生物医用氮化碳薄膜的力学性能比较研究

使用磁控溅射法在生物医用NiTi合金基体表面制备了Ti／TiN、Ti／DLC以及Ti／CNx梯度薄膜,利用扫描电镜研究了薄膜的截面形貌,并使用划痕仪及摩擦磨损仪研究比较了薄膜的力学性能。结果表明：薄膜均表面平整,与基底结合紧密。Ti／CNx薄膜与NiTi合金基底的结合力大于Ti／DLC薄膜,略低于Ti／TiN薄膜。3种梯度薄膜均能有效改善NiTi合金的耐磨损性能,其中,Ti／CNx薄膜拥有最低的摩擦系数和最完整的磨损表面,耐磨性最好。     

甲酸铵处理对氮化碳光催化性能的影响

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为环境友好型材料在半导体光催化领域广受关注,然而未经改性的g-C₃N₄光吸收范围窄,仅能对太阳光谱中蓝紫光区响应,同时比表面积小,且光生载流子分离及迁移速率慢,导致光催化性能不佳。本文以g-C₃N₄为研究对象,将甲酸铵(NH₄HCO₂)和硫脲(CH₄N₂S)按不同比例混合,在马弗炉中520℃下高温煅烧(升温4 h保温2 h),制得C元素掺杂的石墨相氮化碳。g-C₃N₄中掺杂C元素可提高光吸收能力、调整电荷密度、促进光生载流子解离,从而显著提高其光催化效率。通过降解模拟污染物罗丹明B(RhB)发现,当n(CH₄N₂S)∶n(NH₄HCO₂)=1∶0.04时表现出最好的光催化活性,其对罗丹明B的降解效率几乎能达到1...     

磁控溅射氮化铬和氮化钛薄膜的性能

采用磁控溅射在4Cr5MoSiV热作模具钢表面分别沉积了CrN和TiN薄膜.通过扫描电镜(SEM)和电子能谱(EDS)分析了试样的微观结构和相结构,研究了CrN和TiN薄膜的抗氧化性能,并用压痕法测定了薄膜的力学性能.结果表明,CrN薄膜的高温抗氧化性能和结合强度高于TiN薄膜,但TiN薄膜的韧性比CrN薄膜好.     

氮化碳材料研究进展

1985,1989年A.Y.May与M.L.Cohen先后采用半经验公式和第一原理赝势算法(First principle pseudo energy calculation)计算并预言了硬度可与金刚石相媲美的β-C_3N_4材料的存在。之后,各国材料工作者对C_3N_4的材料性能以及实验合成进行了广泛的探索。新型超硬材料C_3N_4的研究日益成为材料科学的研究热点。本文根据介绍了C_3N_4材料的理论起源和研究现状。     

基材偏压对中频磁控溅射氮化铬薄膜微观结构和性能的影响

采用中频磁控溅射系统在手机不锈钢装饰件上沉积氮化铬薄膜,利用X射线衍射、扫描电镜、纳米压痕仪和球盘摩擦仪考察了基材偏压对薄膜微观结构、沉积速率、显微硬度和摩擦性能的影响。结果表明:氮化铬薄膜主要为面心立方晶相结构,存在(200)晶面择优取向;薄膜表面晶粒呈颗粒状且均匀致密地沉积在基材上,截面为柱状晶结构且柱状晶之间结合紧密;沉积速率随基材偏压的增大而增大;在基材偏压为-100 V时,薄膜显微硬度最高(为1 207 HV),摩擦因数最小(为0.31)。     

手表装饰用氮化锆薄膜的制备及性能

采用离子镀与磁控溅射工艺在316L不锈钢上制备了Cr(Si)/ZrN/Au梯度薄膜。该薄膜呈金黄色,具有优良的结合强度、耐蚀性和耐磨性,是理想的手表用装饰性膜层。其中金层厚度小于10 nm,用金量极少。     

硫酸根对聚合氮化碳光催化活性的影响

在pH=1条件下分别加入硫酸根、硝酸根、磷酸根对三聚氰胺进行处理,采用高温煅烧法制备了一系列聚合氮化碳材料,并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等分析手段对样品进行了表征。以罗丹明B（RhB）为污染物,探究了在可见光下聚合氮化碳对RhB的光催化降解性能、稳定性以及降解机理。加入0.12 mol硫酸根处理的聚合氮化碳（CN-0.04SO₄^2-）在45 min内对RhB的降解率为99.1%,其伪一级动力学常数是未加硫酸根的23.0倍,硫酸根能有效地增强聚合氮化碳的光催化活性。CN-0.04SO₄^2-经过3次循环实验对RhB的降解率略有下降,说明其具有良好的稳定性。活性物种捕获实验表明,影响光催化降解RhB的主要活性物种是·O₂^-和·OH。     

