溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜光催化特性实验研究

采用溶胶-凝胶实验方法,研究了TiO2薄膜厚度、退火温度及退火时间对薄膜晶相结构、表面形貌和光催化性能的影响。结果表明,TiO2薄膜光催化活性随着薄膜厚度的增加而增加,当薄膜厚度为3层时,光催化活性达到最大,层数超过3层时,薄膜的光催化活性随薄膜厚度的增加反而降低;当退火温度为550℃时,TiO2薄膜中出现金红石相,质量分数为25.4%,此时的光催化效率最高;随着退火时间的延长,TiO2晶粒尺寸逐渐变大,光催化活性逐渐减弱。     

铜片氧化法制备Cu2O层厚度的调控方法

采用氧化法在铜片上生成氧化亚铜,研究氧化工艺对氧化亚铜厚度的影响规律,利用X射线衍射仪和扫描电镜分别对氧化产物和氧化层厚度进行表征。无氧铜片在900~1050℃,氧气体积分数为2%~10%条件下氧化可在表面生成一层纯的Cu2O层;当氧化温度和氧气体积分数分别是1000℃和4%时,生成致密的Cu2O层,且厚度易于控制,氧化层厚度(ζ)与时间(t)的关系满足抛物线关系ζ2=194t-955。     

Sol-gel法制备Pb(Zr0.53Ti0.47)O3铁电薄膜

利用Sol-gel工艺在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度、保温时间和薄膜厚度对其晶相、微观结构和铁电性能的影响.在500℃退火处理的PZT薄膜开始形成钙钛矿相;在550℃退火处理的PZT薄膜基本形成钙钛矿相结构;升高退火温度(500～850℃)、延长保温时间(30～150min)、增加薄膜厚度(120～630nm)都有利于PZT晶粒的长大.在650～750℃退火的PZT薄膜具有较好的铁电性能,保温时间对PZT薄膜的铁电性能影响不大,PZT薄膜的厚度为200～300nm时可以得到比较好的铁电性能.在退火温度750℃、保温时间30min条件下退火处理厚310nm的PZT薄膜,其剩余极化值(2Pr)和矫顽电场(2Ec)分别是72μC/cm2、158kV/cm.     

机械功能微晶玻璃的热处理制度与硬度研究

在采用烧结法制备出机械功能微晶玻璃的基础上结合维氏硬度计和扫描电子显微镜，研究了热处理制度对硬度的影响以及硬度对其可加工性能的影响。研究发现：当晶化温度为900℃，保温时间从1～2h时，硬度增长缓慢：保温时间从2～3h时，硬度增长迅速。当晶化温度为1000℃，保温时间从1～2h时，硬度增长缓慢；保温时间从2～3h时，硬度却迅速降低。在一定范围内，材料的可加工性能随着硬度的增加而提高，反之则随着硬度的继续增大而降低。     

磁控溅射TiAlSiN硬质膜及其高温抗氧化性能

目前,对TiAlSiN薄膜在800℃以上的抗高温氧化性研究较少。通过磁控溅射优化工艺在W18Cr4V高速钢基体上制备不同Si含量的TiAlSiN硬质薄膜,针对硬度最高的典型薄膜试样[Si含量为16.49%(原子分数)],分别在800℃和1 000℃下进行保温1 h的大气热处理。利用SEM、EDS、XRD和纳米压痕仪对薄膜的形貌、成分、相结构和硬度等进行表征。结果表明:随着Si含量从无到有并增加,薄膜硬度呈现上升-下降-上升-陡降-缓降的趋势,当Si含量为16.48%(原子分数)时,薄膜硬度达到最大值26.43 GPa,薄膜由(Ti,Al)N和Si_3N_4构成复合结构;经800℃大气热处理后薄膜表面生成大量的Al_2O_3,同未热处理试样相比,表面较为致密和平整;经1 000℃大气热处理后,膜层中的Ti、Al和Si元素外扩散形成TiO_2和Ti_2O_3等多种氧化产物,导致薄膜表面凹凸不平,甚至剥落,薄膜硬度和抗氧化效果明显下降。     

硬铝合金硬质阳极氧化中电解液温度对膜层性能的影响

硬铝合金硬质阳极氧化膜性能优异,但常用的硬质阳极氧化方法存在许多不足.采用硫酸和草酸的混合液作为电解液对硬铝合金硬质阳极氧化,研究了电解液温度对硬质阳极氧化膜厚度、硬度、耐蚀性的影响.结果表明:随着电解液温度的增加,硬质阳极氧化膜的厚度、硬度均先增加后减小;电解液温度为15℃时氧化膜的厚度、硬度最大;硬质阳极氧化膜经重...     

