离子镀TiN涂层工艺参数优化及工作距离对表面质量的影响

采用多弧离子镀(multi-arc deposition)沉积TiN涂层,分析工艺参数对涂层表面质量的影响。首先以硬度为考核指标,设计了Ti弧流、N2流量、Ar流量、烘烤温度和偏压的5因素、4水平L16(45)正交试验,优化工艺参数。然后分析了优化工艺参数条件下,工件到靶材的距离(工作距离)对涂层表面质量的影响。采用SEM分析了表面形貌,通过截面形貌确定了涂层厚度;采用Nano-indentation测定了涂层硬度。结果发现:5个因素对涂层硬度的影响程度不同,影响硬度的因素主次顺序为Ti弧流—Ar流量—偏压—烘烤温度—N2流量;试验条件下,5因素的最优水平依次为70 A,10 sccm,40 V,350℃,44 sccm;存在最佳工作距离(约30 cm),使涂层表面质量最佳。     

正偏压对ZrCuN薄膜的组织结构与性能的影响

采用磁控溅射技术在钛合金和单晶硅上沉积ZrCuN薄膜,考查了正负脉冲偏压对薄膜微观结构和硬度、韧性的影响。采用场发射扫描电镜观察截面形貌,X射线光电子能谱（XPS）分析元素结合状态,X射线衍射（XRD）分析物相结构。采用纳米压入仪进行加载、卸载试验,分析了薄膜弹塑性变形特性;采用压入法定量比较了薄膜的断裂韧性。结果表明：正偏压不影响薄膜结构,其效果在于提高沉积速率约20%,改变等离子体内电荷状态,从而改变了薄膜的成分。向ZrN中添加少量Cu,抑制了柱状晶,薄膜结构由T区向II区转变;ZrN薄膜中加入Cu后硬度并未降低,而韧性得到很大改善。Cu在薄膜中以2种形式存在：一是替换固溶到ZrN晶粒中;二是以单质Cu存在于晶界。     

脉冲偏压离子镀的研究现状

脉冲偏压电弧离子镀的成膜过程远离热力学平衡态，与直流偏压电弧离子镀相比，具有成膜温度低、薄膜质量好和应力低等优点。从大颗粒净化作用、低温沉积、沉积速率、微观组织结构、内应力与结合强度、硬度等方面，综述了近年来脉冲偏压对薄膜性能影响的研究结果，重点讨论了机理方面的新成果，综述了脉冲偏压电源的研究状况，并对脉冲偏压电弧离子镀技术的应用前景进行了展望。     

多弧离子镀CrNx涂层的工艺与摩擦磨损性能

为了改善发动机活塞环的摩擦学性能和提高其使用寿命,采用多弧离子镀技术在活塞环表面制备了不同N2含量和弧电流的CrNx硬膜,采用X射线衍射技术、扫描电子显微镜、纳米硬度仪和发动机台架试验装置,分别测试了薄膜相结构、表面形貌、纳米硬度和抗高温摩擦磨损性能。研究结果表明：当N2质量分数为45%时,薄膜纳米硬度相对较高,CrNx薄膜中主要以CrN（220）相为主;随着弧电流的增加,薄膜的表面颗粒尺寸增加,当弧电流为60A时,薄膜纳米硬度相对较高。与Cr电镀层活塞环相比,CrNx涂层活塞环具有较强的抗高温粘着磨损性能。     

石墨烯电声换能器的设计与对比

为了使石墨烯电声换能器获得最优性能，主要针对石墨烯热致发声器件和静电式发声器件进行了发声机理研究，通过理论建模和分析，得到了薄膜尺寸、厚度以及应力等结构参数对两种电声换能器的频率响应特性的影响规律。通过微纳加工制造方法设计和制备了一批不同结构参数下的电声换能器，并对这些器件进行了性能测试和对比分析，结果表明：薄膜厚度对热致电声换能器发声声压影响显著，即薄膜越薄，该电声换能器的发声声压越大；薄膜半径、厚度和应力对静电式电声换能器的频带影响较大，即薄膜半径越大，厚度越薄，应力越小，该电声换能器频带越宽。以上研究为优化选取石墨烯电声换能器的类型，优化设计结构参数，提升器件发声性能奠定了基础。     

