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）。     

P20钢等离子体氮化/DLC双重处理研究

为了提高DLC膜与P20塑料模具钢基体间的结合强度,采用高功率大电流脉冲电源,实现P20钢氮化及氮化/DLC连续双重处理。采用SEM、XRD和显微硬度仪对其表面结构、相组成及显微硬度进行测试分析,结果表明:氮化处理增大试样表面粗糙度,氮化层由γ'-Fe4N相和ε-Fe(2,3) N相组成,硬度由240HV0.05上升到830HV0.05;压痕法结合力测试和摩擦磨损实验结果表明,氮化处理提高DLC膜基结合力和摩擦磨损性能。     

铝合金常温脉冲硬质阳极氧化工艺及氧化膜的微观组织分析

采用长周期（Ｔ＝１００ｓ）恒电流脉冲方波,２５～３０°Ｃ范围内,在锻铝合金ＬＤ３１上制取了厚度＞８０μｍ、显微硬度ＨＶ＞４００的硬质阳极氧化膜．阳极氧化膜的膜厚和显微硬度随电流密度的增加、阳极氧化时间的延长而增大,但电流密度和氧化时间超过一定值后显微硬度将下降．试样的显微硬度沿氧化膜由内向外逐渐降低．氧化膜显微组织观察及电子能谱（ＥＤＸ）成分分析表明,铝合金基体中的二次相在阳极氧化过程中会部分保留于氧化膜中,氧化生成复杂的化合物．扫描电镜（ＳＥＭ）观察及ＥＤＸ成分分析证明：氧化膜的局部烧蚀和裂纹形成与过高的电流密度、铝合金基体中二次相偏聚、阳极氧化膜中复杂化合物的形成以及电解液搅拌不均匀密切相关     

丙二酸溶液中的铝阳极氧化研究

在丙二酸电解液中进行了铝阳极氧化,并采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）及显微硬度仪对氧化膜的构型、物质结构、耐酸性、显微硬度等进行了表征。结果表明,丙二酸电解液的黏度随浓度的升高而增大,电解液黏度较大时,氧化膜的生长速率会明显降低;电流密度较大、氧化时间较长时能显著提高氧化膜构型的规整度;氧化膜膜厚的增长速率呈现出先增大后降低的规律;在相同的氧化条件下,电解液浓度较大时,得到的氧化膜的厚度也较大。在800℃以上对丙二酸氧化膜加热,原来无定型的氧化铝会结晶生成γ-Al₂O₃;氧化膜结晶后其耐酸性会显著提高。丙二酸电解液的浓度对氧化膜的显微硬度没有显著影响,氧化膜硬度对膜厚的依赖存在一个极限值,约为27μm。     

显微硬度负荷依存性现象及其本质

涂层的超显微硬度值不仅取决于涂层材料，还与测试负荷和膜层的厚度密切相关．论述了显微硬度在微小负荷范围内因测试负荷变化而发生明显变化的现象，即所谓的压痕尺寸效应，并讨论了显微硬度试验时测试负荷的正确选择和压痕尺寸效应的若干解释．     

锌镍合金镀层的组成与相结构的关系

用Ｘ射线衍射等方法，研究了从碱性镀液电沉积的锌镍合金镀层的化学组成与相结构，晶粒尺寸，显微硬度的关系。结果表明，随着合金镀层中镍含量的提高，合金镀层由η和ｒ－相共存转变为只有ｒ－相；镀层的织构相应地由六方结构的（１００）择优面转变为立方结构的（３３０）择优面。η－和ｒ－相的晶粒尺寸随镀层镍含量的提高而降低；只有ｒ－相时，晶粒尺寸降低更为显著。镀层的显微硬度当镍含量为９．０ｗｔ．％时呈现一极小点。     

