等离子体处理对CFRP筒状件内壁活化效果的影响∗

为解决碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）筒状件内壁表面化学惰性较高导致与金属涂层结合强度差的问题，采用射频辉光放电对其内表面进行活化处理来提高其表面活性。通过接触角测试和红外光谱分析，探究等离子体处理气压、射频电源功率、处理时间和离子种类对活化效果的影响。结果表明，经射频辉光放电等离子体处理后 CFRP 筒状件内壁表面等离子体活化效果明显，表面能显著提高。其他工艺参数相同情况下，活化效果随气压增大先提升后降低，随射频电源功率和处理时间的增大而提高，以氧等离子体活化效果最佳。其中，在处理气压 0.5 Pa、射频电源功率 500 W、处理时间 60 min、氧等离子体条件下效果最为显著，水和二碘甲烷的接触角分别由 71.29°、49.36°降低到 4.93°、5.39°，表面能从 38.85 mJ·m^?2 提升到 74.73 mJ·m^?2 。通过红外光谱分析，经等离子体处理后的 CFRP 中 C-H 和 C≡C 等非活性键被打断，带有 C=O 的醛基和羧基活性基团增多，浸润性大幅提高。活化后的 CFRP 基体与金属薄膜的膜基结合力由不足 0.1 MPa 提升至 0.49 MPa。研究通过射频辉光放电对 CFRP 筒状件内壁表面进行活化处理，为制备高结合强度的金属涂层打下基础。     

铝微弧氧化膜层中α-Al2O3相调控机制及表面形貌演变

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏硬度仪对1060纯铝微弧氧化膜的表面形貌、物相构成和显微硬度进行分析,研究了不同电流密度下氧化膜中α-Al₂O₃相的形成及其表面组织结构的演变规律。结果表明,随着电流密度由2.5 A/dm²增大至20 A/dm²,α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃在膜层中的X射线衍射特征峰强度逐渐上升,α-Al₂O₃相对于γ-Al₂O₃的质量分数呈上升趋势,氧化膜表面孔径增大,孔洞先增多后减少,熔融堆积物增多,裂纹横向生长加快。当电流密度为20 A/dm²时,α-Al₂O₃相的生成速率比γ-Al₂O₃相的生成速率高,α-Al₂O₃的结晶程度较好...     

Response of Sample Temperature during Straight-Line Ion Implantation

A theoretical model for calculation of the sample temperature during straight-line nitrogen ion implantation was established based on the results of experiment in this paper. Taking the pure aluminum as the samples, and from the transformation of electric energy into thermal energy, the calculated values of the temperature were in good agreement with the measured values in the experiment. According to the simulation, this technology can be applied to the control of specimens temperature during the implantation.     

脉冲频率对HiPIMS制备TiN薄膜组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

为探究脉冲频率对通过高功率脉冲磁控溅射制备TiN薄膜组织力学性能的影响,选用Ti靶和N2气体,采用反应磁控溅射技术通过改变高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)电源脉冲频率在Si(100)晶片上制备不同种TiN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜(SEM)对所制薄膜晶体结构和成分、表面和断面形貌进行分析,利用纳米压痕仪对薄膜的硬度和弹性模量进行表征,并计算H/E和H^(3)/E^(2)。结果表明,高离化率Ti离子轰击促使薄膜以低应变能的晶面优先生长,所制TiN薄膜具有(111)晶面择优取向。薄膜平均晶粒尺寸均在10.3 nm以下,随着脉冲频率增大晶粒尺寸增大,结晶度和沉积速率降低,柱状生长明显,致密度下降,影响薄膜力学性能。在9 kHz时,TiN薄膜的晶粒尺寸可达8.9 nm,薄膜组织致密具有最高硬度为30 GPa,弹性模量374 GPa,弹性恢复为62.9%,具有最优的力学性能。     

钛合金微弧氧化陶瓷膜微观特性的分析

微弧氧化膜存在微米量级宏孔,这些宏孔对氧化膜特征的研究非常重要.研究了微弧氧化中电流密度对微弧氧化膜的生长速率、结构形貌及相组成的影响,并对氧化膜进行了离子束抛光处理,分析了氧化膜和微孔的组织结构.研究表明:电源频率固定为1 500 Hz/5 μs和氧化膜厚为10 μm时,随着氧化电流密度的增大,氧化膜的生成速度和孔径都随之增大,但同一膜厚的氧化层组成成分金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2的相对含量无明显变化;离子束抛光后的氧化膜膜层外疏内密,放电通道内表面更是淀积了电解液溶质、氧化膜颗粒及基材等多种物质的纳米微颗粒.     

