直流磁控溅射法制备c-BN膜

本研究用一种新的方法—直流磁控溅射法制备了立方氮化硼膜(c-BN)。因为它的沉积速率较高,未来工业化的潜力较大,这一技术对工业界具有很大意义。c-BN膜的沉积过程由过去的射频系统改造而来。直流溅射的靶材选用了碳化硼,靶及试样台均接负极。我们将试样台放在一圆形电磁线圈的中央,即采用非平衡磁控模式。试验证明,试样台上的离子流密度及高子与中性粒子的比例是重要的试验参数。通过试验,在单晶硅片及钢衬底上沉积了几近单相的c-BN膜,并用电子探针(EPMA)、X射线光电子谱(XPS)和红外谱(IR)对膜的成分和结构进行了分析。膜的硬度和摩擦系数测量表明,所制备的c-BN膜具有出色的机械和摩擦学性能。     

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.     

热处理对掺杂WO3的ITO薄膜性能的影响

用磁控溅射镀膜方法,制备掺杂WO3的ITO(xWO3-ITO)薄膜,经过热处理后对掺杂薄膜的表面形貌、吸收和透射光谱、面电阻等性能进行了测试.结果表明:适当的热处理能够提高xWO3-ITO薄膜在可见光范围内的透过率和在波长为228 nm处的吸光度.同时,该薄膜热处理后的方块电阻明显降低,导电性能得到明显提高.     

磁控溅射制备SmCo薄膜的工艺及磁性研究

用直流磁控溅射方法制备了SmCo薄膜,通过正交设计实验考察了工艺因素对薄膜沉积速率的影响规律。研究结果表明,影响薄膜沉积速率的主要因素是溅射功率,其次为靶基距,在0.5～2.0Pa的压强范围内,Ar气压强的大小对溅射速率的影响很小。X-射线衍射结果表明:制备态的SmCo薄膜为非晶结构,500℃真空热处理后,薄膜中出现少量的微晶SmCo5化合物。磁性能测试表明:制备态SmCo薄膜的矫顽力随薄膜厚度的增加而显著下降;真空热处理过程中,薄膜结构缺陷及成分起伏减少,薄膜的矫顽力和饱和磁场强度显著下降,初始磁导率和饱和磁化强度显著增加。     

多弧离子镀CrN薄膜的制备与表征

应用多弧离子镀膜技术在65Mn钢基体上制备CrN薄膜,通过Nanohardness-tester、SEM、EDX和XRD测试分析了薄膜的硬度、厚度、成分结构和表面形貌.得到薄膜的最高硬度为24 GPa,最大厚度为2.06 μm.通过正交实验分析得到各因素对薄膜硬度影响程度的主次顺序是偏压、氮气、氩气、弧流,对薄膜厚度影响程度的主次顺序是弧流、氮气、偏压、氩气.     

高能离子在材料中输运的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法对高能离子在材料中的输运进行了计算机模拟研究 ,入射高能离子与靶材料的作用近似为核散射和电子作用两个独立的部分 ,核散射能量损失采用经典两体碰撞近似 ,通过对碰撞参数的随机抽样得到散射角 ,电子能量损失高能时采用Bethe-Bloch公式 ,低能时采用Lindhard -Scharff公式 ,中能时采用插值公式。最后对高能铁离子入射于铝、硅材料的输运进行了模拟计算 ,给出了模拟结果并进行了分析。     

IBAD氮化钛中N/Ti对膜层性能影响研究

研究了离子束辅助沉积(IBAD)制备氮化钛(TiN)重要参数氮钛到达比(N/Ti)对膜层性能的影响,并且采用俄歇谱分析(AES)、光电子谱分析(XPS)、X射线衍射分析(XRD)对膜层进行了相组成与成分分析,摸索了N/Ti对膜层的影响规律.     

Ti含量对(Cr,Ti)N复合涂层组织结构与性能的影响

通过改变Ti靶弧电流,在自行改造的多弧离子镀膜机上制备了不同Ti含量的(Cr,Ti)N复合涂层。研究了不同Ti含量对涂层沉积速率、成分相结构、表面形貌及纳米硬度等性能的影响,对涂层的硬化机理进行了探讨。结果表明:随着Ti含量的增加,复合涂层的沉积速率提高,晶粒尺寸变小,粗糙度降低。涂层的择优取向从(111)晶面逐渐过渡到(220)晶面;其相结构由CrN类型结构转变为TiN和CrN并存的混合相结构,最后转变为TiN类型结构。Ti的加入可显著提高复合涂层的硬度,当Ti在金属元素中的原子数分数为0.62时,复合涂层纳米硬度最高,为35GPa。与CrN涂层相比,CrTiN复合涂层具有较低的滑动摩擦因数和较高的抗滑动摩擦磨损性能。     