钯及其合金在高温空气中的行为

钯在空气中或氧气中于400～800℃退火在其表面上将形成一层致密而牢固附着在其表面上的PdO薄膜,该薄膜厚度随温度和保温时间而增加。在1100℃以上温度时,钯不出现氧化膜。钯在氧气中,在高于1000℃保温时,重量减轻。退火初期试样重量的增加是由于非贵金属杂质的内氧化和氧溶于钯中引起的。氧在钯中的溶解度,随温度升高而急剧增高,在1200℃达0.4％(原子)。此时,试样重量的增加取决于     

ZrO2薄膜的力学性能和摩擦学性能研究

在单晶硅表面成功地获得了自组装单层薄膜(MPTS-SAM),并将薄膜表面的巯基(-SH)完全氧化成磺酸基(-SO3H),从而获得了磺酸化的MPTS-SAM.采用静电自组装技术成功使ZrO2纳米微粒组装到磺酸化的MPTS-SAM表面获得淀积ZrO2薄膜.将ZrO2薄膜分别在500℃和800℃进行热处理后,ZrO2薄膜的厚度逐渐减小,这可能是随着温度的升高薄膜的表面密度逐渐增大所致.对ZrO2薄膜的力学和抗划伤性能分析发现:随着温度的升高,ZrO2薄膜的硬度和弹性模量依次增加,同时薄膜的抗划伤性能也逐渐提高.摩擦磨损实验表明:利用该方法制备的ZrO2薄膜经800℃烧结处理后适于在低负荷、低滑动速度下作为减摩、抗磨保护性涂层.     

低温热氧化处理温度与时间对氧化钒薄膜性能的影响

采用直流对靶磁控溅射氧化钒薄膜再附加热氧化处理的方式进行金属-半导体相变特性氧化钒薄膜的制备,研究了低热处理温度下热处理温度与时间对氧化钒薄膜组分、晶体结构和相变性能的影响.新制备的氧化钒薄膜为V2O3和VO的混合相.经300℃/1h热处理后,薄膜内出现单斜结构VO2,薄膜具有相变特性;保持热处理时间不变,升高热处理温度至360℃,薄膜表面变得致密,致密的薄膜表面阻碍了氧气与薄膜内部V2O3和VO的反应,VO2成分含量与300℃/1h处理时的含量接近;增加热处理温度并延长热处理时间,如热处理条件为320℃/3h时,薄膜内VO2成分大量增多,电阻值变化幅度超过两个数量级;在300～360℃的热处理温度区间内,薄膜内V2O3和VO不断向VO2转变,相变性能变好,但对VO2的单斜金红石结构没有影响.     

石墨对Ni-Cr和Ni-Cr-W复合材料摩擦性能的影响

采用粉末冶金方法制备了Ni-Cr基自润滑复合材料,研究了Ni20Cr-石墨与Ni20Cr-10W-石墨复合材料中石墨含量和添加W后对材料力学性能和摩擦性能的影响.结果表明:随着石墨体积分数的增加,Ni20Cr-石墨复合材料的显微硬度和致密度不断降低;将石墨添加到Ni20Cr-10W复合材料中,材料摩擦系数明显降低,在每个试验温度下,复合材料的摩擦系数都随石墨含量的增加出现先增加后降低的变化规律;在Ni20Cr-石墨复合材料中添加体积分数10%的W后,复合材料显微硬度有所增加;当石墨体积分数为10%时,材料的摩擦系数在各个试验温度下均有所增加,当石墨体积分数为5%和15%时,复合材料的摩擦系数在整个温度范围内均有所降低;在整个温度范围内,Ni20Cr-10W-15石墨复合材料的摩擦系数最低.     

