类金刚石薄膜的离子注氮研究

以25～35kV的高能离子束将离子化的双原子分子N+2注入非晶态碳膜,硬度可提高10GPa量级.分析研究表明:离子注氮并没有改变碳膜的非晶态结构,但所有拉曼结构参数发生变化,且碳、氮结合能峰位发生化学位移;显然注入的氮和碳形成化学键,并可能形成新相. 结论:类金刚石薄膜离子注氮可合成氮化的类金刚石,改变化学结构,提高机械性能.     

用氮离子注入40Cr钢表层改善机械性能的探讨

本文应用正交试验法,对氮离子注入40Cr 钢的表层,使物理、机械性能改变的机理作了分析。结果表明:氮离子注入剂量是影响表面显微硬度、磨损量和摩擦力的首要参数;注入能量是影响表面残余应力的首要参数。本实验正交分析所得最佳注入参数为:4×10~(17) ions·cm~(-2)剂量和100keV 能量.     

硅酸盐玻璃中氮离子注入的效应

本文研究了各类型硅酸盐玻璃中氮离子注入后显微硬度和折射率的变化。玻璃样品中注入 N~+离子剂量从3×10~(14)到10~(18)ions/cm~2。在剂量3×10~(17)ions/cm~2以下,随剂量的增加,显微硬度增加。通过X射线光电子能谱(XPS)的详细研究,发现 Si、O、N 的结合能峰发生了位移,此位移说明硅、氧、氮之间的键合,使显微硬度增加。当离子剂量达到10~(18)ion/cm~2,显微硬度仅有所降低,由于起泡之故。在剂量10~(13)ion/cm~2时硅酸盐玻璃折射率的测量表明铅玻璃比其他玻璃为高,这是铅玻璃易极化造成的。对硼硅酸盐玻璃注入后,氮离子的深度分布也用 XPS 进行了研究。     

双能级离子束合成氮化类金刚石试验研究

以250-250eV的低能离子束轰击溅射石墨靶在钢上沉积非晶态碳膜,再以25-35keV的高能离子束将离化的双原子分子氮注入非晶态碳膜。纳米硬度分析表明了离子注氮后的硬度从20-30GPa提高到27-42Mpa范围;激光拉曼谱显示,膜的结构仍为非晶态,但所有拉曼参数发生变化,说明氮和碳形成化学键;X光电子能谱进一步揭示了氮注入碳后,氮峰位化学位移变化,隐示新相形成的可能性。结论：氮离子注入可形成氮化的类金刚石;双能级离子束轰击技术可提高氮在薄膜中的成分含量和碳膜的性能。     

4H-SiC离子注入层的欧姆接触的制备

用氮离子注入的方法制备了4H-SiC欧姆接触层。注入层的离子浓度分布由蒙特卡罗分析软件TRIM模拟提取,Si面4H-SiC-Ni/Cr合金欧姆接触的特性由传输线方法结构进行了测量,得到氮离子注入层的方块电阻Rsh为30 kΩ/square,Ni/Cr合金与离子注入层的欧姆接触电阻ρc为7.1×10-4Ωcm2。     

奥氏体钢排气阀离子软氮化的研究

离子软氮化是一项化学热处理新工艺,它渗速快、渗层质量好、表面硬度高、脆性小。对于4Cr14Ni14W2M_0奥氏体耐热钢,在同一温度下,离子软氮化的保温时间只是纯氨离子氮化的一半。而且试样的耐磨性提高两倍,耐蚀性提高一倍。该钢离子软氮化的表层组织主要是Fe_2N,Fe_3N和Cr_2(C,N)化合物。离子软氮化的渗层生长速度服从抛物线规律。氮在化合物层和扩散层的扩散系数分别为:D_Ⅰ=1.848×10~(-9)厘米~2/秒和D_Ⅰ=1.695×10~(-9)厘米~2/秒。氮在化合物层和扩散层的扩散激活能分别是:Q_Ⅰ=1.68×10~4卡/克分子和Q_Ⅰ=3.15×10~4卡/克分子。     

熔体旋淬法制备Cu-Zr-Al非晶带材的工艺研究

为了获得良好的非晶态材料,文中对熔体旋淬法制备Cu-Zr-Al非晶薄带的工艺进行了研究,考察了氩气流量和辊面速度对带材成型的影响,采用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和透射电子显微镜(TEM)对非晶薄带的组织结构和热力学性能进行了分析.研究结果表明:熔体旋淬法制备Cu-Zr-Al系非晶薄带时,非晶带材厚度随着氩气流量增加呈指数式增加,随辊面速度增加呈指数式降低.当氩气流量为8~11L·min-1,辊面速度为25~40m·s-1时,薄带成型优良.在薄带成型优良的工艺范围内,工艺参数的变化对薄带的组织结构没有显著影响,成型优良的带材均为单一的非晶态结构.     

