基于聚焦离子束铣削技术的微刀具制备

提出了一种利用聚焦离子束(FIB)技术的铣削功能制备微细切削刀具的方法,通过设置恰当的离子束参数及精确控制刀具的不同刀面相对离子束的位置,可以获得具有高精度特征尺寸、锋锐刃口且复杂形状的微刀具.被加工刀具的典型特征尺寸为5～50,μm,可加工各种不同截面形状的微刀具.对硬质合金材料的毛坯进行FIB铣削,获得了宽度为7.65,μm、刃口半径小于30,nm的矩形微刀具.通过在超精密车床上进行加工试验,结果表明,FIB铣削的微刀具具有很好的加工性能.     

纳米测量仪器和纳米加工技术

纳米科技是当今国际上的一个热点。文章对纳米科技作了简要介绍, 纳米测量和加工是纳米科技中的一个不可缺少的重要组成部分。叙述了发展纳米测量和纳米加工技术的两个主要途径：一是发展传统技术，主要是电子显微术以及最近发展起来的聚焦离子束（FIB）- 电子束数控加工中心；二是创造新的测量仪器，建立新原理和新方法，介绍了国内外电子显微镜和扫描探针显微镜这两类纳米测量分析仪器的发展、应用和生产现状。指出我国电子显微仪器和扫描探针显微镜的开发和生产面临困境，应尽快建立和加强自己的电子显微仪器和扫描探针显微镜等纳米测量和纳米加工设备制造产业，并列入国家科技发展规划。     

聚焦离子束系统——基础与应用

聚焦离子束系统对于理解和掌握纳米级的材料结构来说是一个非常重要的工具。将这个系统和电子束结合起来组成一个双束系统，这个独立体系可以用来成像、分析以及作为样本修改工具。本书讲述了聚焦离子束系统的原理、性能、挑战与应用，全面覆盖了离子束技术的最新发展成果，包括双束系统。     

液态金属离子源与聚焦离子束的研制进展

为了适应大规模集成器件制作工艺发展的需要，开展了液态金属离子源（ＬＭＩＳ）和聚 焦离子束（ＮＢ）的研究。研制成针型、同轴针型与毛细管型的镓与金ＬＭＩＳ，Ａｕ－Ｓｉ、Ａｕ－ Ｓｉ－Ｂｅ与 Ｐｄ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｂｅ－Ｂ三种共晶合金型 ＬＭＩＳ：研究了带有控制栅极的 ＬＭＩＳ的控 制性能；编制了计算聚焦离子枪所需的程序；制成三种型式的聚焦离子枪并获得０．１μｍ 直径的聚焦离子束；制成扫描离子显微镜（ＳＩＭ）；初步开展了刻蚀试验。     

聚焦离子束在精细加工中引起损伤的分析

微分析技术已经成为微电子产业发展的重要技术支撑,FIB(focusedion beam)结合了精细加工技术和微分析技术,具有在亚微米线度上的微细加工和高分辨率成像的能力,成为强有力的TEM(transmission electron microscope)制样工具以及电路修补的有力工具.同时,FIB辐照对样品结构的损伤以及器件性能的影响受到广泛的关注.为使实际FIB的工作更优化,更有针对性,从而确保不同器件在FIB加工后的可靠性,从研究FIB辐射对材料结构的损伤入手,针对两种不同类型的晶体管(常规工艺NMOS晶体管和埋沟工艺PMOS晶体管),进行了FIB辐照下的电学性能对比.较常规工艺的NMOS晶体管,埋沟工艺的PMOS晶体管在跨导和迁移率等参数的变化情况与前者相似,但是在阈值电压变化,辐照损伤修复方面,后者显示出独特的性能.     

