TiN/NbN纳米多层膜的微结构与超硬度效应

采用反应溅射法制备了一系列不同调制周期的TiN/NbN纳米多层膜，并使用X射线衍射分析（XRD），透射电子显微镜（TEM）和显微硬度计表征了薄膜的调制结构，界面结构和显微硬度，结果表明：TiN/NbN多层膜具有周期性良好的调制结构，调制界面清晰、平面；薄膜呈现为多晶外延生长的面心立方结构；薄膜硬度出现异常升高的超硬度效应，并在调制周期为8.3nm左右达到硬度峰值（HK39.0GPa）。     

多弧离子镀沉积TiAlN/TiN多层膜的结构与性能

为研究调制周期对薄膜结构和性能的影响,采用多弧离子镀技术在高速钢上制备TiAlN/TiN多层膜,通过改变调制周期制备了不同层数的TiAlN/TiN多层膜,使用扫描电子显微镜(SEM)、XP-2台阶仪、X线衍射仪(XRD)和维氏硬度计对薄膜的表面形貌、厚度、物相结构和硬度进行测量,并对实验结果进行分析和讨论.结果表明:TiAlN/TiN多层薄膜中膜层的择优生长方向主要表现为Ti Al N相的(0010)取向;调制周期的改变对薄膜的沉积速率基本没有影响;随着调制周期的减小,样品的表面质量提高,显微硬度明显变大.     

TiN/SiC纳米多层膜中的晶体互促生长

研究了TiN／SiC纳米多层膜中的晶体互促生长效应,采用磁控溅射法制备了一系列不同厚度SiC和TiN的TiN／SiC纳米多层膜以及TiN、SiC单层膜．利用透射电子显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪分析了多层膜的微结构．结果表明,尽管TiN和SiC的单层膜分别以纳米晶态和非晶态存在,但由TiN和SiC通过交替沉积形成的纳米多层膜却能够生长成为晶体完整性良好的柱状晶并呈现强烈的择优取向,显示了一种异质材料晶体生长的相互促进作用．纳米多层膜中的晶体互促生长效应与新沉积层原子在先沉积层表面上的移动性有重要关系。     

Si_3N_4/TiN纳米多层膜的超硬效应

采用磁控反应溅射工艺制备了Si3N4/TiN陶瓷纳米多层膜,运用X射线衍射、透射电镜和显微硬度仪等对纳米多层膜的微结构、应力状态和硬度进行测试.研究结果表明,Si3N4/TiN多层膜中,Si3N4层为非晶态,TiN层为晶态.Si3N4/TiN多层膜的显微硬度既受调制周期Λ的影响,同时又与调制比有关.当调制比lSi3N4/lTiN=3和调制周期Λ=12.0nm左右时,多层膜的显微硬度达到最大值,其数值比用混合法则计算的值高40%以上.根据实验结果,还提出了该体系出现超硬效应的机制     

沉积温度对TiN/SiN_x多层膜结构及力学性能的影响

采用反应磁控溅射方法,在不同沉积温度条件下制备了一系列多晶TiN/SiNx纳米多层膜,并用X射线衍射仪（XRD）、X射线反射仪（XRR）及纳米压痕仪（Nanoindenter）表征了材料的微观结构及力学性能。结果表明,沉积温度对多层膜的界面结构、择优取向及力学性能有显著影响：当沉积温度为室温时,多层膜的界面较高温条件下粗糙;而多层膜的择优取向在沉积温度为400℃时呈现强烈的TiN（200）织构;多层膜的硬度及弹性模量在室温至400℃温度范围内变化不大。     

TiN/TiN+Si/TiN多层膜的高温微动磨损行为研究

用直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法在T225NG钛合金基体上制备出厚度约为6μm的TiN/TiN+Si/TiN多层膜,重点研究了多层膜及钛合金基材在室温和高温条件下的微动磨损行为,采用激光共焦扫描显微镜测定磨损体积,用扫描电子显微镜观察磨痕微观形貌.结果表明：在室温(25 ℃)至400 ℃范围内,微动初期和稳定阶段多层膜的摩擦系数比钛合金基体低,磨损体积也比钛合金基材明显降低;多层膜磨损体积随着温度的升高而增大;多层膜可以显著降低钛合金基材的磨损;多层膜的损伤主要表现为剥层和磨粒磨损形式.     

TiN/AlN纳米多层膜的制备及力学性能

采用多靶反应磁控溅射法制备了ＴｉＮ／ＡｌＮ纳米多层膜,并通过ＸＲＤ、ＴＥＭ和显微硬度计对多层膜的调制结构和力学性能进行了研究．结果表明,反应磁控溅射法制得的纳米多层膜调制界面平直清晰;薄膜的硬度随其调制周期Λ的减小而单调增加,硬度在Λ＝２ｎｍ时达到最大值ＨＫ３２．９３ＧＰａ．     

ZrYN层厚度对CrN/ZrYN纳米多层膜微观结构和力学性能的影响

采用磁控溅射技术在单晶Si基片上交替沉积CrN层、ZrYN层,制备不同厚度ZrYN层的CrN/ZrYN纳米多层膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、纳米压痕仪表征纳米多层膜的微观结构和力学性能。结果表明：随着ZrYN层厚度的增大,纳米多层膜中CrN相的结晶程度呈现出先上升后下降的趋势;纳米多层膜的硬度、弹性模量、韧性也呈现出先增大后减小的趋势;当ZrYN层厚度为0.9 nm时,纳米多层膜具有最高的硬度、弹性模量、韧性,分别为20.3 GPa、210.4 GPa、2.25 MPa·m^1/2。上述结果表明,随着ZrYN层厚度的增大,纳米多层膜出现由晶态向非晶态转变,在非晶态下,能够获得良好的综合力学性能。     

