Cu/Zr纳米多层膜微结构与力学性能

本文利用直流磁控溅射方法在石英玻璃基片上制备一系列自支撑Cu/Zr纳米多层膜,使用箱式电炉对多层膜进行退火处理,利用显微硬度计,X射线衍射仪、扫描探针显微镜表征了多层膜的力学性能与微观结构,研究了不同工艺参数对纳米多层膜性能的影响.研究结果表明:当Cu调制层厚从42 nm增加至140nm时,多层膜显微硬度从4.9 GPa逐渐降低至4.0 GPa;当Zr调制层厚从3.2 nm增加至4.8 nm时,显微硬度值从6.51 GPa降低至5.64 GPa,硬度值降低13.4%,而从4.8 nm增至8 nm时,显微硬度值变化不大(约5.7 GPa);合适的温度退火时,多层膜微观缺陷消失,表面形貌更均匀,显微硬度增加.利用Chu和Barnett提出的硬度增强理论模型对Cu/Zr纳米多层膜表现出的超硬现象进行了理论分析和解释.     

金属纳米多层膜力学性能研究进展

新型功能材料及器件向小型化,集成化和复合化发展的趋势,使得尺寸在纳米尺度的层状材料和柔性多层器件在使用过程中的服役行为成为其发展的关键科学问题。本文结合作者近几年对Ag/M系列和Cu/M系列多层膜力学性能的研究工作,对金属纳米多层膜的微结构特征及其对力学性能的影响进行了回顾和总结,主要包括多层膜的晶粒形貌对其强化机制和塑性变形行为的影响,组元强度错配对多层膜硬化行为的影响,界面结构与其强度极值的关系、不对称界面结构引起的异常弹性模量增强和多层膜的室温蠕变机制及界面结构对蠕变性能的影响等几个方面,并对多层膜的力学性能研究进行了展望。     

纳米多层膜制备概述

纳米多层膜具有很多特殊性能，得到了广泛的应用。阐述了多种纳米多层膜的制备方法，主要包括电化学沉积法、物理和化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、组装技术以及其它制备技术。大量研究和试验表明，不同的制备方法得到的多层膜具有其特殊的性能。     

磁控溅射SiC／W纳米多层膜的微结构研究

用磁控溅射法在Ｓｉ基底上制备了不同调制波长的ＳｉＣ／Ｗ纳米多层膜。利用小角度Ｘ射线衍射技术，详细研究了其中典型的多层膜的调制周期性。各子层的厚度及界面平整度等界面微观结构。结果表明：磁控溅射法制备的纳米多层膜具有较好的周期结构及陡峭的界面梯度，由衍射峰位置计算出的界面不均匀旗与子层厚度之比一般在５％以内。     

W／SiC纳米多层膜的制备及表征

采用多靶磁控溅射制备了Ｗ／ＳｉＣ纳米多层膜,并用ＸＲＤ和ＴＥＭ研究了Ｗ／ＳｉＣ纳米多层膜的微结构。研究表明,Ｗ／ＳｉＣ纳米多层膜的调制结构界面平直,清晰,周期性好,ＳｉＣ调制层为非晶态,Ｗ调制层在大调制周期为纳米晶,并随调制周期减小逐渐转变为非晶态。     

Co/Cu纳米多层膜的制备及巨磁阻性能的研究

采用恒电位双电解槽法在硼酸镀液体系中,以单晶Si(111)为基底电沉积制备Co／Cu多层膜,确定了双槽法制备多层膜的工艺条件,为得到优良的多层膜巨磁阻材料,镀液体系中加入了自制的添加剂。并用扫描电镜(SEM)表征了多层膜的断面形貌,小角度X射线衍射(LXRD)谱图中出现了2个衍射峰,大角度X射线衍射(MXRD)谱图中强衍射峰的两侧出现了卫星峰,表明多层膜具有超晶格结构。用物性测量系统(PPMS)测试了Co／Cu多层膜的巨磁阻(GMR)性能,GMR值达到52．52％。     

