C掺杂对Al中He行为的影响

用离子注入技术实现了Al表面C元素的掺杂,并利用XPS,XRD,TEM和SEM研究了C掺杂对Al中离子注入He行为的影响.结果表明,掺杂的C在Al表面形成了Al_4C_3,随着C掺杂量的增加,Al表面组织的择优取向和晶胞体积发生改变,从而影响了Al中的He离子注入行为.预先掺杂的C对He离子注入Al表面的鼓泡行为有重要影响,其影响程度与掺杂剂量有关.小剂量C掺杂后,能有效抑制鼓泡的长大,并使Al表面鼓泡均匀分布;更高剂量C掺杂后,C对表面鼓泡的抑制作用减弱,甚至加剧He离子的辐照损伤,Al表面出现孔洞和剥落现象.掺杂的C对Al基体的微观结构也有很大影响.     

铁掺杂对铝中氦行为的影响

通过离子注入技术在铝中引入Fe、He两元素,并采用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和热氦脱附谱（THDS）研究Fe掺杂对铝中离子注入氦行为的影响。结果表明,掺杂的Fe在铝基体中主要以原子团簇形式存在。预先掺杂的Fe原子对He+注入铝的表面鼓泡和热脱附行为有重要影响。且影响程度与掺杂Fe的剂量有关：小剂量掺杂后,能有效抑制表面鼓泡现象,并使气体释放延迟;高剂量掺杂后,将加剧He+的注入损伤,出现剥落甚至重复剥落现象,同时使低温区域气体释放增强。原因是,小剂量Fe掺杂后,铝中形成了高He捕陷能力的第二相沉淀,抑制了氦泡的迁移和生长,从而影响了铝中的微观结构演化和气体释放特性;高剂量Fe掺杂后,又会使这种抑制作用减弱。     

一种用X射线衍射技术评估离子注入金属表面硬化程度的新方法

高能离子轰击金属表面产生的辐照损伤,使晶格点阵发生严重畸变,并产生微观应力,因而在微观上表现为衍射线形的展宽。基于这种实验现象,本文通过衍射线形的高斯曲线拟合,提出了一种表征离子注入金属表面硬化程度的新参量Gp。实验表明,参量Gp随离子注入剂量的增加而增大。当剂量达到一定量级时,Gp值下降。这说明一旦超过临界剂量,表面硬化机理发生变化。此外,根据晶格畸变与硬度之间的平行关系,初步建立了参量Gp与表面硬度之间的对应关系,从而使用参量Gp可快速无损地估计离子注入金属的表面硬度。     

N / Ti / Al 离子注入 304 不锈钢的耐磨性

目的研究N,Ti,Al离子注入对304不锈钢耐磨性的影响规律,为304不锈钢材料的改良提供参考。方法采用等离子注入技术,在不同剂量下对304不锈钢分别进行N,Ti,Al离子注入,对离子注入后的试样进行表面微观形貌观测、表面硬度测试、摩擦磨损性能测试,并与304不锈钢基材进行对比。结果 304不锈钢经3种离子注入后,均能获得平整、致密,没有裂纹,具有一定光洁度的表面组织,但是注入剂量增大会引起表面起泡现象,形成多孔形貌,光洁度降低。此外,3种离子注入均能提高304不锈钢的表面硬度,且高剂量注入试样的硬度比低剂量注入试样更高,相较而言,N离子注入使表面硬度的提高更明显。相比未注入基材,注N与注Ti表面层的摩擦系数均变小,注Al表面层的摩擦系数反而变大,但磨损量都明显降低。高剂量注N、注Al试样的耐磨性均高于低剂量注入试样,而高剂量注Ti试样的耐磨性低于低剂量注入试样,但仍好于注N、注Al试样。结论在相同实验条件与注入工艺下,N离子注入对表面硬度提高最显著(剂量为5.0×1017ions/cm2),约提高41%;Ti离子注入对耐磨性提高最显著(剂量为3.0×1017ions/cm2),约提高6倍。     

