CIS薄膜太阳能电池Cu-In前驱膜结构相变研究

为考察CIS薄膜太阳能电池Cu-In前驱膜结构相变规律, 采用电沉积法制备Cu-In前驱膜, 并对前驱膜进行真空退火热处理. 采用SEM和EDS观察并分析了薄膜的表面形貌和成分, 采用XRD表征薄膜组织结构. 结果表明, Cu-In前驱膜以CuIn, CuIn2和Cu混合相存在; 157 ℃真空退火10 min, 发生第一次相变生成Cu11In9相; 310 ℃真空退火10 min, 发生第二次相变生成Cu7In3相. 富Cu的Cu-In前驱膜结构相变受动力学边界条件所控制.     

Cu-In合金的制备和表征

使用感应熔炼法制备cu山合金,并尝试使用单辊甩带法制备连续均匀的cu-In合金薄带,利用XRD,SEM和EDs对制得的Cu-In合金进行表征.结果表明:cu-In合金凝固过程存在偏析现象,合金内部呈现出不连续的富cu区域和连续的富In区域,并且在富In区域中心部位存在着许多细小裂纹,单质In仅存在于裂纹周围.感应熔炼的cu-In合金具有Cu11In9和In混合物相结构,它为研究CulnSe2薄膜太阳电池提供了一种新材料;但使用单辊甩带法无法制备In含量为55%(摩尔分数)的连续均匀cu-In合金薄带.     

热处理对超高强铝合金沉积坯微观组织的影响

以喷射沉积技术制备的Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.20Zr-0.30Sc-0.30Ni合金沉积坯为研究对象,采用DSC、XRD、SEM和TEM等分析手段对沉积坯在不同温度下热处理后的微观组织演变进行了研究.结果表明:室温沉积坯基体中有大量η相粒子;在不同热处理制度下溶质元素会发生回溶或脱溶,从而影响合金组织与性能;在460℃/8h热处理时,依附于富Cu初始η相粒子形成了亚稳态T((Al,Zn)49Mg32)相,该相在490℃/8h热处理后消失;490℃/8h热处理时Al3(Sc,Zr)粒子从沉积坯二次析出,其"钉扎效应"与Cu回溶造成的"晶格畸变"是490℃/8h时沉积坯硬度达到最高值(192HV)的重要影响因素.     

冷压烧结-热挤压复合工艺制备SiC_p/Al-Si复合材料

采用冷压烧结-热挤压复合工艺制备SiC_p/Al-Si复合材料,用JEM-2100型高分辨电子透射电镜(HRTEM)分析增强体与基体的界面显微组织。结果表明,粉末冶金工艺制备的SiC_p/Al-Si复合材料经热处理后,增强体与基体结合界面清晰平滑,结合良好,性能优良。颗粒增强体SiC和Al基体直接结合,(1103)SiC//(010)Al,错配度δ为0.020 4,衬底相SiC为Al的有效结晶核心,界面易形成半共格界面,有利于提高材料界面的结合强度。合金相Al4Cu9与Al基体界面清晰,完全不共格,经热处理后,合金相Al4Cu9转变为Al2Cu相在Al基体上均匀分布,并形成半共格界面。     

热处理对铜基碳纳米管复合镀膜结构和性能的影响

研究热处理工艺参数对铜基碳纳米管复合薄膜的微观结构和性能的影响,采用超声辅助脉冲电流复合电沉积法在不锈钢基板上沉积制备铜基碳纳米管复合镀膜,再将制备的复合薄膜在H2中进行热处理.利用X射线衍射谱仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)以及四探针电阻率仪等对热处理后的铜基碳纳米管复合镀膜进行了测试.结果表明,随着热处理温度和时间的变化,复合铜膜的结构、形貌及性能也相应变化;当热处理参数为400℃×2 h时,铜基碳纳米管薄膜的各项性能最佳.     

电弧离子镀沉积Al-O-N高温扩散阻挡层的研究

采用电弧离子镀技术在DSM11合金与NiCoCeAlY涂层间沉积Al-O-N高温扩散阻挡层薄膜,研究了不同O2、N2流量对Al-O-N薄膜相结构的影响及高温下Al-O-N薄膜阻挡合金元素互扩散的行为.实验结果表明,电弧离子镀法沉积的Al-O-N薄膜为多晶膜,具有α-Al2O3+六方AlN的相结构,随着N2的增加,AlN相的含量增加.在1050℃下氧化100h后,Al-O-N层能有效阻挡DSM11合金中的Ti元素向外扩散,扩散阻挡层对涂层的氧化动力学影响不大.     