溶胶-凝胶法制备薄膜时溶剂的选择

以异丙醇、乙二醇、乙二醇甲醚和乙二醇乙醚4种有机物作为溶剂,采用溶胶-凝胶工艺在Si衬底上制备了钛酸锶钡(BST)薄膜。利用分光光度计、XRD、SEM等手段对不同溶剂溶胶的透光率和BST薄膜的结构、形貌进行了表征,从溶胶-凝胶转变速度和制备的薄膜结晶质量等方面研究了溶剂对溶胶-凝胶法制备薄膜的影响。研究结果表明:用乙二醇乙醚为溶剂,经过1~3d陈化后,BST薄膜质量较好;在溶胶-凝胶法制备薄膜中,选用黏度小、沸点高、蒸发热大的溶剂有利于形成致密度较高的薄膜。     

道路曲折的舰载高能激光武器

激光武器是指利用激光能量毁伤目标或杀伤人员的一类武器。根据激光器输出功率的大小和对目标杀伤方式的不同, 一般分为高能激光武器和低能激光武器。低能激光武器输出的功率较低,通过激光照射作战人员的眼睛或武器装备的光电敏感器件,可以导致作战人员出现暂时眩晕     

超高精度离子束抛光工具设计与性能分析

为了解决高精度光学修形问题,进行离子束抛光工具的设计与性能分析研究。通过开展离子束抛光工具设计方法的研究、聚焦离子光学系统结构设计和离子束流特性的分析,进行计算机仿真研究和中和器一体化设计;研制聚焦离子光学系统和中和器,并采用15mm和10mm的聚焦离子光学系统进行修形加工实验,将口径150mm的熔石英平面镜从初始面形误差RMS15.58nm修正到RMS0.79nm。结果证明了聚焦离子光学系统设计的有效性,一体化离子束抛光工具具有亚纳米精度的修形能力。     

差分压控振荡器中单粒子瞬变的研究

压控振荡器(VCO)是锁相环(PLL)中对于单粒子瞬变(SET)最为敏感的部件之一.基于180nm体硅CMOS工艺设计了一款经典的对称负载结构差分VCO电路,并利用电流源表征单粒子效应中电荷沉积和收集的过程,模拟了VCO电路的SET响应.模拟和分析表明,SET响应不仅取决于入射能量、振荡频率,还受到轰击时刻的制约,不同轰击时刻产生的最大相位差可以相差300°以上.此外,偏置电路某些结点最为敏感,可以放大SET的影响,导致时钟失效长达7个周期.     

氧化钨薄膜电致变色机理的探讨

研究磁控溅射生成的氧化钨薄膜处于电解液系列中的循环伏安特性,充电电流及光学特性.采用配体场理论来解释氧化钨薄膜在电场作用下,锂离子注入引起薄膜变色的现象,认为注入的锂离子破坏了薄膜界面层内氧化钨分子的八面体结构的对称性,在内部静电场和外部电场的共同作用下,钨离子d轨道的五重简并能级分裂,从而使得薄膜对可见光产生d-d吸收,导致氧化钨薄膜变色.     

渗硫层对网格化激光淬火表面摩擦磨损性能的影响

利用低温离子渗硫技术在CrMoCu合金铸铁网格化激光淬火表面制备了渗硫层,分析了其形貌组成与结构,考察了渗硫激光复合表面的摩擦学性能。结果表明:渗硫层表面疏松多孔,在淬火区域硫化物颗粒细小,结构致密,其相组成主要为FeS;在干摩擦条件下,渗硫层能降低网格化激光淬火表面的摩擦因数,提高其耐磨性能,其主要原因是硫化物及摩擦化学反应生成的氧化物能在摩擦表面形成边界润滑膜,抑制了磨粒磨损和粘着磨损,有效减弱了网格化激光淬火表面"摩擦台阶"效应。     

离子发动机关键技术分析

介绍了离子发动机的基本原理与结构,分析了离子发动机系统主要部件包括离子光学系统、空心阴极、电离室、中和器等的工作原理与特性,指出了离子发动机的发展趋势。     

激光淬火渗硫复合层的抗高温摩擦磨损性能

采用网格化激光淬火和低温离子渗硫技术对42MnCr52钢进行复合表面处理,使用洛氏硬度计、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪对表面改性层进行了表征分析,使用T11高温摩擦磨损试验机对复合处理前后的样品进行了高温摩擦磨损比较试验。结果表明:经激光淬火-离子渗硫复合处理后,在基材表面形成了激光淬火渗硫复合层,具有显著的抗高温摩擦磨损性能。与未处理样品相比较,硬度提高20%左右,摩擦因数降低约10%,磨损失重量减少50%以上。最后对激光淬火渗硫复合层的抗高温摩擦磨损机理进行了探讨分析。     

活性屏离子渗硫层在40#油润滑条件下的摩擦学性能

应用活性屏离子渗硫技术,在CrMoCu合金铸铁表面制备出以FeS相为主的渗硫层。实验表明,在40#油润滑条件下,活性屏离子渗硫表面的摩擦因数比未渗表面大约降低了13%,与渗硫表面相近;体积磨损量比未渗表面减少了30%左右,与渗硫表面相似。由于活性屏离子渗硫层的主要成分为密排六方晶体结构的FeS,且其结构疏松多孔易于储存润滑油,因此具有良好的减摩、耐磨性能。     

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。