掺铬类石墨薄膜摩擦学性能研究

采用非平衡磁控溅射离子镀技术,以电流控制方式在高速钢和硅基底上制备了不同C r含量的C/C r类石墨薄膜,测量了类石墨膜的显微硬度、膜基结合强度、摩擦系数和比磨损率,分析了薄膜的相结构,观察了薄膜的表面和断面形貌。结果表明:所制备的类石墨薄膜随C r含量的增高,硬度逐渐降低,结合强度先增后降,摩擦系数和比磨损率则先降后升;类石墨膜是含有多种纳米晶的非晶结构;金属元素C r含量影响了类石墨碳膜的表面形貌和组织结构。当C r含量在0.5%~2.5%时,薄膜表面光滑而结构致密,摩擦系数小且比磨损率低,膜基结合强度高,具有良好减摩耐磨性能。     

磁控溅射沉积Cu-W薄膜的结构及性能

 以磁控溅射制备W原子数分数为2.1%~53.1%的Cu-W薄膜,用EDX、XRD、TEM、SEM、显微硬度计和四探针电阻仪对薄膜成分、结构和性能进行表征,研究薄膜中W含量的变化对薄膜结构及性能的影响.结果表明,Cu-W薄膜呈纳米晶结构,含x=2.1%~16.2%W的Cu-W膜中存在W在Cu中的铜基fcc Cu(W) 非平衡亚稳过饱和固溶体,Cu-36.0%W膜中存在fcc铜基和bcc钨基双相固溶体,含x=48.7%~53.1%W的Cu-W膜则存在Cu在W中的钨基bcc W(Cu)亚稳过饱和固溶体.具两相结构的Cu-36%W薄膜的显微硬度最大,而Cu-W膜电导率则随W含量上升而持续降低.400 ℃退火1 h后,Cu-W薄膜发生基体相晶粒长大,硬度降低,但电导率提高.Cu-W薄膜在退火后结构和性能变化的主要原因是退火中基体相晶粒发生了长大.     

影响碳化物硬质颗粒堆焊材料耐磨性的冶金因素

对含有不同碳化物硬质颗粒的几种堆焊材料进行了宏观硬度及显微硬度测定，分析了堆焊材料的显微组织和相结构，并在不同的磨损条件下测定了堆焊材料的耐磨性。研究结果表明，堆焊材料中碳化物硬质颗粒类型、数量、尺寸以及基体金属的成分、显微组织和性能等各方面均会明显影响堆焊材料的耐磨性。     

磁控溅射类金刚石碳膜的显微硬度

采用显微硬度测试方法,研究在单晶硅衬底上沉积厚度仅为0.09-0.56μm的磁控溅射类金刚石碳膜的力学性能。结果表明,溅射碳膜的硬度随溅射工艺参数呈规律性变化,且可以和碳膜的类金刚石性质以及碳膜结构的SP~3和SP~2成分的变化相联系。采用Johnson复合硬度模型进行的分析表明,溅射碳膜的真实硬度在HV6000-6600之间,比天然金刚石的硬度略低。溅射类金刚石碳膜具有明显的压痕尺寸效应(ISE),其指数约为m=1.9。     

电化学沉积法制备Co-Ni合金及其磁性能研究

室温下,分别采用恒电位沉积法和脉冲电位沉积法制备面心立方fcc(Co)和密排六方hcp(Co)混晶Co-Ni合金材料,利用XRD、SEM、EDX等手段对其结构和组成进行表征,并利用振动样品磁强计研究其磁性能.结果表明:脉冲电位沉积法比恒电位沉积法更有利于具有致密织构的Co-Ni纳米晶合金的生成,同时有利于合金中Co含量的增大.     

金属中氦缺陷的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了面心立方fcc、体心立方bcc和六方密堆hcp结构金属中氦缺陷,计算分析了三种晶体结构金属中四面体间隙位置、八面体间隙位置和替代位置氦原子的形成能．并比较了fcc、bcc和hcp结构中不同位置氦点缺陷的稳定性．     

金属元素镁高压属性的第一性原理研究

通过第一性原理计算方法，研究了金属元素镁在高压下的电子属性。电子性质的计算指出，镁的三个高压结构体心立方（bcc）、面心立方（fcc）和简单六角（sh）都是金属相结构，但其金属性比常压结构六角密堆（hcp）弱；通过与镁常压电子结构比较可知，d带贡献的增加以及p-d杂化的增强可能是高压下镁金属性降低的一个原因。镁高压fcc和sh结构的电子局域函数（ELF）通过与常压hcp结构以及高压fcc、sh结构的ELF比较，发现镁的这两个高压结构的价电子被高度排挤到晶格间隙区域，这一特殊现象与其他碱金属和碱土金属元素锂、钠、钾以及钙相似。     