脉冲激光沉积制备TiN/AlN多层薄膜的研究

采用脉冲激光沉积(PLA)法,在单晶Si试样表面沉积制备了一系列TiN/AlN硬质多层膜,并采用基于免疫算法的免疫径向基函数(IRBF)神经网络对AlN厚度建立预测模型,设计出具有可控调制周期和调制比的TiN/AlN多层膜。X射线衍射(XRD)结果表明,小调制层周期下,过高或过低的工艺条件下薄膜通常为非晶态,适当的工艺条件下TiN、AlN形成具有强烈织构的超晶格柱状晶多层膜;与此相应,纳米多层膜产生了硬度和弹性模量异常增高;随着调制比增加,使纳米多层膜形成非晶AlN层和纳米晶TiN层的多层结构,多层膜的硬度和弹性模量逐渐下降。XPS结果表明,薄膜界面由Ti+4、Ti+3离子组成,N的负二价、三价亚谱结构预示着非当量TiN、AlN的形成。AFM研究显示,薄膜的调制周期均在10~200 nm范围内,且薄膜表面较均匀;当多层薄膜调制周期在50 nm以下时,薄膜的纳米硬度值明显高于TiN和AlN的混合硬度值,达30 Gpa。     

氮、铬离子注入对低碳钢耐蚀性及表面硬度的影响

离子注入是近年来发展的一种材料处理新技术。我校金材系和川大720研究所合作,进行离子注入金属表面改性的研究,得到了肯定的结果。我们选用氮、铬离子对工业上常用的20~#钢等材料进行表面注入,然后对所形成的表面合金的耐蚀性及硬度进行     

金刚石刀具切削非晶态聚合物已加工表面形貌研究

借助于切屑形成过程的动态观察研究，分析了金刚石刀具切削非晶态聚合物时的切屑形成形式和相应的切削力比值变化规律。在此基础上提出了相应的已加工表面形成模型，并用ＳＭＭ对已加工表面形貌进行了微观观察和表面平面特征分析，拟阐明金刚石刀具削非晶态聚合物的已加工表面形成。     

AISI316奥氏体不锈钢低温PC、PN和PC+PN表面硬化处理

对AISI 31 6奥氏体不锈钢进行了低温离子渗碳 (PC)、离子渗氮 (PN)和离子渗碳 +离子渗氮 (PC +PN)双重复合处理 ,处理后的奥氏体不锈钢可以在不降低耐蚀性能的基础上大幅度地提高不锈钢表面硬度和耐磨性。渗入奥氏体晶格中的碳或 (和 )氮可以形成一种碳或 (和 )氮的过饱和固溶体 (S相 ) ,但没有铬的碳化物或 (和 )氮化物析出。由于PC +PN双重复合处理后的奥氏体不锈钢渗层内的最大含氮量位于渗层的外表面 ,而最大的含碳量则位于渗层较深的部位 ,因而经离子双重复合处理后的奥氏体不锈钢的表面既有离子渗氮处理的高硬度 ,又有离子渗碳处理后的高的渗层厚度和较好的硬度梯度等特点。     

负载型非晶合金催化剂Ni-W-P/Al2O3的制备与性能表征

选择氧化铝为载体,采用化学镀方法在其表面负载非晶合金,制备负载型非晶合金催化剂Ni-W-P/Al2O3。利用能量色散X射线谱仪(EDX)对非晶合金成分进行分析,表明合金中含钨质量分数4.98%、磷质量分数5.95%。选择不同的温度对非晶合金进行热处理,利用X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,表明钨元素的加入可使非晶态Ni-P合金的晶化温度至少提高了25℃。通过在固定床反应器中费托合成反应制甲烷的实验来评价制备的负载型镍基多元合金催化剂的催化性能。结果表明,Ni-W-P/Al2O3负载型非晶态合金催化剂具有较高的活性和选择性。     

微波ECR等离子体中铝合金的全方位氮离子注入

使用微波ECR等离子体对LD10铝合金材料进行全方位氮离子注入。AES深度分布结果表明,在30KV注入电压下,注入深度约有150mm。对相互垂直的两不同表面进行的硬度分析表明,全方位氮离子注入对试样的不同表面改性效果相同,硬度均获得明显提高。     

纯铁及碳钢氮离子注入层结构和性能的研究

本文研究了纯铁,T_8钢、45~#钢氮离子注入层的结构和性能.结果表明,纯铁和T_8钢的显微硬度值均随氮离子注入剂量的提高而提高,纯铁和T_8钢中铁素体的点阵常数均随氮离子注入剂量的增大而增大.淬火马氏体组织的45~#钢的显微硬度则随氮离子注入剂量的增加而下降,并且有ε-F_(243)(C.N)化合物析出.离子注入使残余奥氏体发生了转变.     

