表面粗糙度增大．微弧氧化膜层的厚度约为4-16μm；膜层与基体的结合力均在20N以上．微弧氧化膜层的耐磨性和耐蚀性随氧化时间和电流密度的增大呈先升高后降低的趋势．镁合金在铝酸盐体系中微弧氧化处理的最佳工艺为氧化时间40min、电流密度0．20A／cm^2.     

304不锈钢超声表面纳米化后的表征

利用超声表面纳米化技术(ultrasonic nanocrystal surface modification,UNSM),采用4组静态载荷(70 N,90 N,110 N,130 N)分别在304不锈钢表面获得强塑形变形层,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD等研究了由表层到基体的显微特征、残余应力、硬度分布及相组成等.利用有限元方法探讨弹性模量及泊松比同时由表层到基体梯度增加时,弯曲试件内的正应力分布.结果表明:随静态载荷增大,304不锈钢表面强塑性变形层深度增加,表面硬度略有增大,表面残余压应力增大,γ相向α相的转变效应增强;随静荷载增大,试样表面粗糙度由于静荷载较大反而有所增加;表面纳米化处理后,弯曲试样截面最大正应力降低,回转弯曲疲劳条件下能有效提高材料寿命.     

镁合金表面复合膜的制备及其耐蚀性

利用溶胶凝胶技术在镁合金微弧氧化膜表面制备SiO2溶胶凝胶膜形成复合膜层.通过扫描电镜和能谱测试,分析膜层的表面形貌和成分.采用动电位极化曲线测试研究不同条件下复合膜的电化学性能.研究结果表明:SiO2溶胶凝胶膜的最佳沉积条件为浸涂次数3次,浸泡时间1 min,干燥温度80～100℃,干燥时间8h,固化温度170℃,固化时间1h.溶胶凝胶膜能够有效地封闭镁合金表面微弧氧化膜的微孔,形成均匀且较为致密的复合膜层.动电位极化曲线结果表明:复合膜比微弧氧化膜和镁合金基体具有更正的腐蚀电位(Ecorr)、更低的腐蚀电流密度(icorr)和更大的线性极化电阻(Rp),说明微弧氧化镁合金沉积溶胶凝胶膜后耐腐蚀性能有显著地提高,复合膜对AZ91D镁合金具有良好的防腐蚀作用.     

TiB_2/Si_3N_4纳米多层膜的制备及其结构和性能分析

利用超高真空离子束辅助沉积(IBAD)系统,在225℃条件下,制备一系列TiB2/Si3N4纳米多层膜,通过X射线衍射(XRD)仪、表面轮廓仪、原子力显微镜(AFM)和纳米力学测试系统分析该体系合成中调制比对多层膜结构和机械性能的影响.结果表明:一定条件下制备的多层膜其纳米硬度值高于两种个体材料混合相的硬度值;当调制比为15∶1,调制周期为(13±1)nm时,结晶出现多元化,多层膜体系的硬度、应力、弹性模量和膜基结合性能均达到最佳.多层膜机械性能的明显改善与其多层结构和多晶结构存在直接联系.实验证明通过选择合适的个体层材料、厚度以及调制比等条件,制备具有高硬度、低应力和良好膜基结合力的纳米多层膜是可以实现的.     

基体温度对磁控溅射TiN薄膜结构与力学性能的影响

采用直流反应磁控溅射方法在304不锈钢表面沉积TiN薄膜.利用场发射扫描电镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪研究基体温度对TiN薄膜结构与性能的影响.结果表明:TiN薄膜为柱状结构,表面平整、致密.薄膜为面心立方结构(fcc)TiN并存在择优取向,室温和150℃时薄膜为(111)晶面择优取向,300和450℃时薄膜为(200)晶面择优取向;室温时薄膜厚度仅为0.63μm,加温到150℃后膜厚增加到1μm左右,但继续加温对膜厚影响不明显;平均晶粒尺寸随着基体温度的升高略有上升;薄膜的硬度、弹性模量和韧性(H3/E*2)随基体温度的升高而增加,最值分别达到25.4,289.4和0.1744GPa.     