聚焦离子束系统的研制

研制了一台具有二级透镜的聚焦离子束（ＦＩＢ）装置。它利用液态金属离子源：镓和金硅合金。离子束束斑在０．３μｍ左右，最小束斑达０．２１μｍ。能稳定、长时间地运行。文中论述了该系统的总体结构，对聚焦离子束系统的核心部件离子光学系统及辅助系统的参数选择、以及它们的结构特点作了详细的讨论，最后给出了系统的实验结果。并用离子束进行刻蚀工艺的研究，给出了ＦＩＢ在镀了一层金膜的硅样品进行刻蚀的电子扫描显微镜照的图象。     

基于聚焦离子束铣削的复杂微纳结构制备

聚焦离子束铣削是一种灵活且高精度的微加工方法,探索通过聚焦离子来铣削进行复杂微纳米结构的加工过程．通过聚焦离子束铣削加工,利用灰度值精确控制离子柬加工时间,实现闪耀光栅以及正弦结构等复杂微纳结构的加工过程同时,利用聚焦离子束对原子力显微镜纳米管探针的长度进行高精度调控,其长度控制精度可以小于50nm．聚焦离子柬铣削技术为制备在各种科学工程领域应用的多种复杂微结构提供了有效途径．     

镓聚焦离子束研磨Cu薄膜的模拟

利用TRIM模拟中的蒙特卡罗方法计算了镓（Gallium）离子在Cu薄膜上的溅射产额。分析溅射产额对镓离子的数量、入射离子的能量和离子入射角度的依赖关系。     

二级透镜聚焦离子束系统及其对中方法

介绍了一台使用液态金属离子源的二级透镜亚微米聚焦离子束系统。系统使用了可以微动的针尖以及电可调现场可变束径束流技术，在加速电压为１５ｋｅＶ，束流为３０ｐＡ时，束径可达到１００ｎｍ。在系统设计时，提出了逐级可测性原则，并在设计结构时同时设计一套科学的调整方案，使二级透镜系统的对中调整更加迅速可靠。探讨了一种新的对中判断方法，称为漂移法，就是在保证光阑孔和透镜光轴合轴很好的情况下，聚焦电压偏移一定量时像点位置的漂移最小时物点离轴最近。漂移法比常用的束径最小法更加灵敏、可靠。     

0.2μm聚焦离子束系统中电源稳定度的研究

为了在所研制的二级透镜聚焦离子束系统中获得直径小于０．２μｍ的稳定束斑，并进行亚微米微细加工，分析了影响束斑大小及稳定性的因素，并着重从像差、散焦和漂移的角度，利用理论分析和模拟计算，研究了决定系统光学性能的离子源、离子引出极、预聚焦极、聚焦极所用高压电源及电对中、消像散透镜、偏转器所用低压电源的稳定度对离子束径的影响，得到了束直径小于０．２μｍ时电源必须达到的稳定度，即高压电源的纹波系数１×１０－４～１×１０－５，低压电源的纹波系数６×１０－４～１×１０－４。     

ART对灰铸铁试样摩擦表面自修复的研究

运用改装的摩擦实验机对灰铸铁HT150—45钢摩擦副做旋转对磨实验,主要探索ART对灰铸铁摩擦副表面自修复改性的机理和耐磨规律。在摩擦副中加入ART试剂,在定载荷、定转速条件下在大气环境中进行试验。用Kevex能谱仪和S440扫描电镜等,通过测定试样的磨损率,表面显微硬度、粗糙度的测定和显微形貌的观察及表面成分分析与试样镜像组织观察,试验发现灰铸铁摩擦试样表面有一层光滑、平坦的乳白色膜生成,微观发现试样表面有大量灰色光滑块状物生成,表面微区亦增添了大量来自ART粉体中的元素,显微硬度明显提高,其中灰色区尤为显著,局部区域最高可达原来4倍;同时,表面粗糙度显著降低,有的试样Ra值为原来的14％,起到了良好的减摩耐磨效果。     

变质处理对低锰白口铸铁组织和性能的影响

本文用五种变质剂的每一种对低锰白口铸铁进行了变质处理。从金相、硬度、机械性能等方面进行了分析研究。试验结果表明，变质处理都能不同程度地改善白口铁的强韧性，变质处理后再正火处理性能提高幅度更大。     

离子束增强沉积纳米Fe—N磁性膜

利用高能量（〉１５ｋｅＶ）、脉冲氮离子束增强沉积（ＩＢＥＤ）Ｆｅ－Ｎ磁性薄膜。合成了含有α－Ｆｅ、α″－Ｆｅ１６Ｎ２、γ＇－Ｆｅ４Ｎ和ε－Ｆｅ２￣３Ｎ相的纳米多晶薄膜。Ｆｅ－Ｎ薄膜的磁性取决于膜层的相结构及微观形貌。纳米尺度的α″－Ｆｅ１６Ｎ２和α－Ｆｅ相的混合物膜层的饱和磁性强度可达２４５ｅｍｕ／ｇ。多元ＩＢＥＤ Ｆｅ－Ｃｏ－Ｎ合金薄膜与相同制备条件下合成的Ｆｅ－Ｎ薄膜相比，其相结构相似，但饱和     