电子束表面超快速熔凝冷却速率对形成非晶层的影响

为探索制备大面积表面非晶层的新途径，采用电子束表面超快速熔凝处理的方法，通过显微硬度、金相组枳和Ｘ射线衍射及透射电镜分析，研究了电子束表面超快速熔凝冷却速率对形成非晶层的影响。结果表明，电子束与基体的交互作用时间愈短，加热和冷却速率愈大。随冷却速率增大凝固组织细化，熔凝层显微硬度增大。当冷却速率为３．３４×１０７℃／ｓ时，即可获得可检测的非晶层。为一般结构材料的表面直接转变为非晶层开辟了新途径。     

Mg熔体凝固过程中的分子动力学模拟

为了研究Mg熔体凝固过程中晶体团簇和扩散系数的变化规律,采用分子动力学模拟方法研究了冷却速度对Mg熔体最终构型的影响规律,通过分析Mg熔体的径向分布函数、H-A键对分析和最大晶体团簇中的原子数,确定出Mg熔体凝固后获得理想非晶的冷却速度,最后对不同初始温度和不同保温温度下Mg熔体的扩散系数进行了研究.模拟结果表明当冷速小于等于1.0×10~(11.0) K·s~(-1)时,Mg熔体凝固后形成晶态组织,具有fcc结构;当冷速大于等于1.0×10~(12.5) K·s~(-1)时,Mg熔体凝固后形成非晶态组织;当冷速在1.0×10~(11.0) K·s~(-1)到1.0×1012.5 K·s~(-1)之间时,Mg熔体凝固后形成晶态结构和非晶态结构组成的混合组织,由fcc和hcp结构层状镶嵌排列构成.在同一保温温度下,Mg熔体的扩散系数随着保温时间的延长而减小,随着保温温度的降低,熔体中原子的均方位移逐渐减小;随着初始温度的不断升高,Mg熔体开始降温时的均方位移增加较快,随着降温过程的进行,温度越低均方位移的变化幅度越小,扩散系数也随之减小,当时间足够长时,均方位移不再变化,此时,扩散系数不再随着初始温度的改变而改变.     

中外合作在全固态锂硫电池研究方面取得进展

正中国科学院宁波材料与工程研究所与美国马里兰大学的研究人员合作,设计了一种采用新型硫正极结构的全固态锂硫电池,通过在还原氧化石墨烯上沉积超薄(~2nm)非晶态纳米硫层保持复合材料的高电子传导率,进而将还原氧化石墨烯/硫复合材料均匀分散在超锂离子导体Li_(10)GeP_2S_(12)基复合材料中,实现了高离子电导率     

钯-铜-硅合金表面激光非晶化冷却速率的计算

介绍了在一定条件下,钯-铜-硅(Pd-Cu-Si)合金表面激光非晶化冷却速率的计算,并且根据该计算条件做相应的激光处理。其计算结果与激光处理结果相吻合。通过x-ray衍射验证,该条件下,激光非晶化处理获得了部分非晶态。     

Li_2O-P_2O_5-V_2O_5系统非晶态的形成及结构研究

本文研究了Li_2O-P_2O_5-V_2O_5系统非晶态的生成,给出了本实验条件下该非晶态的形成范围。测量了试样的密度及转变温度,并利用红外光谱、拉曼光谱对该系统非晶态进行了结构分析。着重研究了Li_2O的引入对非晶材料结构的影响规律。当Li_2O<10mol％时主要起“积聚”网络作用,而Li_2O>10mol％时主要起松散网络作用。结构研究表明[PO_4]四面体及[VO_5]三角双锥体共同构成非晶态的网络骨架。而[VO_5]基因的特征振动ν_v=0的振动峰出现在1020～940cm~(-1)范围,随Li_2O的加入向低波数方向移动。文中还给出了该三元系统非晶态的结构模型示意图。     

PLD方法制备α—DLC薄膜硬度与应力研究

用脉冲激光沉积(PLD)方法,在单晶Si(100)面上制备超硬非晶类金刚石薄膜(α-DLC),研究了α-DLC的表面形貌、结构、应力、硬度及杨氏模量.原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)图像显示,薄膜表面平整、致密且光滑(最大均方根粗糙度仅为0.877nm).小角衍射(XRD)分析表明薄膜中的结构为非晶态并且有巨大的残余应力,计算表明,最大残余应力可达34.9GPa,并且与激光重复频率和能量密度成正比,一定温度的原位退火可以有效降低薄膜的残余应力;纳米压痕测试表明薄膜硬度>20GPa,弹性模量>200GPa.