钛表面微弧氧化+碳膜的制备与表征

为提升钛金属与碳膜的界面结合,增强涂层的防护作用,利用微弧氧化(MAO)技术在钛表面快速简易制备出与基体为冶金结合的多孔层结构,并以此为基采用离子束复合磁控溅射技术制备碳膜。采用SEM+EDS、AFM分析所制备膜层的微观结构,借助划痕仪、磨损试验机和电化学工作站表征膜层的结合力和性能。结果表明：表层碳膜并不能完全覆盖微弧氧化层的微孔,同时Ti基体表面微弧氧化层可有效增加表层碳膜与Ti基体的结合力;Ti基体/MAO层/碳膜的膜基体系在摩擦磨损过程中,摩擦系数小且波动很小,磨痕宽度最小,表现出最为优异的摩擦学性能;而新设计复合膜层的耐蚀性较传统的Ti基体/Ti打底层/碳膜的膜基体系要差,这与表层碳膜较薄,复合膜层仍呈现出微弧氧化层多孔特征有关,其导致腐蚀介质易于通过微孔而降低耐蚀性。     

碳离子注入纯钛表面改性的研究

使用MEVVA强流金属源离子注入机对医用纯钛表面进行C离子注入，注入能量为40和60keV、剂量为（2.0～ 6.0×10^17）ions／cm^2。使用TRIM2003程序模拟计算饱和注入剂量；用XRD和XPS分析注入前后试样表面物相及原子结合状态，并使用SEM观察注入前后磨痕的形貌。研究了C离子注入对医用纯钛腐蚀性能、显微硬度、表面弹性模量和磨损行为的影响。结果表明，C离子注入后医用纯钛表面生成了一层包括TiC强化相和游离态C的表面改性膜，使试样表面显微硬度和弹性模量升高，并使医用纯钛在模拟体液中的耐磨损性能和耐腐蚀性能提高，而磨损程度减轻。     

钛表面电弧离子镀沉积钯膜层的研究

利用电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度试验机等分析手段，对采用焊接复合式靶材，在钛表面沉积出的钯膜层进行分析研究。结果表明：钯膜层具有电弧离子镀典型特征，膜层的厚度为1,2-2μm，膜层致密。提高膜层的沉积温度使膜层与基体之间生成Ti4Pd相。膜层的表面硬度约为2GPa，在膜层与基体之间由于生成了Ti4Pd相，硬度增加到2．8GPa。     

纯钛表面电解液微弧碳氮化制备碳氮化钛厚膜

采用电解液微弧碳氮化技术(PECN),在纯钛试样表面沉积出较厚且与基体结合牢固的多孔纳米Ti(CxN1-)改性层,研究了改性层结构和组成随PECN处理时间的演变规律.结果表明:随放电处理时间延长,PECN-Ti(CxN1-)膜层厚度,膜层中C/N的原子比以及微孔直径皆增加.处理150 min时,Ti(CxN1-x)膜层厚度可达15 μm,且膜层是由晶粒尺寸为40-60 nm的纳米晶粒组成.处理过程中有氢渗入,并在Ti(CxN1-x)层下面形成富含TiH2的过渡层.后期的真空退火处理可以将氢除去使TiH2完全分解,而不影响表面Ti(CxN1-x)膜的成分和形貌.     

钛及钛合金表面转化膜的应用及发展

对钛及钛合金的表面转化膜处理技术进行了综述,主要包括化学氧化、阳极氧化、硅烷化、磷酸盐转化等。阐述了各种处理方法的工艺过程及其作用效果,分别指出了各种方法的优缺点。同时展望了其今后的应用及发展前景。     

碳化硅-碳／碳复合材料表面掺铬碳膜的研究

碳/碳复合材料既有良好的生物相容性,又有良好的力学性能,是一种极具潜力的新型生物材料。为提高其硬度、耐磨性,降低摩擦系数,需对其表面进行处理。本研究先利用包埋法在其表面制备SiC涂层,后利用非平衡磁控溅射技术在SiC涂层表面制备了掺铬碳膜。通过XRD,Raman,SEM,EDAX和XPS对其结构和形貌进行了表征,用MM-200型环块磨损试验机对膜的摩擦学性能进行了测定。研究结果表明:掺铬碳膜在XRD及拉曼光谱上都没有明显的峰,为非晶态结构。碳原子主要为类石墨碳。非晶态掺铬碳膜的摩擦系数约为0.100,比碳/碳复合材料低;磨损率为0.45×10-6mm3·(Nm)-1,也比碳/碳复合材料低。     