Ge／Si纳米多层膜的光致发红光研究

采用磁控溅射设备，当衬底温度为500℃时，在Si（100）基片上磁控溅射生长Ge／Si多层膜样品，使用Raman和低角X射线技术对样品进行检测和研究。在红光波段对样品的光致发光进行了研究，结果表明在红光波段发光峰位来源于薄膜的非晶结构及其薄膜所产生的缺陷；发光峰的强度和峰形受Ge子层和Si子层厚度的影响。     

Al-Mx金属多层膜的红外特性研究

利用红外光谱仪分析了用离子溅射技术制备的Al-Mx金属多层膜的红外特性.结果表明,在2000～4000cm-1波段多层膜具有良好的红外吸收特性,并推导了多层膜对特定波段的红外波的吸收公式.     

快速原子层沉积法制成的金属氧化物／金属氮化物

美国Genus公司开发出一种快速原子层沉积(RAD)技术，用该法可快速制造金属氧化物层和氮化物层，该项目受到导弹国防局的资助。在2002年夏天，该公司建立了一条ALD设备生产线及相关服务项目，名之为StraGem。     

纳米多层金属复合材料研究进展

向金属中加入纤维、颗粒、晶须等增强体是提高金属复合材料力学性能的重要途径。而现代工业的不断发展对材料的多功能性提出了更高的要求。为改善材料的综合性能,保证其在高温、辐照等极端条件下的使用,研究人员设计了由纳米级交替层组成的材料体系——纳米多层金属复合材料。由于其具有极高的界面密度,可以有效地阻碍位错移动从而强化材料,同时促进了辐照缺陷的吸收,有效减轻金属的辐照损伤,在快堆、聚变堆等先进核反应堆中具有重要的应用前景。近年来,纳米多层金属复合材料在国内外得到了广泛而深入的研究,在制备技术、结构表征和综合性能等研究方面取得了长足的进步。以Cu/Nb纳米多层复合材料为例,综述了其制备技术、变形行为及热稳定性、抗辐照性、导电性等综合性能的研究进展,并探讨了纳米多层金属复合材料的发展趋势及应用前景。     

陶瓷材料的强化与增韧新途径的探索

文设想利用晶界应力设计,人为地造成在陶瓷材料中的物理上的失配,以使在材料的界相间造成适当的应力状态,从而对外加能量起到吸收,消耗或转移的作用,以达到对陶瓷材料强化与增韧的目的．几个系统的初步实验结果表明,这一设想是合理和可行的,且为低成本制造陶瓷材料提供了新的途径．     

B4C-TiB2复相陶瓷的强韧化研究

采用热压烧结工艺，制备Ｂ４Ｃ－ＴｉＢ２复相陶瓷。结果表明，复相陶瓷的抗弯强度，断裂韧性和显向硬度受第二相ＴｉＢ２颗粒的影响，其中Ｂ４Ｃ－３０ｖｏｌ％ＴｉＢ２材料的弯曲强度为７２５ＭＰａ，比单体Ｂ４Ｃ提高６５％，Ｂ４Ｃ－４５ｖｏｌ＾ＴｉＢ２材料的断裂韧性为６．７ＭＰａ．ｍ＾１／２，比单体Ｂ４Ｃ提高８４％，由Ｂ４Ｃ基体和ＴｉＢ２颗粒热膨胀系数不匹配导致的残余应国是Ｂ４Ｃ－Ｔdisplay status     

