PREFERENTIAL SPUTTERING ON THE SURFACE OF Ag-Pd ALLOY

用XPS方法研究了Ag-Pd合金在氩离子轰击下表面组成的变化。结果表明,由于Ag-Pd表面原子间结合能不同,合金在热退火后表面富Ag,经氩离子轰击后表面富Pd。将合金表面的Ag-Pd溅射产额比与相应的文献结果作了比较。在本文的实验条件下,合金组分间的相对溅射产额随合金成分变化,与氩离子轰击合金形成表面无序层有关。含Pd量为0.32at.-％的稀Pd合金的溅射结果表明,其组分的溅射产额比与含Pd量较多时的结果有明显差别。     

三元合金靶择优溅射稳定态的表面化学成分

基于多元素靶溅射的Andersen-Sigmund关系式，在分析了大量的二、三元素合金溅射稳定态靶表面化学成分的变化之后，发现各元素之间表面结合能之比几乎与靶体化学成分无关。只要给各元素之间设定适当的表面结合能比，就可以很容易地计算出三元合金靶稳定态表面化学成分，至少对于用2keV氩离子轰击的Ag-Pd-Au三元合金靶系来说，其计算结果都与实验值一致。所分析的实验数据是在常温下取得的，所以可不考虑离子轰击诱发的Gibbs偏析，其结论很可能是多元合金靶溅射的一般规律。此外，由Gaidikas等最近所提出的所谓择优溅射中的“基体效应”理论是无实验依据的。     

氩离子轰击感生Ni2Al3和NiAl3成分变化的TEM/EDS研究

在能量为3，5和7keV的氩离了轰击下，对激冷Ni-50%Al(质量分数）合金薄膜进行减薄，用配备有超薄窗口能谱仪的高分辨电镜观察分析了减薄后样品中两种合金相Ni2Al3和NiAl3的结构和成分变化。结果表明，在离子轰击下，合金相Ni2Al3和NiAl3的成分均有变化，Ni含量明显高于合金相化学配比。随着离子能量的降低，轰击后合金相中Ni含量增加。在3keV氩离子轰击下两个相的含Ni量均高达87％（原子分数）左右，在离子轰击过程中初始的NiAl3相点阵结构未发生明显变化，而Ni2Al3的初如结构在3和5keV氩离子轰击减薄后部分转变为体心立方结构。     

低能氩离子束对铍的刻蚀

研究了0～1000 eV的低能氩（Ar）离子束对Be的刻蚀。比较了多种不同的表面抛光方法,结果发现Ar离子束刻蚀能获得高质量的Be表面。随着刻蚀的持续进行,Be表面质量逐渐提升,表面粗糙度在600 eV和100 mA的条件下刻蚀6 h后趋于稳定,达到了0.63 μm。比较了白光干涉（WLI）和聚焦离子束（FIB）的测量方法,发现FIB测量法更适合Be刻蚀深度的测量。实验结果和理论计算表明,Be的溅射过程与其被Ar离子轰击后的电离过程较为接近。采用第一电离能作为溅射阈值,获得了Ar离子能量对Be溅射产额的影响规律,获得了Be刻蚀速率随Ar离子束流和溅射产额乘积的变化规律,为Be刻蚀的工程应用奠定了基础。     

双层辉光等离子多元共渗源极成分设计

以工业纯铁表面形成Fe-11W-7Mo-23Co型合金为例,阐述了双层辉光离子多元共渗的源极成分设计思路.通过对工业纯铁表面进行W、Mo、Co多元共渗,探讨了合金元素溅射产额的不同对源极溅射成分的影响.结果表明,双层辉光离子多元共渗时,源极成分设计可以忽略合金元素溅射产额的影响.     

铝在原子氧环境中的腐蚀与防护

耳前,原子氧剥蚀效应研究仍然是空间环境效应研究中最活跃的方向之一。在概括地介绍低地球轨道环境的同时,分析了铝在原子氧环境中的氧化行为、氧化膜的形成机理和氧化铝膜的破裂等情况。基于离子溅射效应已经广泛应用在现代工业和科学研究中,分析当前溅射产额研究状况,采用半经验公式和TRIM程序计算铝被原子氧和离子氧轰击后的溅射产额和腐蚀速度,并与重离子He离子、Ar离子、Fe离子轰击Al的溅射产额比较;分析发现在原子氧环境中,离子对铝材料溅射同样满足溅射产额的变化规律;最后提出铝在原子氧环境中的防护方法。通过上述的分析和研究,得出了相关性的结论、展望和存在的问题。     

TC11钛合金表面离子轰击改性层的组织结构分析

对TC11钛合金表面离子轰击改性层进行了研究，用金相光学显微镜分析了改性层的显微组织，用X射线衍射仪对改性层进行了相结构分析，用场发射扫描电镜对试件进行了成分线扫描。结果表明，离子轰击渗扩处理后，TC11钛合金表面改性层主要由TiN,TiN和α相组成，厚度为40μm，表面改性层的含氮量明显高于心部，在α相中氮和铝的含量均比β相中稍高，α相中的含钼量比β相中含钼量低。     

