过滤式阴极电弧沉积类金刚石薄膜工艺研究

研究了过滤式阴极电弧沉积系统的稳弧工艺参数,通过正交试验获得最佳稳弧参数。并且研究了弯管内置挡板对宏观粒子过滤效果的影响。采用喇曼光谱研究了偏压对生成的类金刚石薄膜性能的影响,证明－１００Ｖ偏压下获得的类金刚石薄膜有最佳的ＳＰ３含量。扫描电镜测试表明,在（１１１）硅基片上获得致密的膜,但在高速钢基体上沉膜堆积现象比较严重,不易获得优质类金刚石膜。同时也给出了类金刚石的原子力显微照片（ＡＦＭ）,表明稳弧参数对类金刚石薄膜表面形貌有较大的影响。     

沉积含Si过渡层对于不锈钢上沉积的DLC薄膜的性能影响

本文介绍了采用RF-PECVD法在3Cr13不锈钢基体圆片上沉积制备类金刚石多层膜,其内层薄膜为掺Si的过渡层,外层为不同厚度的在50～1000 nm之间的类金刚石薄膜（DLC）。实验结果表明沉积过渡层可以有效提高薄膜与基体的结合力。类金刚石薄膜的摩擦系数和薄膜在摩擦过程中的损坏情况都与外层薄膜的厚度有关。     

不同金属基体上W-C:H 溅射薄膜的摩擦学性能

采用非平衡磁控溅射技术在40Cr、9Cr18、GCr15、TC4及LY12等5种金属基体上沉积了钨掺杂含氢类金刚石(W-C:H)薄膜。采用Raman光谱仪、扫描电子显微镜、纳米硬度计及纳米划痕仪分别测试了薄膜的微结构、厚度、硬度及附着力,采用球-盘摩擦试验机及光学轮廓仪分别在干摩擦和PFPE脂润滑条件下评价了5种金属材料基体上薄膜的摩擦磨损性能。薄膜性能测试结果显示,该厚度为1μm的薄膜具有典型的类金刚石结构,硬度与弹性模量分别为11.56和128.34 GPa,附着力为645 m N;摩擦试验结果显示,在干摩擦条件下几种金属基体表面W-C:H薄膜的摩擦因数和磨损率差别比较显著,而在脂润滑条件下基体材料的影响较小;与干摩擦条件相比,脂润滑条件下薄膜的磨损可减少60%~75%;在干摩擦与脂润滑条件下,9Cr18与40Cr基体上的W-C:H薄膜摩擦体系分别具有最小的磨损率1.71×10-7mm3/(N·m)及4.55×10-8mm3/(N·m)。     

磁过滤直流真空阴极弧制备类金刚石膜的结构和力学性能研究

采用磁过滤直流真空阴极弧沉积技术在硅片、不锈钢片基体上制备了类金刚石(DLC)膜。检测结果表明,膜中存在着微米级的大颗粒分布,膜厚为290nm,sp3键的含量为62.23%。所制备的薄膜具有典型的DLC膜Raman光谱特征,耐磨性能优良,膜与基体的结合性能良好。     

硬质合金上金刚石膜的沉积

综述了为提高金刚石薄膜与硬质合金基体间结合强度所进行的研究,如制备细晶基体、对基体进行前处理、优化金刚石成膜的工艺条件以及在基体和金刚石膜间施加过渡层等．分析归纳了各种因素的影响规律,并对该研究前景进行了展望．     

金刚石薄膜涂层技术

金刚石在所有物质中硬度最高,在固体物质中导热率最高。其化学性能稳定,与其他物质几乎无亲和性。因此,金刚石很适合用作耐磨、滑动的零件以及工具等。但金刚石的使用形状往往受天然颗粒、单晶或聚晶烧结体的限制。因此,近年来在硬质合金或其他基体上合成金刚石薄膜涂层的技术受到高度重视。 金刚石涂层刀具特别适用有色金属、玻璃纤维强化塑料以及陶瓷等特殊材料。如切削AC4C(8％Si—Al)材料,使用金刚石涂层的硬质合金刀具,要比不涂金刚石的硬质合金刀具使用寿命提高12倍。使用金刚石薄膜涂层材料制成的扬声器及话筒的振动     

利用金刚石微颗粒进行微米级加工的研究

为确立用金刚石微颗粒对硬脆性材料进行微加工的技术基础,在进行了螺旋切入方式的运动学和力学模式的解析后,对用金刚石微颗粒进行磨削微加工的最佳条件进行了探讨。在此基础之上,用电镀有金刚石微颗粒的工具和螺旋切入磨削方式,成功地实现了对玻璃、硅片等各种各样的硬脆性材料的100μm尺度的高精度加工。     