轰击能量对Ti-Si-N纳米复合膜生长与力学性能的影响

采用离子束辅助沉积法(IBAD)在单晶硅片上制备了Ti-Si-N纳米复合薄膜,研究了轰击能量大小对Ti-Si-N纳米复合薄膜生长及力学性能的影响,同时探讨了轰击能量对Ti-Si-N纳米复合薄膜的生长机理的影响.通过原子力显微镜(AFM)、纳米压入仪、光电子能谱(XPS)和X射线衍射分析(XRD)等现代分析技术,对Ti-Si-N纳米复合薄膜的晶粒大小、力学性能、成分与相结构进行综合表征分析.试验结果表明当轰击能量为700 eV时,Ti-Si-N薄膜晶粒直径达到了最小值11 nm,此时Ti-Si-N薄膜的硬度相对最高,为33 GPa.     

基片方向对多弧离子镀ZrN涂层性能的影响

采用多弧离子镀在304不锈钢基体表面沉积ZrN涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压入仪、电化学分析仪等，比较了基片方向对涂层结构、形貌、成分、沉积速率、硬度以及耐腐蚀性的影响。结果表明：基片方向不同会引起晶体择优取向的改变；垂直于靶材的样品表面大颗粒相对较少，但沉积速率只有平行样品的40％-50％；在负偏压条件下，平行于靶材的样品涂层硬度更高，而垂直样品获得更好的耐腐蚀性。     

一种轰炸机压制防空导弹的解析模型

轰炸机压制防空导弹是压制敌地面防空的一种重要手段.通过分析轰炸机-防空导弹对抗的特点,根据流守恒原理和排队论模型的近似方法,提出一种轰炸机压制防空导弹的解析模型.该模型描述了轰炸机的数量、飞行速度、轰炸能力,地空导弹搜索雷达探测距离、目标处理速率,及地空导弹射击速率和毁伤能力等因素对作战效能的影响.采用方差分析方法对根据析因试验设计得到的试验结果进行影响因素敏感分析,得到各因素对作战结果影响程度的定量结果.     

基于正交试验与灰关联的弹体着靶参数敏感性分析

为分析着靶参数对截锥形半穿甲战斗部侵彻性能的影响程度,通过正交试验制定了试验方案并进行了数值仿真,同时对正交试验结果数据进行了灰关联分析,得到了弹体侵彻过程中着靶参数与弹体最大过载、速度变化量以及弹体偏转角之间的关联程度。分析结果表明:着靶参数对弹体最大过载的影响程度排序为:靶板厚度入射速度入射角度攻角;对弹体速度变化量的影响程度排序为:靶板厚度入射角度入射速度攻角;对弹体偏转角的影响程度排序依次为:弹体攻角入射速度入射角度靶板厚度。分析结论可为着靶姿态的控制及舰船防护提供一定的参考。     

球-盘摩擦磨损试验机的设计及其应用

提供一种制备球-盘摩擦磨损试验机(pin-on-disk wear tester)的方法,用以测试硬质薄膜的摩擦学性能.此试验机提供的数据有摩擦因数f, 磨损量Wv和比磨损率Wr.首先深入研究球-盘磨损试验机的工作原理,确定其工作原理是通过荷重传感器的A-D转换,将摩擦力的模拟信号转变为电压数字信号,输入计算机或者X-Y记录仪.然后与事先标定好的电压值对比,得到测试过程中的摩擦力.传感器的标定方法为用已知载荷(一定质量的砝码)对传感器施加拉力,传感器将其转变成电压值,绘出电压U-拉力F关系曲线,将其用直线拟合.同时提供了数据处理的方法,并利用此试验机测试了多弧离子镀TiN薄膜以及磁控溅射非晶碳膜的摩擦学性能,得到摩擦因数曲线和磨痕形貌.最后对此试验机的缺点进行了分析.