添加铬合金化和复合变质处理对白口铸铁组织性能的影响

在熔炼过程中通过对熔体进行复合变质处理,制备普通白口铸铁和含铬白口铸铁试样及其在相同铸造条件下的变质试样;对试样进行金相显微组织观察、碳化物定量分析和宏观硬度测量,研究添加铬合金化和复合变质处理对普通白口铸铁碳化物类型、形态、分布和性能的影响。研究结果表明,铸铁铬含量较低时,碳化物类型为(Fe,Cr)3C或(Fe,Cr)3C (Cr,Fe)7C3,呈粗大网状结构;经复合变质处理后,碳化物变得孤立、分散,网状结构被消除;随着铬含量增加,碳化物全部转变为(Cr,Fe)7C3,共晶团中碳化物呈菊花状分布,并在共晶团心部附近出现近似六方形的块状(Cr,Fe)7C3碳化物;经复合变质处理后,共晶碳化物变的细小分散、分布均匀,菊花状形态消失,但六方形(Cr,Fe)7C3碳化物仍然存在;白口铸铁经复合变质处理后,其洛氏(HRC)硬度比变质前有明显提高。     

奥氏体—贝氏体球铁滑动摩擦磨损特性的试验研究

在MM-200型和MHK-500型磨损试验机上对ADI的滑动摩擦磨损行为进行了试验研究,运用扫描电镜和X射线衍射对试样进行了测试分析.结果表明,在摩擦磨损过程中ADI表层的奥氏体量和奥氏体中的固溶碳量有所减少,硬度升高.在此基础上讨论了ADI的耐磨性能,并与40Cr钢和V-Ti球铁作了耐磨性对比试验.     

含磷蠕铁摩擦表面的分形特征与摩擦学性能

对不同速度和接触压力条件下含磷蠕墨铸铁干滑动摩擦表面的表面分形维数值进行了测算 ,并研究了这些分形维数值和相应的摩擦学性能数据的关系。结果表明 ,干滑动摩擦表面属分形表面 ,分形维数可以表示摩擦表面的粗糙程度 ,分形维数和摩擦系数、磨损率之间有明显的对应关系 ,且摩擦条件和表面形貌对摩擦学性能的影响呈现出复杂的关系。     

低合金白口铸铁的稀土变质机理及新工艺

本研究首先实验肯定了抗磨低合金白口铸铁可以通过稀土变质处理使M_3C型碳化物成为板块状及断开分布,从而明显地提高了它们的韧性及抗磨性。 稀土变质剂在白口铸铁结晶过程中的作用经试验确认为:(1)形成硫氧化物有利于初生奥氏体在熔体中各处形核,及在固液界面富集造成成份过冷区使奥氏体枝晶轴次发达。两昔均有利于将共晶碳化物隔断;(2)促使共晶转变温度降低,则有利于离异共晶的增长,而扩大共晶转变温度范围;则有利于共晶结晶的体积形核;最后稀土在增长的共晶碳化物上选择吸附则对获得板块状碳化物有利。 以上述的稀土变质机理假说为依据,试验开发了采用综合孕育剂及综合变质剂的两步变质处理的新工艺,在采用较少的稀土变质剂用量时,仍可获得较高韧性的白口铸铁。     

离子注入材料表面改性及其在摩擦学中的应用

对离子注入材料表面改性及其在摩擦学中的应用进行了综述.大量文献资料表明,离子注入是改善材料摩擦学性能的一种有效方法,许多金属离子或非金属离子均可注入到金属、陶瓷、高分子等材料的表面以改善其摩擦学性能.离子注入对材料表面耐磨性能改善的效果取决于注入离子的种类、注入剂量、注入能量和注入温度.讨论了为使该技术更加广泛地应用于实际摩擦学体系还须研究的一些问题.     

钼钒型铸铁冷焊焊条的研制

本文通过理论探讨和试验研究,提出一种新型焊条——钼钒型铸铁冷焊焊条,它可代替目前常用的高钒焊条。它具有焊接接头白口区较窄;节省较贵的钒铁;焊接工艺性能较好等优点。