W/SiC纳米多层膜的调制结构及调制界面

采用XRD和HREM技术研究了多靶磁控溅射法制备的W／SiC纳米多层膜的微结构，结果表明，在多层膜中，SiC调制层为非晶态；W调制层在大调制周期时为纳米晶，随调制周期减小逐渐转变为非晶态，W／SiC纳米多层膜的调制结构界面平直，清晰，周期性好，而在原子尺度上，界面存在一个成分混合和结构调整的过渡区。     

NiFe/Cu多层膜巨磁电阻与界面结构的研究

采用磁控测射方法制备的ＮｉＦｅ／Ｃｕ多层膜，在室温下测量到巨磁电阻随Ｃｕ层厚度振荡的第三峰，讨论了ＮｉＦｅ／Ｃｕ多层膜界面结构对巨磁电阻的影响     

Cu/Ni多层膜的调制波长与力学性能的关系

为研究Cu/Ni多层膜的调制波长与力学性能的关系,采用计算机控制的单槽双脉冲控电位沉积系统,在Cu基体上沉积Cu/Ni多层膜,分别采用扫描电镜和纳米压痕技术对Cu/Ni多层膜的截面和硬度进行了测试.结果表明:电沉积方法制备的Cu/Ni多层膜具有良好的周期结构;在调制波长为37 nm时硬度达到极值;在调制波长小于37 nm时其硬度值明显下降.实验结果符合理论分析中多层膜的硬度随调制波长的变化规律,但临界调制波长大于理论计算结果.     

Microstructure and magnetic properties of FePt/MgO multilayers deposited by RF magnetron sputtering

FePt (50 nm) and [FePt(a nm)/MgO(b nm)₅/glass (a=1, 2, 3; b=1, 2, 3) films were prepared by radio frequency (RF) magnetron sputtering technique, and then were annealed at 600℃ for 30 min. The effect of MgO layer thickness on the structures and magnetic properties of the FePt/MgO multilayers was investigated. The coercivities and inter-grain interactions of the FePt/MgO films were decreased, yet the degree of (001) texturing drastically increased with the increase in MgO layer thickness when the FePt layer thickness was fixed. Thus, the FePt/MgO films with appropriate coercivities, high perpendicular anisotropy, and weak intergrain interactions were obtained by controlling the MgO layer thickness. Overall, these results indicate that the FePt/MgO nanostructured films are promising candidates for future high-density perpendicular recording media.     

Mg-Sm系合金的显微组织及力学性能

研究了Mg-(1%～3%)Sm(质量分数)合金在多种状态下的显微组织和力学性能.采用光学金相分析(OM),扫描电子显微分析(SEM),X射线衍射分析(XRD)等多种分析和测试手段,系统研究了挤压工艺及热处理(固溶处理、时效处理)对Mg-Sm系合金显微组织和力学性能的影响.结果显示,合金的铸态组织由a-Mg基体和Mg41Sm5组成.合金经热挤压加工后,Mg41Sm5相沿挤压方向呈纤维或颗粒状分布.在420℃挤压时,试样内发生了动态再结晶,致使挤压后合金的强度和塑性得到大幅度改善.固溶以及时效处理后,合金的性能比铸态有较大提高;而采用挤压后的直接时效(T5)处理,可获得良好的综合力学性能.因此,Sm可以考虑作为强化变形镁合金的添加元素.     

Mg-Y-Zn-Zr合金的显微组织和力学性能

对Mg-9Y-3Zn-0.5Zr和Mg-3Y-3zn-0.5Zr 2种含Y镁合金的铸态,均匀化退火态和挤压态的显微组织及常温和高温力学性能进行研究,探讨稀土元素Y对这2种合金组织及力学性能的影响.研究结果表明:Y元素含量高的1号合金相对于2号合金的晶粒组织明显细小,并且抗拉强度也有所增加,但提高幅度有限;在高温下,镁合金的塑性较优,发生韧性断裂;钇合金于390℃热挤压后其显微组织中发生了再结晶,且含Y量较高的1号合金的再结晶晶粒较小,说明钇对再结晶有阻碍作用.     

TiN/Al复合材料的微观组织及性能研究

用熔铸法制备了TiN/Al复合材料,通过SEM和EDS研究复合材料的微观组织和元素组成;测定了复合材料的布氏硬度和压缩性能.实验结果表明：用熔铸法制备TiN/Al复合材料,其增强相TiN均匀分布在基体中,随TiN含量的增加TiN由颗粒状、短棒状变成长条状;其布氏硬度和压缩强度随TiN含量的增加而增大.     

采用有限元仿真研究TiN和Ti-Si-N的力学性能特点

利用有限元的非线性算法对一个TiN表面和一个Ti-Si-N纳米复合表面的压痕测量实验曲线进行仿真拟合,并对它们的力学性能进行比较分析.论文介绍该三维有限元仿真过程的各个步骤,重点说明如何通过计算求取与实验的载荷-位移曲线相对应的应力-应变关系,以及通过有限元仿真得到TiN样品和Ti-Si-N样品的屈服极限.经过仿真得到TiN表面和Ti-Si-N表面的硬度分别为21.319GPa和39.874GPa,与实测值21.4GPa和41.8GPa很接近.该研究结果证明此计算材料应力-应变关系和求取屈服极限的方法是可行的.通过仿真得到Ti-Si-N纳米复合表面的屈服强度为24GPa、TiN表面的屈服强度为12GPa.