Fe-S共掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法对未掺杂、Fe和S单掺杂及Fe-S共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构进行计算,分析Fe、S单掺杂及Fe-S共掺杂对锐钛矿相TiO2的晶体结构、能带、态密度和光吸收性质的影响。结果表明,掺杂后TiO2的晶格发生畸变,原子间键长的变化使晶格发生膨胀;掺杂后TiO2的禁带宽度减小,并在禁带中引入杂质能级,导致TiO2的吸收带边红移;与Fe和S单掺杂相比,Fe-S共掺杂锐钛矿相TiO2的吸收带边红移程度更大。     

离子注入剂量对工程塑料表面纳米硬度的影响

研究了离子注入剂量和剂量率对工程塑料表面纳米硬度提高效果的影响，分别将不同剂量的C离子注入尼龙6和PET以及Al离子注入PPO，并将不同剂量率的Al离子注入PET。纳米硬度测量显示：随着注入剂量和剂量率的增加，尼龙6、PET、PPO的纳米硬度升高；未注入以及低剂量和剂量率注入塑料的载荷一位移曲线呈现弹塑性变形特征，而高剂量和剂量率注入的呈现出弹性变形特征。     

Ta离子注入Ti6Al4V合金耐磨性研究

用5种Ta离子注入剂量(1.2×1016、3×1016、1.5×1017、3×1017、4.5×1017 ions/cm2)对Ti6Al4V合金进行离子注入表面改性.采用纳米硬度计测量Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面硬度随压入深度的变化,利用多功能摩擦磨损试验机研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金材料的耐磨性,利用X射线衍射技术研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面的物相分布.结果表明,除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金硬度有一定的提高;Ta离子注入Ti6Al4V合金摩擦系数降低;除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金的耐磨损性能得到了改善.摩擦系数降低和硬度提高、Ta离子注入的固溶强化、单质Ta新相的弥散强化改善了Ti6Al4V合金的耐磨损性能.     

硬质合金YG20模具离子注入材料表面改性研究

本文主要研究了注入不同剂量氮离子(N~+)的YG20硬质合金改性层的性能、成分及相组织。经N~+注入后材料表面硬度及耐磨性都有显著提高,耐磨性与注入剂量并不成正比,存在一个最佳值,剂量5×10~(17)N~+/cm~2耐磨性最好。氮离子注入后,注入层中有一定数量Co_3O_4,W_2C,WC相的晶面间距显著增大,晶格产生了严重畸变;随着注入剂量的不断增加,最大相对浓度存在着饱和趋势。     

Fe-Ti-C-Al体系中二元相的原位生成热力学计算

用溶液热力学方法研究了在1 400～1 600℃温度范围内,Ti、C、Al等元素对Fe-Ti-C-Al体系的影响。计算结果表明,在1 600℃时,TiC能在Fe溶液中直接反应生成,并且Al能促进各反应生成吉布斯自由能变的降低。在1 400～1 600℃温度范围内,Ti含量的增加能促进Ti Al3和Fe2Ti的降低,Fe3C的升高;C含量的增加能够促进Fe3C、TiC和Ti Al3的降低;此外,过量的C能促进Fe2Ti的升高。     

离子注入对单晶锗力学性能影响的分子动力学研究

为改善单晶锗的硬脆力学特征，用分子动力学模拟方法研究了3种不同剂量的离子注入对单晶锗表面的改性机理。分析结果表明，离子注入对锗基体造成了非晶相损伤，纳米压痕过程表现为晶格演化。纳米压痕结果揭示了非晶相的存在能够降低单晶锗的硬度和脆性，提高塑性。此外，锗基体的非晶相损伤程度和硬度与离子剂量有关。随着剂量的增加，非晶损伤程度加深，硬度降低。     

