Zr/Nb薄膜材料的制备及界面结构研究

通过直流磁控溅射法在单晶Si(100)基底上制备了Zr/Nb/Si薄膜材料。X射线衍射(XRD)研究表明Zr薄膜以多晶形式存在,而Nb薄膜则形成了(110)晶面择优生长。薄膜中Zr和Nb晶粒大小分别为14,6 nm。扫描电镜研究表明形成的薄膜表面平整光滑,没有微裂纹存在。扫描俄歇电子能谱及X射线光电子能谱的研究表明,Zr/Nb/Si薄膜样品具有清晰的界面结构。在薄膜表面形成了致密的氧化层物种,而在膜层内部少量氧则以吸附态形式存在。     

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。     

铀铌合金在O_2气氛中氧化初期的XPS研究

采用X射线光电子能谱 (XPS)分析研究了 2 98K时铀铌合金的清洁表面在O2 气氛中的原位氧化过程。通过分析反应各阶段U4f ,Nb3d和O1s谱峰的变化 ,揭示了O2 在铀铌合金表面吸附解离后 ,优先与表面Nb原子和U原子结合生成NbO、UO2 -x和UO2 ,然后NbO进一步氧化为NbO2 和Nb2 O5,在氧化的不同阶段U和Nb分别向表面偏析     

阴极电弧离子沉积TiN／Ti镀层腐蚀特性

采用电化学线性极化、交流阻抗谱技术研究了不同基片偏压上阴极电弧沉积TiN/Ti镀层在50×10-6g/gCl-溶液中的腐蚀行为,并对镀层腐蚀的机理进行了探讨。结果表明:基片偏压–400V时,镀层耐蚀性能好;镀层表面的针孔是诱发镀层和基材体系发生点蚀、电偶腐蚀的主要缺陷。     

多能碳离子注入纯铁研究

利用离子注入表面优化技术,在不同温度下,采用多能量叠加方式将碳离子注入纯铁表面;利用XRD和AES等技术分析了表面改性层的相结构以及元素的分布;利用电化学极化法测试了注入样品的抗腐蚀性能.结果表明,573 K时注入的碳离子比373 K时注入的碳离子深;纯铁表面改性层有Fe2C、Fe3C新相生成;离子注入碳提高了纯铁表面抗电化学腐蚀的能力.     

脉冲偏压对贫铀表面磁控溅射离子镀铝结合强度的影响

采用磁控溅射离子镀技术在不同偏压下于贫铀表面制备铝镀层，用扫描电镜和俄歇电子能谱仪对镀层形貌和界面元素分布进行分析，用拉伸法对镀层的结合强度进行测定。结果表明：在-900V脉冲偏压下所得镀层与铀基体结合良好，镀层与基体之间存在较为明显的“伪扩散区”；与直流偏压相比较，脉冲偏压所得镀层结合强度明显增强，镀层的致密性显著改善。     

用AES研究铝薄膜与基体金属铀之间的界面反应

在俄歇电子能谱(AES)仪超高真空分析室中利用氩离子溅射沉积方法将Al沉积在U基体上.对不同Al沉积量的铀表面实时采集AES和低能电子损失谱(EELS),以研究沉积Al原子与U表面原子间的相互作用以及Al膜的生长过程.将实验样品进行退火处理后进行深度剖析.研究结果表明Al沉积在U基体上是以岛状方式生长的;室温下,沉积Al原子与U表面原子间存在界面作用,两者在界面处相互扩散形成了合金相.退火促使界面扩散速率增大,界面结合力增强,并有可能形成化合物UAlx.     

基于铀的激光氮化机理研究和数值模拟

针对工件铀的表面激光氮化工艺,考虑铀的固-液相变过程中各物理参数随温度的变化,结合计算流体软件FLUENT中流体体积函数(VOF)模型计算气-液相界面处的降膜解吸传质过程。进行了铀的瞬态激光氮化传热传质耦合数值仿真,仿真分析研究了不同工艺参数下瞬态温度场和流场的分布,同时获得渗氮量在铀表面和深度上的分布。分析结果表明,因激光局部加热引起的表面张力梯度导致的Marangoni对流对铀表面氮化过程中的传热和传质有很大的影响。其中渗氮量在不同工艺参数下的数值结果与试验结果相吻合,验证了数值模型的可行性,为激光氮化的理论分析和工艺指导提供了理论和方法。     

O_2在U和U-Nb合金表面吸附的XPS研究

采用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）分析研究了２９８ Ｋ时Ｏ２在金属Ｕ和 Ｕ－Ｎｂ合金清洁表面的原位吸附过程,作为对照还研究了在纯 Ｎｂ表面的吸附吸附各阶段 ＸＰＳ图谱的变化揭示了Ｏ２在Ｕ,Ｎｂ和 Ｕ－Ｎｂ合金表面的吸附将导致ＵＯ２; ＮｂＯ和 Ｎｂ２Ｏ５等多种产物形成定量分析表明,Ｏ２在 Ｕ和 Ｕ－Ｎｂ合金表面的饱和吸附量大约分别为４５Ｌ和４０Ｌ（１Ｌ＝１．３３×１０－４　Ｐａ·ｓ）,而Ｏ２在金属Ｎｂ上的饱和吸附量仅约为１０Ｌ．     

铀上激光辅助化学气相沉积镍薄膜研究

为防止金属铀的腐蚀,本文采用激光辅助化学气相沉积(LACVD)方法在铀上制备了镍薄膜。采用SEM、XRD分析了薄膜的形貌、物相以及界面特性,采用黏胶拉伸测试表征了膜-基结合性能,采用电化学极化法分析了薄膜的抗腐蚀性能。结果表明:压力和温度对化学气相沉积(CVD)方法制备镍薄膜的质量有较大的影响。随着基底温度和沉积气压的降低,薄膜变得致密、平整,质量提高。在优化的工艺条件165℃、3Pa下,CVD方法所得镍薄膜非常致密。采用LACVD方法时,激光能量为200mJ时所制得的薄膜致密,300mJ时膜变得粗糙。无激光辅助时,CVD方法所制得的薄膜较易剥落,激光辅助下所得薄膜的膜-基结合力较好。LACVD方法大幅提高了薄膜的抗腐蚀性能,抗腐蚀性能的提高主要源于激光辅助使薄膜致密化,提高了薄膜与基底的结合力。