ZrCoRE吸气薄膜的膜层结构与性能研究

为了研究膜层结构对非蒸散型吸气薄膜性能的影响,运用射频磁控溅射法(RF magnetron sputtering)制备了ZrCoRE单层膜和双层膜,其中单层膜只含主体层,双层膜含有主体层和附着层。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射法(XRD)表征了薄膜的形貌和结构,利用ASTM F798-97"动态法"测试了薄膜的吸气性能。结果表明,ZrCoRE薄膜的主体层在较高沉积压强(4 Pa)下受到原子阴影效应与沉积原子低迁移率的作用而形成柱状组织,附着层在较低沉积压强下(0.2 Pa)由于沉积原子迁移率高而形成致密组织,附着层的存在使主体层柱状组织实现连续生长;主体层表面为20 nm的颗粒无序堆积态,形成了大量的表/界面缺陷;通过高频感应在300℃下激活30 min,在2.7×10-4Pa的H2压强下,薄膜的室温吸气速率在1～100 cm3·s-·1cm-2范围内变化;双层膜吸气速率是单层膜的10倍,3 h的吸气量达80 Pa·cm3·cm-2;吸气薄膜的大活性比表面积和高扩散速率,使其单位质量吸气量达104Pa·cm3·g-1量级以上,高于块体吸气剂的103Pa·cm3·g-1量级,附着层的存在提高了主体层的吸气性能。     

磁控溅射沉积Cu-Nb薄膜的特征及热退火的影响

用磁控共溅射法制备含铌1.16%～27.04%(原子分数)的Cu-Nb合金薄膜,运用EDX,XRD,SEM,TEM,显微硬度仪和电阻仪对沉积态和热退火态薄膜的成分、结构和性能进行了研究.结果表明,Nb添加显著影响Cu-Nb合金薄膜微结构,使Cu-Nb薄膜晶粒细化,含铌1.82%～15.75%的Cu-Nb膜呈纳米晶结构,存在Nb在Cu中的fec Cu(Nb)非平衡亚稳过饱和同溶体,固溶度随薄膜Nb浓度增加而上升,最大值为8.33%Nb.随Nb含量增加,薄膜中微晶体尺寸减小,Cu-27.04%Nb膜微结构演变至非晶态.与纯Cu膜对比表明,Nb添加显著提高沉积态Cu-Nb薄膜显微硬度和电阻率,总体上二者随膜Nb含量上升而增高.Nb含量高于4.05%时显微硬度增幅趋缓,非晶Cu-Nb膜硬度低于晶态膜,电阻卒则随铌含量上升而持续增加.经200,400及650℃退火1h后,Cu-Nb膜显微硬度降低、电阻率下降,降幅与退火温度呈正相关.XRD和SEM显示,650℃退火后晶态Cu-Nb膜基体相发生晶粒长大,并出现亚微米级富Cu第二相,非晶Cu-27.04%Nb膜则观察到晶化转变和随后的晶粒生长.Nb添加引起晶粒细化效应以及退火中基体相晶粒度增大是Cu-Nb薄膜微观结构和性能形成及演变的主要原因.     

乙酰胺-尿素- NaBr熔体中电沉积Gd-Mg-Ni合金的研究

RE-Mg-Ni系三元合金是AB3型新型储氢材料.研究了在乙酰胺-尿素- NaBr熔体中(353K)电沉积制备该合金的可行性.循环伏安法研究证实,该熔体中,Gd(Ⅲ)、Mg(Ⅱ)在Pt、Cu电极上不能单独沉积,但可以被铁族Ni(Ⅱ)诱导共沉积.在Cu基体上由恒电位电解法成功的沉积出Gd-Mg-Ni合金膜,合金膜中Gd和Mg的含量随电解电位、时间及Gd(Ⅲ)/Mg(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)摩尔比的变化而变化.实验同时研究了Ni(Ⅱ)在Pt、Cu电极上的电化学行为,表明其还原为一步完全不可逆反应,并测得其传递系数α和扩散系数Do.     

Ti50Ni16Cu25Nb9阻尼合金的研制

Ti50Ni16Cu25Nb9是在TiNiCu阻尼合金的基础上发展的一种新型阻尼合金。X射线衍射（XRD）和能谱（EDS）分析表明,Nb的加入使B如Ti50Ni16Cu25Nb9合金在凝固过程中发生共晶反应,生成单斜结构的B19′马氏体和fcc结构β-Nb相。晶粒内部为富Ni贫Cu马氏体与β-Nb相的共晶组织,晶间为富Cu贫Ni相,合金中存在明显的微观偏析。高温固溶热处理可以改善合金的微观偏析,但是随着热处理温度的增加,β-Nb软化相有球化趋势,相含量减少,不利于优化合金的阻尼性能。900℃×2h＋WQ热处理可以明显改善合金的微观偏析,并保留适量的条状β-Nb相。     