基体偏压对磁控溅射TiAlN薄膜性能的影响

采用中频孪生磁控溅射技术,以Q235碳钢为基体,通过调整薄膜沉积过程中基体负偏压大小,制备TiAlN薄膜.采用原子力显微镜(AFM)观察薄膜表面形貌,采用动电位极化试验研究薄膜的电化学腐蚀行为,用台阶仪和显微硬度计测量薄膜的厚度和硬度,用X-射线光电子能谱仪测试薄膜的组织成分.结果表明,TiAlN薄膜表面平整,粗糙度低.随偏压的增大,膜厚、显微硬度和耐腐蚀性都呈现也先增大,后减小的趋势.当负偏压增大到60 V时,薄膜的腐蚀电位和腐蚀电流密度分别为-256.2 mV和7.81×10-6A/cm2,抗腐蚀能力最强.X射线光电子能谱(XPS)检测结果表明,随负偏压幅的增大,Al/Ti原子比降低.     

磁控溅射参数对ZrB2/ZrAlN纳米多层膜结构和性能的影响

选择ZrB2和ZrAlN作为个体层材料,利用超高真空射频磁控溅射系统在80 nm调制周期下,制备了一系列ZrB2/ZrAlN纳米多层膜,用XRD、表面轮廓仪和纳米力学测试系统分析了物相及晶体结构.研究表明：纳米多层膜体系的各项性能随着Ar/N2流量比例的变化而变化,多层膜的纳米硬度值和弹性模量均高于两种个体材料混合相的硬度值,残余应力也得到缓解,合适的N2气分压可以使多层膜体系的机械性能达到最佳.     

AZ31镁合金表面纳米陶瓷涂层的组织与力学性能分析

为改善镁合金表面的耐磨性能,采用磁控溅射工艺在AZ31镁合金表面制备了纳米Al203陶瓷涂层。用XRD、SEM EDS等分析了涂层的结构和形貌,用正交试验讨论了温度、功率、时间对涂层表面硬度的影响规律。结果表明,影响纳米Al2O3膜硬度和耐磨性的因素是溅射功率和溅射时间,最佳的工艺为80 ℃,200 W,3 h。采用本工艺技术,材料表面主要为2~10 um厚、30 nm左右的粒状δ Al2O3致密层,表层硬度从基体767 MPa提高为1 360 MPa,提高了77.31%。     

Al阳极氧化及涂膜后处理的微观组织及性能研究

为了提高铝的硬度及耐蚀性能,利用硫酸阳极氧化法对铝板材进行表面处理。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和滴碱试验等对获得的氧化膜进行观察和性能分析。结果表明,铝硫酸阳极氧化膜具有多孔性,氧化膜主要以非晶态的形式存在,膜厚度处于5～19μm。随着阳极氧化时槽电压、电流密度和氧化时间的增加,氧化膜的厚度、耐蚀性和硬度增加;提高电解液温度和浓度,氧化膜的硬度、耐蚀性和厚度则下降。对氧膜化进行PTFE涂膜后处理能有效地改善氧化膜的多孔结构。     

摩擦副表面物化特性对纳米级膜厚的影响

为研究固体表面物理化学特性对 nm级润滑膜厚度的影响 ,以铝、铬、钛和二氧化钛作为基体表面材料 ,采用NGY- 2型 nm级膜厚测量仪 ,对 136 0 4标准粘度液、添加有10 %十六酸乙酯的 136 0 4溶液和液体石蜡的膜厚进行了测量 ,并利用 Fourier红外分析仪对润滑剂在实验前后的成分变化进行了检测。红外光谱数据表明 ,不同基体下 ,润滑剂在实验前后的化学成分没有发生变化。膜厚测量结果发现 ,基体的表面物理化学性质对润滑膜厚度有较大影响 ,对基体Al,Cr,Ti,Ti O2 ,弹流润滑向薄膜润滑的转变的临界膜厚按基体表面能增大的顺序依次增大。该研究为处于薄膜润滑状态的润滑系统摩擦副的设计提供了理论基础     

中频反应磁控溅射Al2O3薄膜的光学性质

采用中频反应磁控溅射技术在玻璃基片上制备了Al2O3薄膜,提出了一种利用透射光谱来简单有效地分析弱吸收薄膜的光学特性及与光学相关的其他物理特性的方法.对Al2O3薄膜进行透射谱测量,通过对薄膜折射率、吸收系数、膜厚度与入射光波长相互关系的分析,获得了Al2O3薄膜在400~1 100 nm区域内的折射率、吸收系数与入射光波长的关系式,以及Al2O3薄膜厚度的计算公式.     

