钛合金涂层力学性能纳米压痕测试研究

通过纳米压痕测试技术对三种采用化学镀方法制备的钛合金抗微动涂层基本力学性能进行了表征,讨论了峰值载荷等试验参数对模量和硬度测试结果的影响。结果表明:复合纳米颗粒后的耐磨涂层抗变形的能力最好,可作为抗微动涂层使用,峰值载荷对试样弹性模量和硬度测试结果影响明显,随峰值载荷增大测试结果逐渐减小,减小趋势呈非线性。     

基于纳米压痕法奔腾B70车身涂层力学性能的研究

对奔腾B70轿车车身涂层的各漆层:磷酸锌层、电泳层、中漆层和面漆层分别进行了纳米压入实验,以此来研究不同漆层的力学性能。实验结果表明:磷酸锌层的硬度和弹性模量最大,其组织的密实程度最高,具有良好的防腐性能;对于电泳层、中漆层和面漆层,其中面漆层的硬度最高,具有良好的抗压性能;电泳层和中漆层硬度差距不大但明显小于面漆层;而电泳层的弹性模量高于面漆层,面漆层高于中漆层,这也表征了在抗塑性变形能力上也是依次递减的;此外,在抗蠕变性能方面为磷酸锌层最好,其次为面漆层和中漆层,并且两者差距不大,而电泳层具有较好的蠕变变形能力。     

应用纳米压痕技术表征水泥基材料微观力学性能

为了更好地研究和表征水泥基材料的微观结构及形成机理,对水泥净浆及掺粉煤灰的水泥浆体进行了微观力学性能研究.应用纳米压痕技术测试、分析并计算了不同浆体中各个区域的弹性模量和硬度,并对各参数在二维平面的分布进行了描绘.同时,利用高斯函数对弹性模量、硬度的频率分布曲线进行了多峰拟合,获得水化产物中毛细孔、高密度C-S-H凝胶...     

电解液pH值对电沉积纳米晶Cu的影响

通过直流电沉积纳米晶铜实验,研究电解液pH值对电沉积速率和沉积层微观结构的影响。结果表明,电沉积速率随着电解液pH值的升高而下降。pH值为8.0时,沉积铜层具有明显的(111)方向织构,晶粒尺寸大于100 nm。随着pH值的升高,沉积铜层(200)晶面的择优取向程度不断上升,晶粒尺寸逐渐减小。pH值为9.0时,铜晶粒平均尺寸为44.2 nm。实验发现,电解液pH值的最佳范围为8.8~9.0。     

纳米晶Fe-Ti-N软磁薄膜的研究

用射频反应溅射法制备了含Ti量高低不同的两种Fe Ti N合金薄膜 .研究发现 ,沉积态低Ti含量的薄膜是α Fe的多晶体 ,晶粒尺寸约 2 0nm ,沉积态高Ti含量的薄膜则是非晶结构 ,经适当热处理后 ,纳米晶α Fe从中晶化生成 ,晶粒尺寸约 10nm .和低Ti含量Fe Ti N薄膜相比 ,高Ti含量Fe Ti N薄膜显现出良好的软磁特性     

FeNiPB(Cu,Nb)纳米晶软磁材料的研究

通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜及场发射扫描子显微镜并借助X－ray衍射仪分析研究了Fe基纲米晶软磁材料，结果表明：用机械合金化法可以合成FeNiPB(Cu,Nb）非晶合金，非晶粉末经晶化处理可以得到FeNiPB(Cu,Nb）纳米晶组织。     

纳米压痕双斜率法的修正

分析了双斜率法的误差来源,即采用纳米压痕载荷与位移曲线求解材料的弹性模量和硬度,引入2种不同的修正因子并给出修正的双斜率法表达式,利用二维等效圆锥模型和三维真实Berkovich模型模拟幂强化型材料的纳米压入过程并求解修正因子,利用修正的双斜率法计算标准材料熔融硅的硬度和修正因子.结果表明,所得结果与其有限元模拟结果相近,从而验证了修正的双斜率法的有效性,同时,推测其对压头尖端钝化并不敏感.     

单晶Cu在纳米压痕过程中的微观破坏机制

单晶Cu由于各向异性,最大剪切应力场的计算与宏观连续体弹性理论有出入,主要表现在纳米压痕过程中最大剪切应力的位置并不在压头的正下方,而且与位错产生的位置也不一致,通过位错的运动规律,发现材料的破坏不仅存在于压头的正下方,而且在压头周围的亚表层也存在大量位错,圆形压头使基体的应力分布并不是简单的单向拉伸或压缩,而是存在剪切应力场,致使模拟结果是尺寸相关的。     

Fe/Cu纳米多层薄膜中内应力对其力学性能的影响

利用直流磁控溅射方法制备了Fe/Cu纳米多层膜,使用扫描电子显微镜(SEM)、薄膜应力分布测试仪和纳米压痕技术研究了不同周期结构Fe/Cu纳米多层薄膜的内应力及其纳米力学性能.在Fe/Cu纳米多层薄膜中,由于铁和铜的结构和本征性能的差异,形成多层膜结构后存在张应力,其张应力在周期T=10时达到910.08 MPa,对应的纳米硬度为12.3 GPa.随着多层薄膜调制周期数T的增加而内应力逐渐降低,纳米硬度和弹性模量随着张应力缓释也出现下降.根据纳米薄膜内应力对其力学性能的影响,探讨了内应力与薄膜纳米力学性能的相关性.     