论以应力为参量的复合型裂纹断裂准则

60年代,Erdogan和Sih继承了历史上材料宏观最大正应力理论思想,提出了复合型裂纹的最大周向应力准则;而后,力学工作者以裂纹前缘的应力分量为参量,提出了多种复合断裂准则。这些准则的主要区别为:（1）裂纹起裂是在裂纹前缘的特征圆上还是在其它地方;（2）断裂参量是单一的应力分量还是各应力分量的组合。为此,本文对最大周向应力准则([σ_θ]_max准则)、等能量密度线上的最大周向应力准则([σ_Wθ]_max准则)、径向正应力和切向剪应力联合准则([σ_γ,σ_γθ]_max准则)和最大主应力准则([σ₁]_max准则)进行了试验验证和理论分析,认为断裂准则应建立在同一力学基础上,其断裂参量应以应力分量的组合来形成。     

氩气保护条件下钎焊单层金刚石砂轮的研究

 利用氩气作为保护气体,以 Ni-Cr合金粉末做钎料,适当控制钎焊温度、保温时间和冷却速度,实现了金刚石与钢基体的牢固的化学冶金结合。利用扫描电镜和 X射线能谱,结合 X射线衍射结构分析,发现在钎焊过程中 Ni-Cr合金中的 Cr元素分离在金刚石界面形成富 Cr层并与金刚石表面的 C元素反应生成Cr₃C₂ 和 Cr₇C₃,在钢基体结合界面上 Ni-Cr合金和钢基体中的元素相互扩散形成冶金结合,这是实现合金层与金刚石及钢基体之间都有较高结合强度的主要因素。并通过重负荷磨削实验进行验证取得较好的结果。     

脉冲偏压对电弧离子镀CrN_x薄膜组织结构与性能的影响

利用电弧离子镀技术在TC4基体上制备CrNx薄膜,研究了脉冲偏压对薄膜的组织结构和力学性能的影响。结果表明,在一定范围内提高脉冲偏压可以显著减少薄膜表面熔滴的数量及尺寸,改善表面平整度,获得高质量的薄膜;同时随着脉冲偏压的升高,CrNx薄膜由CrN单相变为Cr,Cr2N和CrN三相组成,硬度与结合强度的峰值可分别达到24294.2MPa和43N;薄膜的摩擦系数在偏压幅值为-300V时具有最小值0.43。     

可见光迷彩低红外发射率薄膜制备及其特性

采用多弧离子镀技术,在Al基底上制备了TiO2/TiN多层膜。通过控制基底材料的粗糙度使制备出的薄膜在可见波段具有非镜面反射效果。采用扫描电镜、红外辐射率测量仪、紫外-可见-近红外光光度计等测试手段对薄膜样品进行了表征。结果表明,采用多弧离子镀法在Al基底上制备了结合力良好、具有迷彩效果的低红外发射率薄膜。研究发现,随氧化层厚度增加,薄膜发射率趋向稳定(0.2左右)。薄膜电阻随氧化层厚度的变化无明显变化。     

抗反辐射导弹研究中的几个问题

 自60年代美国在越南战场首次使用百舌鸟反辐射导弹以来,经过不断改进,重新研制,美国的反辐射导弹已发展到了第三代（第二代为标准反辐射导弹,笫三代为哈姆反辐射导弹）。目前除美国外,英、法、苏联、联邦德国、瑞典、挪威和以色列都拥有自己研制的反辐射导弹。在越南战场、中东战争、叙利亚和以色列的黎巴嫩冲突、1985年的美国和利比亚冲突中，反辐射导弹发挥了很好的作用。     

航空轴承表面合成DLC薄膜的结构特征和滚动-接触疲劳物理模型

利用等离子体浸没离子注入与沉积（PIIID）复合强化技术,在AISI440C航空轴承钢表面合成了类金刚石碳（DLC）薄膜。Raman光谱分析揭示出所制备的DLC膜层主要是由金刚石键（sp³）和石墨键（sp²）组成的混合无定形碳膜,且sp³键含量大于10%。原子力显微镜（AFM）形貌表明,DLC膜层表面光滑,结构致密均匀,与基体结合良好。被处理薄膜试样在90%置信区间下的疲劳寿命L₁₀,L₅₀,特征疲劳寿命L_a和平均寿命较基体分别延长了10.1,4.2,3.5和3.6倍。ANSYS模拟结果显示,最大剪切应力出现在膜基结合处并且靠近膜层内部,最大值达到2 150 MPa。结合ANSYS模拟结果和扫描电镜（SEM）观察形貌分析发现,膜层内部存在的微观缺陷是滚动接触疲劳裂纹产生的诱因,循环载荷所形成的最大剪切应力和润滑油中污染颗粒的共同作用是疲劳磨坑最终形成的外在动力。建立了循环载荷条件下PIIID DLC/AISI440C轴承接触疲劳破坏的5阶段物理模型。     