蓝宝石衬底表面SiO2薄膜的应力分析

采用射频磁控反应溅射法分别在Si和蓝宝石衬底上沉积SiO2薄膜.通过改变沉积薄膜的工艺参数,考察反应气体流量比、沉积温度、射频功率等因素对SiO2薄膜内应力的影响.采用压痕裂纹法分析了镀膜前后蓝宝石的表面应力.结果表明:制备SiO2薄膜时,工艺参数影响SiO2薄膜的成分,当O2/Ar流量比值为1.25,衬底温度为300℃,射频功率为100 W时,可以制备出化学计量比的SiO2薄膜,此时薄膜中的内应力较小;制备的SiO2薄膜呈压应力状态,镀SiO2薄膜可以改变蓝宝石的表面应力,蓝宝石的表面应力已由原来的拉应力变为压应力.     

基材温度对铟锡氧化物膜结构与电性能的影响

采用阴极磁控溅射法,在不同基片温度条件下镀覆铟锡氧化物（ＩＴＯ）透明导电膜,由Ｘ射线衍射分析试样结构随温度的变化,并测试了样品的方块电阻,电阻率,Ｈａｌｌ迁移率,载流子浓度等电性能和膜层的可见光透过率。     

基片温度对直流反应磁控溅射法制备玻璃基TiO2薄膜结构与亲水性的影响

在工作气压为 2 .0Pa的氧气氛下 ,通过改变基片温度 (室温 ,2 80℃ ,42 0℃ ) ,在预先镀 10nm左右SiO2 的普通玻璃基片上用直流磁控溅射法制备了 30 0nm左右的TiO2 薄膜试样。用X射线光电子能谱和X射线衍射仪分别研究了试样的表面元素组成、离子状态和物相组成 ,用接触角分析仪测试了试样在紫外光照射后的水润湿角。结果表明 :试样表面的钛离子都以 4价的形式存在 ,氧化钛表面易吸附OH-和CO32 - ,氧化钛中n (O)∶n (Ti) =1.90～ 1.97;基片不加热时 ,试样是非晶态 ,升高基片温度 ,薄膜结晶逐渐完善 ,并以锐钛矿形式存在。在相同时间的紫外线照射下 ,非晶TiO2 膜的润湿角从 34°降低到 2 2° ,而结晶完好的试样的润湿角从 18°～ 2 4°降低到 5°     

二氧化碳腐蚀对油井水泥石抗压强度的影响

利用扫描电子显微镜、强度测试仪检测了不同条件下二氧化碳腐蚀油井水泥的产物、微观结构及抗压强度,研究了二氧化碳腐蚀油井水泥的机理及腐蚀对水泥强度的影响,分析和评价出了适合于大庆油田不同温度深井条件的水泥浆体系.结果表明:二氧化碳对油井水泥的腐蚀作用本质在于二氧化碳能够与水泥的水化产物发生化学作用,生成了各种不同晶体结构的CaCO3产物,使原有的水泥石微观结构遭到破坏,导致腐蚀后水泥石的强度下降;温度和二氧化碳分压增高;改善水泥石抗腐蚀能力应以有效改善水泥水化产物及微观结构为基础,添加抗腐蚀填充材料能有效改善水泥浆体系的抗腐蚀能力.     

N含量对CN薄膜折射率的影响

采用射频磁控溅射法沉积了CN薄膜，利用XPS，XRD，FTIR等测试手段研究了CN薄膜的成分和结构。结果表明：CN薄膜为非晶结构；CN薄膜中n(N)／n(C)随沉积室中N2浓度的增加而增大，n(N)／n(C）最高可达到0．33；CN薄膜中主要含有C—C，C—C，C—N，C＝N，C＝N等原子基团；N在CN薄膜中主要起稳定sp^2C的作用。利用椭圆偏振仪测量了CN薄膜的折射率和厚度。对薄膜的折射率与N含量之间关系的研究发现：CN薄膜的折射率随n(N)／n(C)的增加而减小；CN薄膜的折射率由2．2减小到1．8。     

喷涂距离对APCVD制备的TiN薄膜性能的影响

以TiCl4和NH3为原料,用常压化学气相沉积法在玻璃基板表面沉积得到了TiN薄膜.采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、电阻仪、紫外-可见光谱仪等研究了喷涂距离(输入TiCl4管道末端到基板之间的距离)对沉积的TiN薄膜的结晶性能和表面形貌,以及薄膜的电学性能和光学性能的影响.结果表明:当喷涂距离为5cm和10cm时,玻璃基板表面形成电阻较高、反射率较低的较疏松薄膜.当喷涂距离增加到13cm和15cm时,可以得到结晶良好、低电阻、高反射、致密的TiN薄膜.当喷涂距离进一步增加到20cm以上,得到的薄膜的电阻率随之升高而反射率下降.对喷涂距离对薄膜性能的影响机理进行了分析,认为喷涂距离的变化会影响扩散到达并吸附在基板表面的反应物分子数量比例,进而影响沉积薄膜的性能.     