微波场中不同配碳量钛精矿的吸波特性

采用微波谐振腔微扰法测定了碳质还原剂和钛精矿混合物料的吸波特性,研究了碳质还原剂配入钛精矿不同比例时混合物的吸波特性与材料的复介电常数（ε″）、微波场内热源强度p的关系。分析结果表明：当粒度为147～175μm时,钛精矿的吸波特性优于椰壳碳、焦碳和无烟煤的;且通过比较复介电常数的大小确定了椰壳碳和钛精矿最佳配比为20%,焦碳和钛精矿最佳配比为14%,无烟煤和钛精矿最佳配比为5%;并在此配比条件下得到了ε″和p的最大值。     

钛及钛合金表面沉积TiCN膜层的工艺

钛材作为一种具有高附加值的材料正在逐渐进入建筑和日常生活装饰等诸多领域,为了提高钛制品的装饰性能,一般采取阳极氧化法得到色彩比较丰富的装饰色,但阳极氧化法得不到灰色和黑色,主要介绍了在钛及钛合金表面上,运用多孤离子镀膜技术沉积TiCN膜层工艺的结果。     

钛膜表面阳极氧化层制备及表征

为了研究钛膜表面阳极氧化层对吸附和解吸氢同位素特性的影响,需制备和表征钛膜表面阳极氧化层.设计了钛膜表面阳极氧化装置,确定了制备厚度不同的氧化层的阳极氧化工艺参数,其工艺简单、易操作;并对阳极氧化层进行了AES深度剖析和XPS化合价分析.其结果如下:在确定的工艺参数下,设计加工的阳极氧化装置能够制备出表面呈彩色的阳极氧化层,而且表面平整、光滑、均匀,与基体金属结合牢固;采用AES深度剖析确定了阳极氧化层的厚度,而且在其它条件相同时,获得阳极氧化层的厚度随着电压、H2SO4浓度和时间的增加而明显变厚的规律;采用XPS研究了阳极氧化层钛的主要价态为 4、 3和 2价,氧化层主要组成为TiO2、Ti2O3和TiO.     

金属过渡层增强金刚石薄膜场发射性能的机理研究

以金属钛和钨为过渡层,采用PE-HFCVD法在硅基上制备金刚石薄膜,并对薄膜的场发射特性分析研究。结果表明,金属过渡层对金刚石薄膜场发射性能有显著的增强作用。以金属钨为过渡层时,金刚石薄膜的场发射开启场强为5.4 V/μm,比无过渡层降低了44%;场发射电流密度在电场强度为8.9 V/μm时达到1.48 mA/cm₂。通过对薄膜的结构表征知,场发射性能的增强主要与界面处电子运输势垒的降低及薄膜中sp₂ C含量的增加有关,在界面处及金刚石膜内形成良好的导电通道,使电子更容易运输至薄膜表面,从而表现出优异的场发射性能。     

Fe-Cu颗粒膜结构及巨磁电阻效应研究

通过磁控溅射方法在室温衬底上制备了Fe23Cu77(at．％)颗粒膜，利用XRD、TEM、VSM及四探针方法对Fe23Cu77颗粒膜的结构、性能进行了研究。结果表明：室温时，尺寸约为1nm～10nm的Fe颗粒非均匀分布在Cu基体中，颗粒膜中存在着明显的织构。VSM测量表明室温颗粒膜呈超顺磁性，其磁化曲线符合朗之万函数。随退火温度提高，颗粒膜的巨磁电阻(GMR)值单调下降，在室温最大，其值约为-1.2％。其原因可归结于颗粒膜在室温下就达到了最佳的表面积与体积比，从而增强了自旋相关散射和GMR效应。通过最小非线性二乘方法拟合GMR-(M／Ms)曲线表明，低场时GMR与(M／Ms)呈平方率关系，而在高场时则偏离平方率关系。     

CoCu合金颗粒膜的室温磁电阻效应

利用射频磁控溅射方法制备ＣｏＣｕ合金不同成分的亚稳态薄膜。研究了ＣｏＣｕ合金颗粒膜的磁电阻随真空退火温度、外磁场以及组元成分而变化的规律。经真空退火后，ＣｏＣｕ颗粒膜中析出的Ｃｏ颗粒呈面心立方结构。这种在非磁性Ｃｕ的基体上和具有磁性Ｃｏ偏聚态的纳米级颗粒膜具有巨磁阻（ＧＭＲ）效应。ＣｏＣｕ颗粒膜的ＧＭＲ效应及磁性能均取决于Ｃｏ颗粒的尺寸及数量。     

共溅射与多层膜溅射制备FePt：Ag颗粒膜的微观结构比较

采用共溅射和多层膜溅射两种不同的溅射方式制备FePt：Ag颗粒膜。MFM和TEM微观结构观测的结果表明：与多层膜溅射制备的FePt：Ag颗粒膜相比，共溅射制备的颗粒膜具有更小的磁畴尺寸和晶粒尺寸，并且其磁畴和晶粒的分布更加均匀。这种微观结构上的区别可解释为共溅射制备的颗粒膜中Ag原子的分布更加具有随机性。对薄膜内部缺陷的研究进一步证实了该解释。     