Ta表面氧含量的调控及Pd/Ta复合膜的制备研究

以Ta箔为研究对象，分别采用机械抛光和化学抛光的方法进行了Ta箔表面氧含量的调控研究，研究结果表明，机械抛光目前较难获得相对“洁净”的Ta表面，需结合氩离子溅射才可以获得氧含量很低的Ta膜；化学抛光能获得相对“洁净”的Ta表面。Ta箔表面经化学抛光处理后，进行Pd/Ta复合膜的化学镀制备研究。通过控制化学镀的时间，在Ta箔表面获得了完整均匀且无孔洞的Pd膜，该Pd膜的厚度约2.8μm。     

离子束混合形成Pd—Ti表面合金的组成和腐蚀性能

McCafferty等曾分析过Pd、Ti及Pd-Ti合金在沸腾的1MH_2SO_4介质中的阳极极化曲线,Pd向开路电位比Ti高出约1000mV;以Pd注入Ti后其电位介于Pd、Ti之间,落在Ti的钝化区域之内,能显著地提高Ti的耐蚀性。显然,Pd/Ti比愈大,耐蚀性提高得愈多。在还原性酸中,含Pd 0.2％的Ti合金耐蚀性提高1～2个数量级,但Pd-Ti体合金的内层贵金属Pd未能充分发挥作用;而以Pd~ (1-2×10~2keV,1-2×10~(16)/cm~2)注ATi,Pd的饱和原子浓度为3.5at％,耐蚀性可提高2～3个数量级。注入Pd的Ti表层中,Pd呈高斯型分布,耐蚀性随深度变化,近表面明显偏低。本工作采用离子束混合(IBM)形成Pd Ti表面合金。电子能谱剖面分析和腐蚀速率实验表明,这是一种较可取的表面改性方法。     

等离子镍铬表面合金化合金元素利用率研究

采用双层辉光离子渗金属技术在２０钢上进行镍铬共渗处理,对合金元素的溅射和吸收这两个渗金属过程,从放电及溅射等理论角度并结合试验结果进行了分析讨论。结果表明,放电条件对渗层形成效率有很大影响,合金元素的利用率在不同的放电参数下会有悬殊的变化。溅射量决定于溅射电压与气压,利用率则受工件偏压,气压,极间距的共同控制。在一定的溅射量下,利用率的高低决定了渗层质量及形成效率。提高合金元素的利用率是工艺参数造     

A NEW VIEWPOINT ON MECHANISM OF PREFERENTIAL SPUTTERING OF Au-Cu ALLOYS

本文介绍了新近关于合金择优溅射机制的一个新观点.这个观点认为,在AuCu合金中所观测到的择优溅射现象,主要是离子轰击诱发的Gibbs偏析的结果;只有当轰击离子的能量低至几百电子伏、接近溅射的“准阈能”值对,质量效应才起明显的作用。     

Au-Cu合金择优溅射机制的一个新观点

本文介绍了新近关于合金择优溅射机制的一个新观点.这个观点认为,在AuCu合金中所观测到的择优溅射现象,主要是离子轰击诱发的Gibbs偏析的结果;只有当轰击离子的能量低至几百电子伏、接近溅射的“准阈能”值对,质量效应才起明显的作用。     

Ti(0001)表面低能沉积Ti原子的分子动力学模拟

采用嵌入原子势,运用分子动力学(MD)研究了Ti(0001)表面低能沉积不同能量Ti原子时表面吸附、溅射和空位的变化.低能Ti原子沉积Ti(0001)表面过程中,存在一个溅射能量阈值,其值大约为40-50 eV.入射原子能量低于溅射阈值时,入射原子可以认为是沉积原子;入射原子能量大于溅射阈值时,溅射产额随入射原子能量的增加而线性增加.表面吸附原子和溅射原子的分布都呈现6次旋转对称,当入射原子能量大于溅射阈值时,表面吸附原子主要是基体表层原子,入射原子直接成为表面吸附原子的概率很小.空位缺陷主要分布在基体的最表层,当入射原子能量大于溅射阈值时,基体次表层产生的空位缺陷随入射原子能量的增加而增多.     

MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF DEPOSITING LOW–ENERGY ATOM Ti ON Ti(0001) SURFACE

采用嵌入原子势, 运用分子动力学 (MD) 研究了Ti(0001) 表面低能沉积不同能量Ti原子时表面吸附、溅射和空位的变化. 低能Ti原子沉积Ti(0001) 表面过程
中, 存在一个溅射能量阈值, 其值大约为40---50 eV. 入射原子能量低于溅射阈值时, 入射原子可以认为是沉积原子; 入射原子能量大于溅射阈值时, 溅射产额随入射原子能量的增加而线性增加. 表面吸附原子和溅射原子的分布都呈现6次旋转对称, 当入射原子能量大于溅射阈值时, 表面吸附原子主要是基体表层原子, 入射原子直接成为表面吸附原子的概率很小. 空位缺陷主要分布在基体的最表层, 当入射原子能量大于溅射阈值时, 基体次表层产生的空位缺陷随入射原子能量的增加而增多.     