GCr15钢复合热处理及多元强韧化：等温工艺与优化复相组织强韧化

用金相法观察GCr15钢复合热处理中经不同温度、时间等温后显微组织的变化并测出其马氏体点M,据此试探等温参数,设计优化复合热处理工艺,获得了最佳强韧度,这是采诸工艺之长集多元强韧化的结果。进一步研究复相精细组织与其对应的性能,发现:无贯穿先奥氏体(A)晶粒的连冷形成粗针状马氏体(M);含适量(12～15％)下贝氏体(B_下)且其中碳化物(C)尚细小而铁素体(F_B)仍残存着过饱和固溶强化;以及受先连冷形成的M、B_下分割细化A和与其相关的成分均匀的A微区变小而导致形成细化的M都对M+B_下复相强韧化起重要作用。     

MOSi2材料的强韧化研究进展

综述了近年来MoSi2材料的强韧化研究进展,主要包括复合化Si3 N4、ZrO2、SiC、TiC、La2O3、多种增强体和合金元素Al、Re、Nb对MoSi2性能的影响及强韧化机理,并展望了MoSi2材料的强韧化发展趋势.     

聚合物/热塑性弹性体/纳米无机粒子三元复合材料的增韧增强研究进展

介绍了聚合物/热塑性弹性体/纳米无机粒子三元复合材料的形态结构及增韧机理,分析了热塑性弹性体、纳米无机粒子、加工工艺、界面性能4个方面对聚合物/热塑性弹性体/纳米无机粒子三元复合材料形态和性能的影响。热塑性弹性体和纳米无机粒子对聚合物有协同增韧增强作用,加料顺序是形态结构的最主要影响因素,聚合物的力学性能非常依赖热塑性弹性体和纳米无机粒子在聚合物中的存在形态。最后,展望了该体系未来的研究方向。     

高温等静压烧结碳化硅基复相陶瓷的强化与增韧

本文通过Si₃N₄、TiC及SiC晶须补强SiC基复相陶瓷的高温等静压烧结,研究了复相陶瓷的显微结构与力学性能,探讨了晶须及第二相颗粒对复相陶瓷的强化与增韧机理．结果表明,不同的补强颗粒及晶须在基体中的作用也不同,Si₃N₄的引入将在基体与第二相颗粒之间产生径向压应力,阻碍裂纹的扩展,TiC的引入将在基体与第二相颗粒之间产生径向张应力,诱导裂纹的偏转;SiC晶须的引入也将产生阻碍裂纹扩展的机制,从而达到SiC基复相陶瓷强化与增韧,改善其力学性能．     

耐超高温铱合金强韧化技术研究进展

概括地论述了铱的特点,说明了探索研究铱的强韧化技术的重要性.系统地综述了国内外在铱强韧化技术方面的研究思路、取得的研究结果以及最近的研究焦点,对耐超高温铱合金强韧化技术提出了新的研究思路,阐明理论计算的方法将是铱的强韧化技术研究的热点和有效方法.最后展望了耐超高温铱合金的发展和应用前景.     

各种原始组织对亚温淬火强韧性的影响

本文研究了原始组织为马氏体、上贝氏体、下贝氏体和正火态组织的30CrMnSi 钢经亚温淬火后的强韧性。试验结果表明,具有马氏体和贝氏体原始组织的钢,经亚温淬火后的强韧性均优于正火态钢。钢的强化效应是与两相的相对量和组织形态有关.亚温淬火能明显抑制高温回火脆性。     

马氏体时效钢的强韧化设计

马氏体时效钢是用途最为广泛的超高强度钢,其强韧化设计是研究的主要内容。在回顾超高强度钢至马氏体时效钢的强韧化发展历程和总结马氏体时效钢的强韧化元素的作用与强韧化机制的基础上,提出了一些马氏体时效钢的强韧化设计原理,并对马氏体时效钢未来的强韧化设计进行了展望。     

Al-Li合金强韧化技术研究进展

阐述了关于Al—Li合金改善其应变局部化问题的合金化技术及加工热处理技术进展情况;详细介绍了微量杂质元素在合金中的存在形式与有害作用及其改善的技术方法与途径。评述了Al—Li合金研究的发展趋势。