原位TiB2/Fe3Al基纳米复合材料的合成及其晶粒生长动力学(Ⅰ)--Fe-Al-Ti-B四元粉体的机械合金化

研究了机械合金化过程中Fe-Al-Ti-B四元粉体的结构演变,讨论了其合金化机制.研究表明,Fe-Al-Ti-B四元粉体的机械合金化通过Al、Ti、B原子向Fe晶格中扩散形成Fe（Al,Ti,B）过饱和固溶体.在机械合金化的早期（＜10h）,形成包覆结构的复合颗粒,合金化尚未进行.在机械合金化的中期（10-60h）,首先形成具有几个同心圆环结构的复合颗粒,然后环状结构消失,同时Fe（Al,Ti,B）晶格常数迅速增加,但成分均匀化过程缓慢.在机械合金化的后期（60-80h）,主要发生复合颗粒内部的成分均匀化过程,球磨80h后,复合颗粒内部各组元的成分已经非常均匀.Fe（Al,Ti,B）晶粒细小（6.8nm）,晶格畸变严重,具有近似非晶态的结构.由于Ti、B元素的添加,Fe-Al-Ti-B四元粉体晶粒细化速率更快,但合金化速率明显降低.     

Ti6Al4V合金表面离子注入N+C,Ti+N和Ti+C性能研究

采用等离子体基离子注入的方法在Ti6Al4V合金表面分别注入N+C、Ti+N和Ti+C元素,注入剂量均为2×1017 ions/cm2,N+C和Ti+N元素的注入负脉冲偏压为-50 kV,Ti+C元素的注入电压分别为-20 kV、-35 kV和-50 kV。通过X射线光电子能谱仪（XPS）和X射线衍射仪（XRD）对注入层进行了微观结构分析,结果表明：Ti+C注入层中存在TiC和Ti-O,Ti+N注入层中存在TiN和Ti-O键。采用纳米压痕仪和球盘磨损试验机对注入层的硬度和摩擦学性能进行了研究。结果表明：在相同注入电压下,Ti+C注入层的硬度最高,其次是Ti+N注入层,N+C注入层的硬度最低;Ti+C 注入层的硬度随着注入电压的增大而增大,最大硬度为11.2GPa。50kV注入层Ti+C具有最低的比磨损率,其值为6.7×10-5mm3/N.m,比磨损率较未处理Ti6Al4V基体下降了1 个数量级以上,表现出优异的耐磨损性能。     

离子注入对尼龙66机械性能的影响

用离子注入技术来提高尼龙６６的表面硬度和耐磨性。Ｃ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ５种离子单独被注入尼龙６６、每种离子的剂量分别为２＊１０＾１５ｉｏｎｓ／ｃｍ＾２、１０＾１６ｉｏｎｓ／ｃｍ＾２、５＊１０＾１６ｉｏｎｓ／ｃｍ＾２或１０＾１７ｉｏｎｓ／ｃｍ＾２。磨损实验表明,５种离子注入后均可使尼龙６６的耐磨性提高,其中Ａｌ离子注入后改性效果最好,１０＾１７ｉｎｏｓ／ｃｍ＾２Ａｌ离子注入后尼龙６６的耐磨性提高     

Effects of Ce~(3+) doping on the structure and magnetic properties of Mn-Zn ferrite fibers

Ce3+-doped Mn-Zn ferrite fibers were successfully prepared by the organic gel-thermal decomposition method from metal salts and citric acid. The composition,structure,and magnetic properties of these ferrite fibers were characterized by X-ray diffraction (XRD),scanning electron microscopy (SEM),and vibrating sample magnetometer (VSM). The results show that Mn0.2Zn0.8Fe2-xCexO4 (x = 0-0.04) fibers are featured with an average grain size of 11.6-12.7 nm,with diameters ranging between 1.0 to 3.5 μm and a high ...     