电弧离子镀TiSiN薄膜的结构及摩擦性能

为实现电弧离子镀TiSiN薄膜成分可控,通过改变靶的相对电流在304不锈钢表面沉积TiSiN薄膜,采用厚度仪、能谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪及摩擦试验研究了其形貌、结构及摩擦性能。结果表明:TiSiN薄膜中Si以非晶态Si3N4形式存在,抑制了面心立方结构的Ti N晶粒生长,形成纳米晶Ti N/非晶Si3N4(nc-Ti N/α-Si3N4)纳米复合结构;与Ti N薄膜相比,TiSiN薄膜具有更平整的表面,Si含量为4.08%(原子分数)时薄膜表面最光滑平整;Ti N薄膜的硬度为2 312 HK左右,掺杂Si元素后,由于细晶强化作用,薄膜的硬度显著提高,Si含量为2.76%(原子分数)时达到最大值,约为3 315 HK;进一步增加Si含量,TiSiN薄膜硬度略有下降;TiSiN薄膜的摩擦系数明显低于Ti N薄膜,且随着Si含量增加,摩擦系数逐渐变小,在Si含量为2.76%和4.08%(原子分数)时低至0.4左右。     

TA2钛合金真空脉冲气体氮化层的性能

为了进一步提高钛合金表面改性层的质量,采用真空脉冲气体氮化法在不同温度下对工业纯钛TA2进行氮化处理。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、硬度仪、摩擦磨损试验及极化曲线分析了氮化层的组织结构、耐磨性能、耐腐蚀性能和表面硬度梯度等,研究了氮化温度对氮化层性能的影响。结果表明:TA2钛合金经过不同温度氮化处理后,其表面主要形成Ti N_(0.3)相;氮化层厚度和表面硬度都随温度的升高而增加,当温度升高到900℃时,氮化层厚度达60μm,表面硬度达750 HV,耐磨性及耐蚀性较基材大幅提高,磨损速率由基材的0.277 8 mg/(h·cm~2)减小至0.000 4 mg/(h·cm~2),腐蚀速率降低了2个数量级;800~900℃温度范围内,氮化温度对氮化层的耐腐蚀性能影响不大,但是温度的升高使得表面组织变得粗大,同时脆性有所增加。     

二步热氧化法制备SnO_2薄膜的特性(英文)

采用二步热氧化法制备SnO2薄膜.首先把真空蒸发法制备的金属锡膜在低于锡熔点的氧气气流中氧化半小时,然后提高氧化温度至400-550℃,继续氧化2小时.通过XRD,SEM和UV-VIS光谱仪分析氧化温度对薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性质的影响.XRD分析得知在氧化温度为400℃时能观察到不同的SnO2衍射峰.氧化温度在550℃时能观察到(11O),(101),(200)和(211)衍射峰.如果氧化温度低于550℃,衍射峰(200)很难观察到.通过SEM测量, SnO2薄膜表面致密均匀,而且表面颗粒大小与氧化温度有很大的联系.通过UV-VIS透过光谱得知随着氧化温度的升高,SnO2薄膜的光透过率也升高,光学禁带宽度也随着氧化温度的升高而升高.这种制备SnO2薄膜的工艺具有适于大面积制造,低成本,过程容易控制等很多优点.     

Al掺杂ZnO薄膜的制备及其电学性能研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备掺杂铝的氧化锌薄膜.研究了不同的铝掺杂浓度、薄膜厚度以及退火温度对电阻率的影响,结果表明掺杂铝摩尔分数为2%、退火温度在550℃时电阻率最低,电阻率随着薄膜厚度的增加而减小.通过XRD和SEM对薄膜的组织结构和形貌进行了表征,结果表明样品表面相对平整、致密,AZO薄膜保持着ZnO六角纤锌矿结构,说明了Al原子对Zn原子的有效替位.     

影响二氧化硅硅溶胶黏度、固含量及成膜厚度的工艺因素

为了研究影响硅溶胶一次成膜厚度的因素,以正硅酸乙酯为前驱体,与含有C=C双键的烷氧基硅(KH-570)共同水解,制备出了改性硅溶胶,在薄玻璃片上采用提拉法制备了二氧化硅(SiO2)膜,研究了反应温度、时间及增稠剂LZ-09对SiO2膜层性能及厚度的影响.结果表明:随反应温度增加,膜层厚度也增加,当温度为40℃时,干燥后的膜层不会出现开裂、堆积现象;随反应时间延长,膜厚也增加,当反应时间为2h时,膜层性能最佳;增稠剂的使用能明显提高膜层厚度,当硅溶胶中加入2%(体积分数)增稠剂时,一次性膜厚达到(10±5)μm.     