阳极氧化膜厚度对TB8钛合金表面特性及其粘结性能的影响

采用以酒石酸钠为主盐的电解体系对TB8钛合金进行阳极氧化,研究阳极氧化膜厚度对TB8钛合金表面特性及其与环氧树脂粘结性能的影响。采用SEM、XRD和EDS分析了阳极氧化膜的微观形貌和晶体结构,采用角接触测量仪和三维视频显微镜分别对阳极氧化膜的表面润湿性和粗糙度进行测量。研究了不同厚度TB8钛合金阳极氧化膜的粘结性能与表面形貌、相组成、润湿性及粗糙度的关系。结果表明:采用以酒石酸钠为主盐的电解体系对TB8钛合金进行阳极氧化处理,氧化时间为15 min,电压为1~30 V时,能够在钛合金表面形成一层1~4μm厚的阳极氧化膜;氧化膜主要由金红石型和锐钛型TiO₂混合晶体组成,其表面具有微纳多孔的粗糙结构;随着厚度的增加,阳极氧化膜对水的润湿性能逐渐增强。当氧化膜厚度为3μm时,可获得最大粘结强度为19.6 MPa,相对于母材提高了88.5%,同时,水接触角为43.2°,相对于其母材减少了56.1%;粗糙度为2.14μm,相对于母材提高了137.8%。     

NiCrAlYSi涂层/DD6单晶高温合金界面再结晶和互扩散行为

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)在单晶高温合金DD6基体上沉积NiCrAlYSi涂层.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及透射电镜(TEM)等研究了高温扩散过程中NiCrAlYSi/DD6的界面再结晶和互扩散行为.研究结果表明合金表面喷砂处理后的涂层试样经1 323 K真空热处理4 ...     

高强铝合金的表面喷丸应变层与疲劳强度的关系

 喷丸强化工艺是用来提高金属零件疲劳和应力腐蚀断裂抗力的行之有效的工艺。因为它具有其它表面强化工艺无可比拟的优点,所以近年来在国内外,特别是航空工业中获得了迅速的发展。 有关喷丸强化对铝合金疲劳强度影响的研究指出,喷丸虽然能够改善疲劳S-N曲线高应力区的疲劳强度,但在疲劳强度极限附近,没有明显的效果。     

TiN膜离子注入与沉积工艺研究

采用离子注入、沉积、动态混合注入沉积工艺,在硅基体上制备TiN膜层.用纳米划痕法检测成膜质量,用扫描电镜观察划痕形貌.对比分析结果表明,动态混合离子注入沉积工艺对提高膜层与基体的结合性能效果显著.     

Thin-film Li-LiMn2O4 batteries

Thin-film rechargeable Li-LiMn₂O₄ batteries have been fabricated and characterized. Following deposition by electron beam evaporation of LiMn₂O₄, the amorphous as-deposited cathode films 1 cm² in area by 0.3to 4-μm thick were annealed at 700°C to 800°C in oxygen in order to form the crystalline spinet phase. The specific capacity of the cells between 4.5 V to 3.8 V ranged from 50 μAh/mg to 120 μAh/mg. When cycled over this range, the batteries exhibited excellent secondary performance with capacity losses as low as 0.001% per cycle. On charging to 5.3 V, a plateau with a median voltage of 5.1 V was observed. The total charge extracted between 3.8 V to 5.3 V corresponded to about 1 Li/Mn₂ O₄     

Preparation and Microstructure of Highly-Oriented LaNiO_3 Thin Films by RF Sputtering Method

In an attempt of being used as buffer layers and electrodes for the textured BaTiO3 (BTO) ferroelectric thin films, highly (100)-oriented LaNiO3 (LNO) thin films of different thicknesses were deposited directly on Si (100) substrate with radio-frequency (RF) magnetron sputtering method. It is observed that the substrate temperatures and the film thicknesses bring main influences on the micro-structures and orientation of the thin film. The effects of the thicknesses and substrate temperatures on the orientation of the films were studied on the LNO films of different thicknesses. The highly (100)-oriented LNO thin films were obtained at the substrate temperature of 600 ℃. The existence of epitaxially grown BTO films indicates that the oriented LNO thin films obtained in this work could be used as a buffer layer for epitaxial growth.     

全尺寸二元喷管红外辐射特性研究

 设计了一种全尺寸二元收敛喷管,用涡轮喷气发动机 WP-6作为燃气发生器,在发动机处于最大状态时,用红外光谱仪对二元喷管及尾喷流的红外辐射进行了测试。研究结果表明,与基准喷管相比,在发动机产生相同推力的条件下,二元喷管改善了喷口和尾焰红外辐射的光谱分布,减小了红外源的尖峰辐射,明显降低了发动机的红外辐射强度。