(AlxGa1-x)yIn1-yP表面氧化特性

利用双层吸收膜模型,采用消光式椭圆偏振仪,对用ＭＯＣＶＤ方法生长的（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ（本征）、（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ（掺Ｍｇ）和（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ（掺Ｓｉ）３个样品及它们的表面氧化膜的光学参数进行了测量和计算,并对其结果加以讨论．另外还在室温下对（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ（本征）表面氧化膜的生长速率及其厚度进行研究,并得到膜厚与时间的线性关系曲线     

Al/SiO_2 周期迭层膜式微型偏光器中的Al膜层

对周期性Ａｌ／ＳｉＯ２迭层膜式微型偏光器中的Ａｌ膜层进行了研究．高消光比的迭层膜式微型偏光器的性能主要决定于Ａｌ膜层的介电常数．从理论上分析了影响Ａｌ膜层介电常数的因素及Ａｌ膜层的介电常数偏离体金属Ａｌ相应值的原因．Ａｌ膜层溅射沉积条件实验研究结果表明,沉积速率、膜层厚度及基底形貌的控制和选择是非常重要的     

氩气分压与膜厚对溅射Al膜微结构及应力的影响

在不同氩气分压下,用直流溅射法在室温Si基片上制备了不同厚度的Al膜。用光学干涉相移法和X射线衍射技术,对薄膜应力和微结构进行了测试分析。微结构分析表明:制备的Al膜均呈多晶状态,晶体结构仍为面心立方;氩气分压分别为1Pa和3Pa的Al膜相比,1Pa下制备的薄膜结晶程度明显优于3Pa下制备的薄膜。1Pa下Al膜平均晶粒尺寸随膜厚的增加由17.9nm逐渐增大到26.3nm;晶格常数由0.4037nm增大到0.4047nm,均比标准值0.40496nm稍小。应力分析表明:同一工作气体压强(氩气分压)下,Al膜的平均应力随着膜厚的增加变小,应力分布趋向均匀。相同时间1Pa和3Pa的Al膜,其微结构和应力有较大差别。     

阳极氧化制备铝磁性膜的研究

对用阳极氧化技术制备铝磁性膜进行了实验研究；用扫描电子显微镜、Ｘ射线光电子谱法、卢瑟福背散射谱法等表面分析手段对Ａｌ磁性膜的形貌、大小、厚度以及磁性膜中的元素分布作了分析。实验表明，Ａｌ以Ａｌ２Ｏ３形态存在，Ｃｏ离子主要沉积于铝膜微孔底部。并测量了不同工艺条件下磁性膜的矩形比     

氧化锌透明导电膜的光电性能研究

采用磁控溅射法在载玻片上制备出Al3 掺杂型ZnO透明导电薄膜.对不同厚度薄膜的光电性能进行了研究.结果表明,所制备的薄膜随着厚度的增加,透过率略有下降;ZnO薄膜在可见光区的吸光度很小,对可见光几乎不吸收.     

微米铝粉活性及氧化膜厚度研究

提出了计算微米级铝粉平均氧化膜厚度的经验公式.使用SEM、气体容量法、激光粒度仪及质谱仪对两个系列共21种数均粒径的微米铝粉进行了形貌、活性铝质量分数、粒度分布与成分测试,分析了微米铝粉的数均粒径与其氧化膜厚度之间的规律.结果表明,微米铝粉的平均氧化膜厚度与数均粒径为指数关系,并存在一个与铝粉纯度相关的上限值.