黏附和介电特性对PDMS-xBaTiO_3复合薄膜摩擦起电性能的影响

针对摩擦纳米发电机输出性能低导致实际应用受限的问题,通过在聚二甲基硅氧烷(PDMS)中添加不同质量分数的BaTiO_3纳米颗粒,制备PDMS-xBaTiO_3复合薄膜(x=0%,10%,15%,20%和30%)。在接触分离模式的摩擦纳米发电机中,分别研究复合薄膜的表面黏附和介电特性对薄膜摩擦起电性能的影响。结果表明,相比PDMS薄膜,添加BaTiO_3的复合薄膜摩擦起电性能提高1倍以上;当BaTiO_3的质量分数≤15%时,摩擦起电性能会随着介电常数的增加而增大;当BaTiO_3的质量分数为20%时,尽管介电常数进一步增加,但此时表面黏附力最小,复合薄膜的摩擦起电性能下降;当BaTiO_3的质量分数为30%时,由于纳米颗粒的团聚导致复合薄膜的摩擦起电性能进一步降低。     

结晶器表面电沉积RE-Ni-W-P-B4C镀层性能的研究

在新开发的RE-Ni-W-P-B4C结晶器表面镀层的基础上,研究了热处理工艺对此复合镀层的硬度、物相的影响,并借助氧化失重试验分析了复合镀层的高温抗氧化性能.采用HM-114型显微硬度仪测定镀层的硬度;采用Phlip X射线衍射仪进行镀层物相分析;采用电阻炉对不同镀层试样进行氧化.结果表明:热处理温度＜400℃时,随着温度的升高镀层硬度增加,＞400℃时,硬度变化不大;当热处理温度达500℃、时间为3 h时硬度达到最大值,为1 236.4 HV,此时镀层主要为晶态物相:CeO2、Ni、W、P、Ni3P、Ni3B.对比了不同镀层在不同温度下的抗氧化性能,发现RE-Ni-W-P-B4C镀层在＜650℃时有很好的抗氧化性能.     

304不锈钢表面纳米化层的组织和性能

采用表面机械研磨技术(SMAT)对304不锈钢进行表面纳米化处理,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜和显微硬度仪对处理后的不锈钢表面层组织进行表征,并在不同温度下对表面纳米组织的热稳定性进行研究。结果显示,经过SMAT后,表面获得了约436μm厚度的变形层,表面晶粒尺寸约为80nm;在SMAT处理过程中发生了应变诱发马氏体相变;表层晶粒的细化能显著提高组织的显微硬度;当保温温度在550℃以下时,表层纳米组织具有良好的稳定性,当温度超过600℃时晶粒显著长大。     

生物基没食子酸环氧树脂/纳米氧化锌抗菌涂层的制备与性能EI北大核心CSCD

以没食子酸为主要原料制备生物基没食子酸环氧树脂(GAER),将硅烷偶联剂KH550表面改性的纳米ZnO与GAER进行复合,以丁二酸酐为固化剂,制备KH550-nano-ZnO/GAER生物基复合涂层。对纳米ZnO改性前后微观结构的变化进行表征;采用示差扫描量热仪对丁二酸酐/GAER体系的固化过程进行研究,测试KH550-nano-ZnO的加入对GAER固化膜力学性能、热性能、动态力学性能以及抗菌性能的影响。结果表明:适量KH550-nano-ZnO的加入,可以增加GAER固化体系的玻璃化温度,提高涂层表面的抗冲击性,KH550-nano-ZnO含量的增加使得涂层的硬度增加,附着力下降,热稳定性增加。复合涂层的起始热失重温度(T5%)比纯GAER高12.6~15.4℃。当KH550-nano-ZnO含量为2%(质量分数)时,玻璃化转变温度与纯GAER树脂相比增加了30.7℃。KH550-nano-ZnO/GAER固化涂膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均达到99.99%。     

沉积温度对ZrO2薄膜结构及表面形貌的影响

采用反应磁控溅射方法,在室温～550℃的沉积温度下,在Si(100)和玻璃基片上沉积了厚度在纳米量级的ZrO2薄膜.通过高分辨电子显微镜、原子力显微镜和透射光谱分析,研究了沉积温度对ZrO2薄膜的相结构、表面形貌和折射率的影响.研究结果表明沉积温度低于250℃时,ZrO2薄膜的结构完全呈非晶态,但250℃沉积的薄膜有比较高的致密度;随着沉积温度的升高,薄膜出现了明显的结晶现象,主要为单斜ZrO2相;沉积温度为450℃时,ZrO2薄膜晶化不完全,在晶粒堆砌处有非晶ZrO2相存在;沉积温度为550℃时,ZrO2薄膜完全晶化,在晶粒堆砌处有四方ZrO2相存在.此外,根据薄膜相结构和表面形貌的研究结果,探讨了沉积温度对薄膜生长行为的影响及其物理机制.