溶胶凝胶法制备钛酸锶钡薄膜的热处理工艺研究

采用溶胶-凝胶工艺,以醋酸钡,氯化锶,钛酸丁酯为原料制备了Ba0.8Sr0.2TiO3溶胶,利用提拉法在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备BST薄膜,采用XRD衍射分析仪系统研究了不同热处理条件下制备的BST薄膜的晶相结构.结果表明热处理温度在600℃以上时,BST薄膜形成了较为完整的ABO3钙钛矿结构,且随热处理温度升高,热处理时间的延长,晶体生长沿(110)的取向性越好,结晶状况明显改善.     

Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3薄膜的溶胶-凝胶法制备及表征

采用溶胶-凝胶法在Si和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备钙钛矿结构的Ba0.8Sr0.2TiO3(BST)薄膜。对其前驱体干凝胶进行热重与差热(TG-DSC)分析,以此确定薄膜的热处理工艺。分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和B1500A半导体器件分析仪对薄膜性能进行表征。结果表明:800℃下在氧气气氛中退火15 min可以得到结晶度良好、致密度较高的纯钙钛矿相BST薄膜,其对应的晶粒尺寸和均方根粗糙度分别为30~40 nm和5.80 nm。薄膜厚度为160~378 nm时,BST薄膜的介电常数和介质损耗随薄膜厚度的增加而增大。厚度为300 nm的BST薄膜的介电常数由于尺寸效应随温度升高单调降低,且居里温度在室温以下。     

SiC/Ti3Al界面固相反应研究

使用扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对经950～1100℃热处理的SiC/Ti3Al平面界面偶界面固相反应层的成分分布、微结构及相组成等进行了分析研究,讨论了SiC/Ti3Al界面固相反应机制,并对热处理过程中反应层成长的动力学过程进行了探讨,获得相应的动力学方程.结果表明,SiC/Ti3Al界面固相反应层主要由TiC、Ti5Si3Cx及Ti2(Al,Si)构成.SiC/Ti3Al界面固相反应的发生归因于TiC和Ti5Si3Cx数值大的负吉布斯自由能变化.SiC/Ti3Al界面固相反应层遵循抛物线生长规律,为扩散控制的反应过程,反应速率常数为:K=1.81×10-5 exp(-259×103/RT),m2/s.     

激光熔炼Ti5Si3／NiTi金属间化合物合金的组织及耐磨性

设计并利用激光熔炼技术制备出了以Ti5Si3为增强相、以NiTi为基体的金属间化合物新型耐磨合金，研究了增强相Ti5Si3的含量对合金显微组织、显微硬度及耐磨性能的影响。结果表明，随Ti5Si3含量的增加，合金显微组织由亚共晶向共晶、过共晶转化，增强相Ti5Si3由细层片状共晶相向块状初生相转变，合金显微硬度随之显著提高；在室温干滑动磨损条件下，Ti5Si3／NiTi金属间化合物合金具有优异的耐磨性，并随Ti5Si3增强相的增加而显著提高。Ti5Si3增强相的高硬度和NiTi基体的高韧性及伪弹性效应是该合金具有优异耐磨性能的主要原因。     

La掺杂Bi4Ti3O12薄膜的溶胶-凝胶制备工艺研究

采用溶胶-凝胶法合成了Bi4Ti3O12(简称BTO)和La掺杂Bi4-xLaxTo3O12(简称BLT)薄膜,通过TG-DTA、XRD、AFM等技术手段研究了薄膜的制备工艺、相组成和微观形貌.研究表明:用乙醇铋(自制)、钛酸正丁酯和硝酸镧作为原料,乙二醇、冰乙酸作为溶剂,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si结构的基片上,Sol-Gel法旋涂的薄膜经60℃干燥,反复涂覆5次,60℃干燥,300℃除有机物,550℃快速热处理10 min可得到钙钛矿相BTO薄膜.600℃快速热处理的薄膜比随炉冷却的薄膜均匀致密,随着La含量增加薄膜晶粒细化.     