退火温度对Co-Ag颗粒膜结构及巨磁电阻效应的影响

采用磁控溅射方法在室温衬底上制备了Co30Ag70(原子百分比)颗粒膜。利用X射线衍射谱(XRD)和四探针方法研究了Co30Ag70颗粒膜沉积态及真空退火后的室温结构和室温巨磁电阻效应。结果表明：沉积态颗粒膜织构较明显，巨磁电阻效应呈现各向异性；随着退火温度的升高，Co30Ag70颗粒膜的微结构发生了演变，导致Co30Ag70颗粒膜的巨磁电阻效应呈现先降后升再降的现象，在473K达到最大值，其值约为-5．7％。     

Mechanism of Secondary Electron Emission of Cu-Al-Mg Alloy

ＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＳｅｃｏｎｄａｒｙＥｌｅｃｔｒｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎｏｆＣｕ－Ａｌ－ＭｇＡｌｌｏｙＰａｎＱｉｈａｎ（潘奇汉）（ＧｅｎｅｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｉｔｉｔｕｔｅｆｏｒＮｏｎ－ｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８８，...     

纳米复合W—氧化物电极材料的电子发射特性

制备出了纳米复合Ｗ－ＴｈＯ２电极材料,这种材料的成分与相组成与传统电极材料相同,但显微组织显著不同。采用真空电弧放电,观察了阴极斑点的分布特征,测定了电极材料的起弧电场强度。通过与传统电极对比,认为大幅度细化氧化物添加剂至纳米心渡,能够显著提高电极材料的电子发射能力,降低逸出功。     

Ti衬底层对FePt颗粒膜的微结构和磁特性的影响

在室温下,应用对靶直流磁控溅射设备在普通玻璃基片上制备了FePt(30nm)/Ti(tnm)颗粒膜样品,随后,在真空中进行了原位退火.详细研究了Ti衬底层对FePt颗粒膜的微结构和磁特性的影响.X射线衍射图谱表明样品形成了较有序的L10织构,Ti和FePt形成了三元FePtTi合金.当Ti层厚度t=5 nm、退火温度Ta=500℃时,样品具有高度有序的L10织构、小的颗粒尺寸和优异的磁特性.矫顽力超过了6.7 kOe,饱和磁化强度为620emu/cc.并且具有较小的开关场分布.结果表明FePt/Ti颗粒膜系统可作为超高密度磁记录介质的候选者.     

Ti衬底层对FePt颗粒膜的微结构和磁特性的影响

在室温下,应用对靶直流磁控溅射设备在普通玻璃基片上制备了FePt(30nm)/Ti(tnm)颗粒膜样品,随后,在真空中进行了原位退火.详细研究了Ti衬底层对FePt颗粒膜的微结构和磁特性的影响.X射线衍射图谱表明样品形成了较有序的L10织构,Ti和FePt形成了三元FePtTi合金.当Ti层厚度t=5 nm、退火温度Ta=500℃时,样品具有高度有序的L10织构、小的颗粒尺寸和优异的磁特性.矫顽力超过了6.7 kOe,饱和磁化强度为620emu/cc.并且具有较小的开关场分布.结果表明FePt/Ti颗粒膜系统可作为超高密度磁记录介质的候选者.     

电磁场辅助HFCVD制备高场发射性能薄膜

目的提高碳素薄膜的场发射性能。方法在热丝化学气相沉积(HFCVD)技术的基础上,针对不同的甲烷浓度(体积分数,全文同)1%和5%,通过施加外场(电场、磁场以及电磁耦合场)分别调控出不同组织结构的薄膜。采用SEM观察薄膜的表面形貌,用Raman检测薄膜的成分,用场发射测试装置来表征薄膜的场发射性能。结果外场作为革新传统工艺的手段,可以影响HFCVD沉积过程。磁场的主要作用是降低晶粒尺寸,电场能够有效促进sp~3相向sp~2相转变,电磁耦合场在此基础上,还可以有效调控出高长径比的表面形貌。甲烷浓度为1%时,制备了金刚石薄膜,开启电场为11.2 V/μm,加入电场或电磁耦合场后,薄膜表面被刻蚀,发生金刚石向石墨的转变,开启电场降低到6.75 V/μm,场发射性能提高。甲烷浓度为5%时,加入磁场、电场制备的薄膜,开启电场由12.75 V/μm依次下降为11.5、9 V/μm,电磁耦合场的刻蚀作用可以获得尖锥状的形貌,且石墨相含量高,开启电场最低(5.65 V/μm),场发射性能最好。结论采用外场(电场、磁场以及电磁耦合场)辅助HFCVD的方式可以制备出多种薄膜,电磁耦合场在较高甲烷浓度时,不但可以提高石墨相含量,还可以获得高长径比的表面形貌,可有效提高薄膜的场发射性能。