非结晶铁磁合金薄带的机械性能研究

非结晶铁磁合金薄带是一种用于磁传感器微系统中的新型材料,其电、磁及机械性能对磁传感器的性能有着极大的影响。文章采用纳米压痕测量技术研究其机械性能,并且与拉伸试验测得的结果进行了比较。试验结果表明,纳米压痕法的载荷-位移曲线能够全面反映材料的弹性、塑性变形,弹性模量及硬度的测量结果受到基底材料及粘结剂层的影响。     

脉冲电沉积纳米晶Ni-Co合金的组织结构与力学性能

采用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDS)等方法研究了脉冲电沉积法制备的纳米晶Ni-Co合金的微观组织结构和成分.测定了纳米晶Ni-Co合金的显微硬度和拉伸性能,研究了纳米晶Ni-Co合金中合金成分与力学性能的关系,并利用SEM对拉伸后断口进行分析.结果表明:合金中Co含量随镀液中Co2+浓度的增加而显著增加,并且随着Co含量的增加合金晶粒尺寸减小;合金显微硬度值随着Co含量的增加而增加.随着合金中Co含量的增加,断裂延伸率先逐渐减小,而后随着Co含量的增加而逐渐增大.拉伸过程晶粒尺寸明显增大,断口微观形貌呈韧窝状.     

应变速率对电沉积纳米晶铜拉伸性能的影响

采用直流电沉积工艺,制备了平均晶粒尺寸为56nm的致密纳米晶铜.室温下进行单向拉伸实验,发现纳米晶铜的强度和韧性均随应变速率的升高而增大,特别是韧性的速率敏感十分显著.应变速率由1.04×10-5s-1升至1.04s-1时,断裂应变由23.2%增至39.4%,同时抗拉强度由309MPa增至451MPa.这一现象可归因于两个方面:首先,纳米晶铜的应变硬化行为随应变速率的升高而增大,从而使其均匀变形阶段的应变增加;其次,高应变速率下纳米晶铜颈缩时发生晶粒转动,这有助于其失稳阶段的应变增加.     

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.     

Cu含量对AZ61镁合金显微组织和力学性能的影响

通过真空感应熔炼技术制备出不同Cu含量的AZ61镁合金,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法研究了Cu元素对合金组织和力学性能的影响。结果表明:Cu元素以三元AlCuMg相存在于合金中,主要分布在晶界处及枝晶间;添加Cu元素后能够细化合金铸态组织,并使β-Mg17Al12相数量减少、尺寸变细;随着Cu含量增加,挤压态合金强度先上升后下降,而延伸率只有当Cu含量达到1%时才开始显著下降。其中AZ61-1Cu具有最佳的综合力学性能,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为230 MPa、321 MPa和9.7%;当Cu含量为1.5%时,粗大的AlCuMg相割裂了合金基体,使合金力学性能下降。     

氨基磺酸镍体系电沉积纳米镍的力学性能及热稳定性研究

采用氨基磺酸镍体系镀镍液代替瓦特型镀镍液,应用脉冲电沉积技术,制备了平均晶粒尺寸为16.7 nm的纳米镍.在静拉伸应变速率范围(5×10-5~10-2s-1)内,纳米镍的强度和塑性均随应变速率的增加而增加,断裂形式表现为韧窝韧性断裂,获得的最高断裂强度和最大断裂延伸率分别为1 332MPa和5.31%.在退火温度为100、150和200℃保温1 h后,室温应变速率为10-3s-1时,纳米镍的强度和塑性随退火温度的升高而显著下降,原因为退火过程中晶内硫元素向晶界强烈偏聚引起材料变脆,断裂形式表现为晶间脆性断裂.XRD和TEM的观测结果表明,纳米镍在250℃退火时,晶粒发生显著长大,硬度快速下降.热分析仪测得的放热峰表明,275℃以后,大量的纳米晶粒发生异常长大.     

Cu块材及Cu膜的光学常数研究

用反射式动态椭圆偏振光谱技术对Cu块材、Cu薄膜及Cu厚膜的光学常数进行了测试分析。研究结果表明:与Roberts块材、Johnson厚膜数据相比,不同方法得到Cu的光学常数在谱线形状上基本相似,但在数值上存在一定差别;在波长为250～830nm范围内,Cu块材和膜的折射率n与消光系数k分别在0.1～1.5和1.5～5.0之间;随膜厚增加,n值增大,k值减小;厚膜的n、k值与块材的更为接近。同时讨论了光学常数与微结构的关系。     

退火对AlCN非晶薄膜结构及力学性能的影响

利用磁控溅射方法在单晶硅基片上制备出不同Al含量AlCN非晶薄膜,随后分别在700℃和1000℃进行真空退火热处理.使用X射线衍射仪和高分辨透射电镜研究了沉积态和退火态薄膜的组织和微观结构,用纳米压痕仪测试硬度和弹性模量.结果表明,退火态薄膜组织和微观结构强烈依赖于薄膜的Al含量.经1000℃退火后,低Al含量AlCN薄膜没有出现结晶现象,但形成了分层;高Al含量AlCN薄膜中,退火促使AlN纳米晶的生成,使薄膜形成了非晶包裹纳米晶的复合结构,随着距表面深度的增加,形成的纳米晶密度和尺寸均有减小的趋势.随着退火温度的升高,AlCN薄膜的硬度和弹性模量均降低;而对于高Al含量AlCN薄膜,由于形成了纳米复合结构,硬度和弹性模量下降幅度减少.     

Light scattering characteristic of TiO2 nanocrystalline porous films

TiO2 nanocrystalline porous films consisting of binary particles mixture (mean diameters of 12 and 100 nm) are capable of increasing the light absorption due to the possession of large specific surface area and light scattering property. The simultaneous reduction of the film thickness leads to a decrease of the recombination loss during electron transport and an increase of the photocurrent efficiency.