耐腐蚀摩托艇ADC12-0.5La铝合金微观组织及制备

为改善ADC12铝合金的耐腐蚀性能,通过超声熔铸法制备ADC12-0.5La铝合金,并利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、硬度计、浸泡腐蚀试验和电化学工作站研究了T6热处理和稀土La改性对ADC12铝合金的微观组织、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明,T6态ADC12-0.5La铝合金微观组织明显细化,α-Al尺寸减小,形貌变圆整,共晶Si相和AlFeMnSi相细化为短棒状。相比于ADC12铝合金,T6态ADC12-0.5La铝合金硬度达到117.7HV,提高了26.8%,腐蚀电流密度降低了10.7%,腐蚀电位上升了64.4%,腐蚀速率降低了54.4%,腐蚀表面平坦且光滑,表现为较轻微的晶间腐蚀。T6态ADC12-0.5La铝合金提高了腐蚀电位,Al-La-Cu稀土相阻碍了电子移动,铝合金的耐腐蚀性能得到大幅度提高。     

二次冷轧镀锡板的合金-锡电偶合研究

采用电化学方法研究武钢研制的二次冷轧镀锡板合金—锡电偶合ATC值和合金锡量,并利用扫描电镜观察合金层的形貌。研究结果表明,武钢二次冷轧镀锡板ATC平均值≤0．12μA／cm^2,合金锡量在0．9g／m^2以上,合金层形貌致密连续,ATC值达到国标GB／T2520-2008和美国标准ASTMA623M-06a合金-锡电偶合指标要求。     

Cu-W、Cu-Mo薄膜的微观结构及显微硬度分析

采用磁控共溅射方法分别制备了含有W和Mo两种不同成分的铜系薄膜,用EDX、XRD、SEM和纳米压痕仪对薄膜成份、结构、形貌和显微硬度进行了分析。结果表明,制备出的Cu—W和Cu-Mo薄膜均呈晶态结构,Cu-W和Cu—Mo形成了均匀的固溶体;经650℃热处理1h后,Cu—W和Cu—Mo薄膜中晶粒长大,有富w和富Mo相从基体Cu相中弥散析出;Cu-W薄膜的显微硬度随W成分的增加先增加后降低;Cu—Mo薄膜的显微硬度随Mo成分的增加而持续升高,薄膜退火态的显微硬度低于沉积态。分析认为,以上结果的产生均因添加W、Mo所引起的晶粒细化效应和薄膜的热稳定性较差所致。     

高能球磨制备高铝锌铝合金粉末的研究

首先采用一步球磨法制备了成分为Zn-30Al-6Si-0.5Cu(质量分数/%)和Zn-30Al-3Si-3Cu(质量分数/%)的高铝锌铝合金粉末,其次采用二步球磨法制备了成分为Zn-30Al-6Si-0.5Cu(质量分数/%)的合金粉末,并利用XRD、SEM粒度分析仪对粉末的物相组成、颗粒形貌及粒度进行了表征和分析。结果表明:含硅量为6%的合金粉末的颗粒尺寸比含硅量为3%的合金粉末更为细小,尺寸分布更为集中,球磨12h之后的粉末其金相组织主要由富Al的α相、富Zn的η相以及Si相组成。经过二步球磨后的Zn-30Al-6Si-0.5Cu粉末中Al9Si相基本消失,Si相含量增加;二步球磨法制备的粉末颗粒尺寸更为细小。通过扫描电镜观察发现粉末形貌不规则,且分布不够均匀,粉末中基本未观察到类似焊片的颗粒。     

辉光放电光谱法测定因瓦合金中14种元素

采用11种与因瓦合金成分含量相接近的镍基合金标准样品绘制校准曲线,建立了基本不需要样品处理即可对因瓦合金中14种元素(C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Mo、Cu、Al、Nb、Ti、Co、Fe)同时测定的辉光放电光谱法。确定辉光光谱仪检测因瓦合金的最佳条件:模块电压和相电压分别为8.22 V和3.82 V;功率为70 W;冲洗时间为80 s;积分时间为60 s。以各元素质量分数为横坐标,其对应的光谱强度为纵坐标绘制校准曲线,各元素校准曲线的相关系数均在0.99以上。采用实验方法对因瓦合金实际样品进行分析,结果显示:Cr、Ni、Mo、Ti、Fe的质量分数均大于0.3%,各元素测定值的相对标准偏差(RSD,n=11)均不大于1%;C、Si、Mn、P、S、Cu、Al、Nb、Co的质量分数均小于0.3%,各元素测定值的RSD(n=11)均小于5%。将实验方法应用于对因瓦合金样品中14种元素的测定,测得结果与滴定法测定Ni和Fe、高频燃烧红外吸收法测定C和S、电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Si、Mn、P、Cr、Mo、Cu、Al、Nb、Ti和Co元素的结果基本一致。     