Characteristics of atomic layer deposited transparent aluminum-doped zinc oxide thin films at low temperature

Various aluminum-doped zinc oxide(AZO) films were prepared on Si substrate by atomic layer deposition(ALD) at 100℃. The effect of the composition of AZO films on their electrical, optical characteristics,structural property and surface topography was investigated. The appearance of electrical resistivity shows their semiconducting properties. In most of the visible light band, all the AZO films present transparency of more than 80%. Al doping suppresses the AZO film crystallization.When the Al doping concentration increases up to 3.95 at%, the AZO film has some small multicrystal grains with random orientation. Al doping improves the roughness of i-ZnO film. The root mean square(RMS) roughness of samples prepared by ALD is much smaller than that prepared by radio-frequency magnetron sputtering reported.     

低模量Ti6Al4V表面Ti(Al/Pt)N薄膜强化改性

为解决硬质薄膜因与软基体硬度和模量差较大导致的薄膜失效问题,提高硬质薄膜在Ti6Al4V(TC4)钛合金基体上的适应性,使用掺杂氮化钛（TiN）陶瓷薄膜对低模量Ti6Al4V合金表面强化。采用热丝增强等离子体磁控溅射技术在Ti6Al4V合金表面制备Ti(Al/Pt)N薄膜：包括本征TiN、Al&Pt掺杂TiAlN和TiAl(Pt)N薄膜。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、纳米压痕仪、洛氏硬度计和摩擦磨损测试仪分别表征三种薄膜组织形貌、能谱分析、相结构和内应力、纳米硬度和模量及耐磨性。结果表明：Al元素掺杂使TiN薄膜柱状晶细化,截面形貌柱状晶更致密;同时微量Pt掺杂后,截面断口呈韧性撕裂。本征TiN和TiAlN薄膜衍射峰图谱呈现TiN(111)取向,TiAl(Pt)N薄膜的衍射峰呈TiN(200)主峰位。Al元素掺杂使TiN薄膜晶格畸变增多,内应力从-13 MPa增大到-115 MPa,导致膜-基结合力恶化,洛氏压痕和摩擦磨损实验中均出现薄膜剥落。Pt掺杂后薄膜内应力降低到-66 MPa,在洛氏压痕试验中TiAl(Pt)N薄膜与基体结合良好,仅有少许环形裂纹。摩擦磨损试验中本...     

The oxidation of chromium- and nickel-implanted nickel at high temperatures

The isothermal oxidation behaviour in oxygen of nickel, implanted with nickel and chromium ions, has been studied in the range 950–1150°C using kinetic and electronoptical techniques. Implantation with nickel ions has a significant and lasting effect on the oxidation kinetics and on the morphology and grain configuration of the NiO scale. The oxide grains are generally smaller, more facetted and more mismatched for the implanted surfaces and there is more extensive stress generation during oxide growth. After an initially slower rate, the oxide on the implanted surfaces develops at a faster rate than that on the unimplanted surfaces, particularly at the higher temperatures. Implantation with chromium ions inhibits the initial development of the NiO scale. However, subsequently, the oxidation rate is more rapid for the implanted surfaces and increases progressively with increasing chromium ion dose. The results can be accounted for in terms of doping of the NiO and the much decreased grain size of the oxide. It is concluded that short-circuit grain boundary diffusion processes, as well as bulk lattice diffusion of Ni²⁺ ions, are important in the oxidation of nickel at high temperatures.     

Effects of citric acid on separation of sillimanite from quartz

Quartz is the main gangue mineral of sillimanite.The results show that Al^3 and Fe^3 ion can activate the floatation of quartz and make the separation of quartz and sillimanite difficult when anion collector is used,and citric acid can inhibit the quartz activated by metallic ion and have slight influence on the sillimanite.X-ray photoelectronic energy spectrum analysis indicates that there are obvious electronic energy peaks on the surface of the quartz before citric acid is added into the ore pulp in presence of Al^3 and Fe^3 ,and after citric acid is added,the energy peak vanished.So citric acid can make Al^3 and Fe^3 on the surface of quartz solve and decrease the active points on the surface of quartz which can adsorb anion collector.