微弧氧化与磁控溅射复合处理的钛合金表面耐磨性研究

微弧氧化处理后的钛合金,表面形成的多微孔氧化膜可使其摩擦因数降低且耐磨性得到提高,但这还不能满足某些使用要求.在微弧氧化的基础上再利用脉冲偏压式磁控溅射技术在钛合金表面沉积氮化钛涂层.球-盘磨损试验表明,与微弧氧化相比,其摩擦因数进一步降低且耐磨性进一步提高,这主要是沉积富钛氮化钛使氧化膜的微孔得到了部分或全封闭的覆盖.     

不同作用距离下玻璃纤维增强的氰酸酯基复合材料表面等离子体活化研究北大核心CSCD

用等离子体处理技术对不同作用距离下的玻璃纤维增强的氰酸酯基复合材料表面进行活化处理,通过对处理前后的材料表面进行接触角、表面能、表面形貌、红外光谱等宏观微观性能的对比分析,获得了不同距离下等离子体表面活化处理的作用规律。结果显示:在同一工作电压下,随着作用距离的增加,材料表面的接触角越来越大,表面能随着作用距离的增加而降低,材料表面浸润性和表面能显著提高;表面形貌显示,等离子体活化处理之后,表面树脂碎片颗粒变小,露出了玻璃纤维,粗糙度增加,并且随着作用距离的减小,粗糙度增加的程度变大;红外光谱显示等离子体活化处理后复合材料表面酯基C-O键断裂,酯基数量降低,而硝基、酮基、羧基、醇羟基的数量相应的增加,表面极性增强,随着作用距离的增加,材料表面增加的硝基、酮基、羧基、醇羟基等官能团的数量也越来越少。     

楔形介质层对大气压介质阻挡放电的影响研究北大核心CSCD

为了研究楔形介质层对大气压介质阻挡放电的影响,加入楔形石英石作为附加介质层。通过实验和模拟分析的方法研究了楔形介质层对大气压介质阻挡放电的影响。结果表明:楔形介质层对介质阻挡放电有很大影响,放电在楔形介质层的尖端区域首先击穿,再沿介质层表面弥散。楔形介质层内部出现的场强“低谷区”,提高了其尖端附近的电场强度;楔形介质层提高了介质层表面积,介质表面积累的电荷改变了空间电场分布,对放电击穿、电子密度和电子温度有很大影响。介质层厚度引起的放电优先性问题为相关设计提供了更多的灵活性。     

四硼酸锂电解液浓度对Zr-4合金微弧氧化陶瓷层的影响

为了提高Zr-4合金在核工业中的服役性能并避免引入杂质元素,以Li₂B₄O₇为电解液在Zr-4合金表面制备微弧氧化陶瓷层,研究了Li₂B₄O₇浓度对微弧氧化陶瓷层的物相组成、微观形貌、膜层厚度、硬度、粗糙度、耐磨损和耐腐蚀性能的影响。结果表明：当ρ(Li₂B₄O₇)=3～15 g/L时,随着Li₂B₄O₇浓度的增加,电解液的电导率持续增加,陶瓷层的粗糙度总体持续增加,只在电解液浓度从6 g/L变化到9 g/L时稍有下降,微弧氧化陶瓷层厚度先在ρ(Li₂B₄O₇)=3～9 g/L范围内持续下降,后在ρ(Li₂B₄O₇)=9～15 g/L范围内上升;陶瓷层的硬度先是在ρ(Li₂B...     

单极性脉冲磁控溅射MoS2涂层制备及性能研究

为满足ITER屏蔽包层中第一壁连接组件的固体润滑要求,采用单极性脉冲磁控溅射方法,在A286镍基合金基体上制备了不同脉冲偏压及不同占空比下MoS₂低摩擦系数涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原位纳米力学测试系统研究涂层的微观组织、形貌及力学性能受工艺参数的影响规律;利用球-盘式摩擦磨损试验机考察涂层在大气环境下的摩擦学性能。结果表明,随偏压的增加,MoS₂涂层择优取向发生了(002)向(100)转变,又恢复(002)择优取向的过程,晶粒尺寸呈先增大后减小趋势,不同脉冲偏压下,晶粒尺寸随占空比增加呈现不同的趋势;其中S-2样品具有较好的承载性能及弹性恢复能力,弹性模量为63.45 GPa,硬弹比为0.80;接触赫兹应力为1 500 MPa时,该涂层在大气环境下具有最低的平均摩擦系数(0.054)和最低的磨损率[2.11×10^-5 mm³/(Nm],仅为基体的5.49%。