热处理对铌硅基共晶自生复合材料组织的影响

采用真空自耗电弧熔炼法制备了母合金锭,分别在1400、1450、1500和1550℃下保温24h进行了热处理.采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对组织进行了观察和分析.结果表明:热处理后的组织仍然由(Nb,Ti)ss和(Nb,Ti)5Si3相组成.随着热处理温度的升高,大块六边形和板条状硅化物逐渐融解破碎成细小硅化物;共晶团中的片状(Nb,Ti)5Si3也逐渐球化和细化.经1450℃,24h热处理后,球化成颗粒状(Nb, Ti)5Si3的平均粒径最小,约为5μm.经1500℃,24h热处理后,组织有轻微的粗化现象,并且有孔洞出现.热处理后,颗粒状(Nb,Ti)5Si3中的Ti含量增加,而Nb含量减少.1450℃,24h是比较合适的热处理工艺.     

Ti-8.15Si合金组织与性能研究

使用冷壁坩埚真空感应炉熔炼及金属模铸造方法,制备了Ti-8.15Si合金。利用光学显微镜、XRD、SEM、多功能试验机等技术,研究了合金的凝固组织特点、热处理对组织形貌的影响及抗压性能。结果表明,Ti-8.15Si合金可以获得αTi和Ti5Si3化合物形成的共晶组织,初生Ti5Si3相为比较粗大的棒状,共晶Ti5Si3相为细小的枝状或棒状,横断面呈六角形结构。1323K保温60min热处理使粗大棒状的Ti5Si3相显著减小;枝状Ti5Si3相变成非连续的、细小的粒状形态,改进了抗压综合性能。保温120minTi5Si3相逐渐长大,并且有少量块状的Ti3Si相生成,保温时间延长到180min,Ti3Si相数量明显增多,材料的硬度和抗压强度增加,塑性降低。     

SiC／TiAl界面固相反应研究

使用扫描电子显微镜、电子能谱仪、X射线衍射仪对经950～1100℃热处理的SiC/TiAl平面界面偶界面固相反应层的成分分布、微结构及相组成等进行了分析研究,讨论了SiC/TiAl界面固相反应机制,并对热处理过程中反应层成长的动力学过程进行了探讨,获得相应的动力学方程.结果表明,SiC/TiAl界面固相反应层主要由TiC、Ti5Si3Cx及Ti(Al,Si)2构成.其中,TiC和Ti5Si3Cx主要富集于邻近SiC的反应区,而Ti(Al,Si)2富集于邻近TiAl侧的反应区.SiC/TiAl界面固相反应的发生归因于TiC和Ti5Si3Cx数值大的负吉布斯自由能变化.SiC/TiAl界面固相反应层遵循抛物线生长规律,为扩散控制的反应过程,反应速率常数为:K=8.47×10-3exp(-322×103/RT)(m2/s).     

溶胶凝胶法制备〈100〉择优取向钛酸锶钡薄膜

采用适当热处理工艺得到择优取向Ni片,通过溶胶凝胶方法制备〈100〉择优取向BST薄膜,并对薄膜的铁电性及漏电流特性进行了初步研究.结果表明以三氟乙酸代替冰醋酸、以异丙醇钛代替钛酸四丁酯更易得到〈100〉取向BST薄膜,该薄膜在还原气氛中(H2/N2=3/97)热处理后得到〈100〉择优取向BST薄膜.该技术在集成电容、介电可调器件、超导材料缓冲层方面有潜在的应用.     

薄膜厚度对Y掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜结构及介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)在Si/SiO2/Ti/Pt基片上制备了不同厚度(正比于薄膜层数)的钇(Y)掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,研究了膜厚度对薄膜结构和介电性能的影响。原子力显微镜(AFM)表明,Y掺杂BST薄膜可显著改善表面形貌,且强烈依赖于薄膜厚度。当薄膜厚度适中(即当层数为8)时,表面晶粒细小、致密、均匀,晶界分明。X射线衍射(XRD)表明,Y掺杂BST薄膜显示钙钛矿结构,主要沿(110)晶面生长。随着薄膜厚度的增加,BST(110)峰的衍射强度先增后减,表明薄膜的相结构与薄膜厚度直接相关。Y掺杂BST薄膜显示优异的综合介电性能,且随着膜厚的增加,电容或介电常数减小。8层薄膜的综合介电性能最优,零偏压时的电容为17.8pF(介电常数130)、介电损耗为0.0057,调谐率为32%,优值因子为56,可满足微波调谐器件的需要。同时,就有关机理进行了分析。