粉末冶金法制备CrFeNiCuMoCo高熵合金的组织与性能

利用粉末冶金法制备CrFeNiCuMoCo高熵合金,用带有能谱的扫描电子显微镜(SEM/EDS)、X射线衍射仪、显微/维氏硬度计、电化学工作站、材料试验机等对CrFeNiCuMoCo高熵合金组织结构进行分析并测试其硬度、耐蚀性和压缩性能.结果表明:CrFeNiCuMoCo高熵合金组织形貌简单;物相主要由FCC和BCC两相组成,Mo元素和Cu元素在合金中存在偏析现象;合金的耐蚀性能优异,与304不锈钢相比,自腐蚀电流密度减小1个数量级;组元间原子半径的差异导致较大的晶格畸变,阻碍位错的运动,使得固溶强化效应增强;Mo元素起到细化晶粒作用,使该合金具有较高的硬度和抗压强度,合金硬度为485 HV,抗压强度约为1 385MPa;断裂类型为脆性解理断裂.     

十二烷基硫酸钠和1.4-丁炔二醇电沉积Ni-W合金的机理

通过络合理论、晶粒特征、表面形貌、微观结构和费卢姆金(φpymknh)方程式,研究十二烷基硫酸钠(SLS)和1.4丁炔二醇(BOZ)2种表面活性剂对Ni-W合金电镀及镀层质量的影响,考察针对性阻化作用机理和镀层硬度下降的原因.结果表明:SLS为0.2g/L、BOZ为0.4g/L时,表面活性剂达到形成胶束的临界浓度CMG...     

Tensile strength of Ni/Cu/(001)Ni triple layer films

Tensile properties of Ni/Cu/(001)Ni triple layer films and single crystal films of (00l)Cu and (00l)Ni were studied. The specimen films having the thickness of 50 to 500 nm were prepared by the epitaxial evaporations on (001)NaCl substrates. The stress-strain curves of tensile tests in the direction of [100] of Ni/Cu/(001)Ni triple layer films were almost linear until fracture and showed extremely small plastic deformation. The yield stresses of these specimens were 600 to 700 MPa independently of the layer thicknesses, which were 2.5 to 5 times higher than those of Ni or Cu single crystal films, and were also higher than the values given by the mixture rule for Ni and Cu single crystal films. The increase of yield stress was evaluated from the repulsive force acting on the mobile dislocations originating from the stress fields of misfit dislocation arrays at the Ni-Cu interface. Formerly Graduate Student, Faculty of Engineering, Osaka University     

两步机械球磨法制备M/TiO2复合薄膜及光催化性能研究

采用两步机械球磨法制备了M/TiO₂（M = Al、Sn、Zn、Ti）双层复合薄膜,利用光学显微镜和X射线衍射仪分析了涂层的微观结构和相组成,测定了薄膜的光催化性能,研究了过渡层材质以及球磨时间对复合薄膜光催化性能的影响。研究表明,TiO₂粉体在球磨过程中的晶体结构未发生显著变化,保持了良好的光催化活性。金属过渡层Al、Sn以及Zn将显著削弱复合薄膜的光催化活性,Ti是复合薄膜的理想金属过渡层,制备的Ti/TiO₂复合薄膜具有优异的光催化性能。随着第二步球磨时间的延长,Ti/TiO₂复合薄膜的光催化性能逐渐降低,这是由于第二层薄膜表面TiO₂含量降低的原因所致。     

Cu/Al复合材料界面组织与性能的研究进展

Cu/Al复合材料拥有优异的导电、导热性能及良好的耐腐蚀性，被广泛应用于通讯、电力和新能源等领域。作为异种金属连接形成的复合材料，其在制备过程中最大的难点在于消除异种金属间热膨胀系数差异等物理性质引起的缺陷，且连接处的界面间组织是影响其性能的主要因素，所以对此进行研究十分重要。综述了超声波焊接、搅拌摩擦焊、爆炸焊和铸造法下Cu/Al复合材料界面金属间化合物（IMC）的种类、形成机理，同时总结了Cu/Al复合材料性能改进常用的辅助手段：在等离子焊接和真空铸造工艺中添加微量元素；在拉拔旋压、轧制和爆炸焊后进行热处理；在超声波焊接、轧制中进行电脉冲辅助。国内外研究者们还广泛应用计算机模拟技术来研究Cu/Al复合材料的界面组织和性能。采用自主研发的冲击射流复合铸造工艺成功制备出Cu/Al复合材料，界面组织为Al2 Cu， AlCu和Al4Cu9，最大结合强度为23 MPa。