导电颗粒钨对氮化铝陶瓷性能的影响

以氮化铝(AIN)、钨(W)为原料,在1 700℃,50MPa压力下用放电等离子烧结技术制备了AIN-W复合陶瓷.通过X射线衍射、扫描电镜、介电频谱分析,研究了导电相W含量对复合陶瓷致密性、导电性能及介电性能的影响.结果表明:通过合适的工艺获得了致密度大于99%的复合陶瓷.W体积分数(下同)从20%增加到22%时,复合陶瓷产生渗流现象,电阻率(p)从4.89x1010Ω·cm迅速降低到15.Ω·cm.频率在1kHz～1MHz范围内,随着W含量的增加,复合陶瓷的相对介电常数(εr)、介电损耗(tgδ)逐渐增加.在1MHz,当W含量为渗流阈值20%时,复合陶瓷的εr=33,tgδ=0.41.改变导电相W的含量、分布状态可以调整复合陶瓷的εr,tgδ,实现对介电性能的可控调节,并从复合材料的显微结构及介电理论上对以上结果给予解释.     

工艺因素对低压化学气相沉积氮化硅薄膜的影响

以硅烷和氨气分别做为硅源和氮源,以高纯氮气为载气,采用热壁式管式反应炉,通过低压化学气相沉积(low pressure chemical vapor deposition,LPCVD)技术制备了氮化硅薄膜(SiN_x)。借助椭圆偏振仪研究了SiN_x薄膜的生长动力学,通过Fourier红外光谱和X光电子能谱表征了SiN_x薄膜的性质,并利用原子力显微镜观察了SiN_x薄膜的微观形貌。在其它工艺条件相同的情况下,SiN_x薄膜的生长速率随着工作压力的增大单调增加,原料气中氨气与硅烷的流量之比(R)对薄膜的生长速率有相反的影响。随着反应温度的升高,沉积速率逐渐增加,在840℃附近达到最大,随后迅速降低。当R<2时获得富Si的SiN_x薄膜(x<1.33);当R>4时获得近化学计量(z≈1.33)的SiN_x薄膜。     

氮化铝粉末特性对氮化铝-氮化硼复合陶瓷结构和性能的影响

以比表面积为4.26m2/g、氧含量(质量分数,下同)为O.98%和比表面积为17.4m2/g、氧含量为1.69%的2种AlN粉末为原料,用无压烧结工艺制备氮化铝氮化硼(A1N-15BN,BN为15%)复合陶瓷,研究了A1N粉末对复合陶瓷显微结构和性能的影响.结果表明:A1N粉末对复合陶瓷的致密化过程以及陶瓷的性能有重要影响.由于高比表面积A1N粉末的烧结活性好,AlN-15BN复合陶瓷的烧结致密化温度主要集中在1500～1650℃之间.在1650℃烧结3h后,A1N-15BN复合陶瓷的相对密度可达95.6%,热导率为108.4W/(m·K),硬度HRA为72.继续升高烧结温度,A1N-15BN复合陶瓷的致密度变化不大,热导率升高,硬度下降.在1850℃烧结后,A1N-15BN复合陶瓷的热导率为132.6W/(m·K),Rockwell硬度(HRA)为64.2.低比表面积的AIN粉末所制备的A1N-15BN复合陶瓷的致密化过程主要发生在1650～1800℃间.在1850℃烧结3h,制备出A1N-15BN复合陶瓷的相对密度为86.4%,热导率为104.2W/(m·K),HRA为56.2.     

磁控溅射法制备钨酸锆薄膜

在不同的气氛下,利用射频磁控溅射法在石英基片和硅片上制备了ZrW2O8薄膜.利用台阶仪和划痕仪测量了溅射薄膜的厚度和结合力,利用X射线衍射及原子力显微镜对薄膜的物相和表面形貌进行了分析和观察.初步研究了沉积条件对生长薄膜的厚度、附着力、相成分和表面形貌等的影响.结果表明:纯氩气下溅射的ZrW2O8薄膜最厚,膜基结合力随膜厚的增加而减小,溅射所得薄膜为非晶态,热处理后薄膜中出现了钨酸锆相,薄膜的表面形貌随气压的降低变得光滑.