Ni—Cr—Mo—Nb合金的阴极溅射行为

研究了双层辉光放电条件下镍基合金Inconel625的阴极溅射行为,结果表明：多组元镍基合金由于各组元溅射率不同,产生择优溅射现象。Mo,Nb等低溅射率元素在阴极表面富集,Ni,Cr等高溅射率元素在阴极表面贫化,使阴极表面发生相变,形成含Mo,Nb奋斗高的金属间化合物析出相P相和Laves相,随着阴极溅射电压的增加,阴极合金元素溅射率增加;并且随着阴极温度升高,阴极溅射率也随之增加。     

钛表面钛钯合金层耐蚀性能及耐蚀机理研究

采用磁控溅射沉积钯膜层+热扩散技术在工业纯钛表面制备Ti-Pd合金层,研究了Ti-Pd合金层的耐蚀性能,用重量法评价了合金层的腐蚀速率,分析了不同样品经腐蚀后的表面形貌和成分。结果表明:Ti-Pd合金层在37%(质量分数,下同) HCl溶液和80%H_2SO_4溶液中的腐蚀速率比纯钛降低了2个数量级。Ti-Pd合金层经37%HCl腐蚀后,表面含有Ti、Pd、O元素,表面有微小的点蚀坑。Ti-Pd合金层经80%H_2SO_4腐蚀后,表面含有Ti、Pd、S、O元素,表面有亚微米级的点蚀坑。提出了Ti-Pd合金层的耐蚀机理:微量的Pd和Ti O2组成的钝化膜使表面腐蚀电位提高,产生耐蚀效果。     

离子束混合对铁的水溶液腐蚀行为的影响

本文应用电化学及俄歇电子能谱等技术,研究了离子束混合对铁的水溶液腐蚀行为的影响,旨在探讨离子束混合作为一种材料表面改性的新途径,用于提高纯铁腐蚀性能的可能性。电化学动电位扫描的结果表明,纯铁表面真空沉积铬薄层(～400),经氩离子束轰击混合后,其阳极致钝电流密度(I_i)和维钝电流密度(I_m)较混合前均有数量级的降低,此种腐蚀性能改进的效果随轰击剂量的增加而增加。钝化膜的俄歇电子能谱分析结果表明,腐蚀性能的改进可归因于表面形成了一层富铬的以氧化膜为主的钝化膜,也与混合界面上形成的亚稳相有关。同时,发现经氩离子轰击后,在混合层及其附近的铁衬底中产生了“氩泡”为主的物理损伤.     

用振动针-盘试验装置研究贵金属电接触合金中硫的表面集聚

用振动针-盘试验装置研究了金基合金(ASTM B541)和钯基合金(ASTM B540)偶的摩擦与接触电阻。测量分别在控制气氛为1大气压的干燥氦气,干燥二氧化碳和干燥空气,以及没有润滑的条件下进行。在后两种气氛中,振动初期的合金的摩擦系数很高,其后随振动次数增加而降到接近于0.2的稳定值。干燥氦气氛时的摩擦数据更不稳定。合金的摩擦系数对其接触表面的性能的敏感性比接触电阻低得多。在上述三种气氛时,振动开始时的合金的电阻一般都在1-10mΩ之间,随后通常会升高三个数量级,但此过程的重现性差,因为接触电阻波动很大是常见现象。虽然发现了电极化现象,但是由于接触电阻变化太大,以致未能鉴别它的作用。采用扫描俄歇显微镜及氩离子束溅射法,分析了磨痕表面成分及形态特征。分析发现:在三种气氛下形成的磨痕表面都有6nm厚的表面膜,膜的成分为S,Ag,Cu,C,O和Pd,Pd是以碎屑的形式从针上转移来的,表面膜中的S可能是以Ag和Cu的硫化物形式存在。接触电阻升高的动摩擦系数降低都可归因于磨痕表面生成硫化膜。     

磁控溅射制备AlN薄膜的蒙特卡罗模拟

应用蒙特卡罗程序TRIM对Ar+轰击AIN的微观过程进行了模拟.对不同能量以及不同角度下Ar+轰击AlN引起的溅射产额进行了系统的研究.随着入射离子能量的逐渐增加,AlN的溅射产额呈上升趋势.AlN的溅射产额随入射角增加而逐渐升高,在75°左右达到峰值,超过75°后,溅射产额急剧下降.实验发现垂直入射时和斜入射时,Al和N两元素的分溅射产额的比值变化规律有着明显的不同.     

双层辉光离子多元共渗中的源极变化

观察了双层辉光渗金属过程中源极溅射后的成分以及形貌 ,利用X射线衍射对源极溅射表面进行了相分析 ,并且用Thermo cale软件进行了相计算。结果表明 :在辉光溅射条件下源极的成分和形貌发生了较大的变化 ,溅射后源极表面主要析出相为 μ相和Laves相 ,用Thermo cale软件热力学相计算结果与X射线衍射结果基本吻合