不同靶材制备TaN单层薄膜的晶体结构与力学性能

以钽氮化物为个体层材料,利用FJL560CI2型超高真空射频磁控与离子束联合溅射系统,制备以TaN和金属Ta为靶材的两种TaN单层薄膜.通过XRD和纳米力学测试系统分析它们的晶体结构和TaN靶材对薄膜机械性能的影响.结果表明,TaN靶材制备的TaN单层膜的纳米硬度值普遍高于Ta靶材的;当工作气压为0.4 Pa时,TaN单层膜的硬度最大,即35.4 GPa,其结晶出现多元化,使单层膜的硬度、弹性模量以及膜基结合性能均达到最佳.     

电流变液固体的三维结构

本文运用基于多极展开原理的Ｒａｙｌｅｉｇｈ方程，研究电流变液体系中的多极矩相互作用。计算了体心四方、六角密堆积、面心立方三种结构的有效介电常数，通过比较上述三种结构的有效介电常数与其临界体积比的比值，证明了电流变液由液相向固相转化后所形成的基态结构为体心四方。     

纳米多层膜的微结构与超硬效应

对所研究的8种纳米多层膜（TiN/NbN、TiN/TaN、TiN/TaWN、TiN/AlN、NbN/TaN、TiN/Si3N4、W/SiC和W/Mo）的晶体结构、调制结构、生长方式和界面结构类型以及它们的超硬度效应特征进行了总结和讨论。结果认为,界面共格应变或其他原因所导致的交变应力场对薄膜造成的强化作用是纳米多层膜产生超硬效应的主要原因之一。     

金刚石薄膜在热敏打印头上的应用

首次报道了用微波等离子体化学气相沉积技术在ＴａＮ２电阻材料上沉积高质量金刚石薄膜的制备工艺，以及扫描电镜，Ｘ射线衍射，拉曼光谱，压痕测试的测试结果，从实验上表明了ＣＶＤ金刚石薄膜作用ＴａＮ２热打印头表面保护层的可能性。     

离子束辅助沉积制备氮化钽薄膜

利用离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）技术制备ＴａＮ薄膜；掠入谢的Ｘ射线衍射和透射电镜观察结果显示，薄膜晶粒细小、结构致密，是面心立方结构。     

机械合金化Fe70Cu30体系的结构研究

利用XAFS方法对机械合金化Fe70Cu30样品中Fe,Cu原子的局域环境结构随球磨时间的变化情况进行了研究，结果表明，由于Fe和Cu原子分别向fcc的Cu相和bcc的Fe相的扩展，Fe和Cu同时存在于fcc和bcc结构相中，介Fe和Cu原子的局环境结构随球磨时间的级很大判别，球磨2h后，样品中73％的Cu原子在fcc相，27％的Cu原子在bcc相，21％的Fe原子在fcc相，79％的Fe原子在bcc相，球磨5h，fcc相的Cu原子减少到59％，fcc相的Fe原子则略有增加，为29％，球磨10h后，fcc相的Cu原子比例又增加到86％，fcc相的Fe原子也迅速增加到51％，说明大量的Cu原子扩散到bcc的Fe相后诱导其产生fcc结构相变，继续球磨到20h，样品中Cu原子和Fe原子在fcc和bcc相的比例基本保持不变，这些结果说明，在球磨过程中Fe和Cu并未形成均一的固溶体，同时存在着fcc的Cu富集区，fcc的Fe富集区和bcc的Fe富集区。     

微波ECR等离子体溅射沉积T_t薄膜的结构研究

用电子回旋共振(ECR)等离子体溅射方法在室温基片上沉积出的T_i薄膜的结构是用X RD和TEM进行分析的。结果表明所沉积的T_i薄膜是平均粒径,晶粒尺寸分布很窄的稳定fcc结构。在实验过程中发现可以通过对工作参数的调整控制薄膜的晶粒尺寸。我们还讨论了ECR等离子体对薄膜结构和晶粒尺寸的影响。