非晶碳类金刚石薄膜摩擦学特性及其应用

综合地介绍了类金刚石膜研究现状,着重说明了非晶碳类金刚石薄膜的摩擦学特性,分析了沉积方法、掺杂元素、摩擦环境、基体及对偶材料对其摩擦学特性的影响。最后,简要说明了非晶碳类金刚石膜应用情况。     

原位反应电火花沉积TiN陶瓷增强相的工艺性能

以TC4钛合金为电极,氮气作为反应气和保护气,在45钢表面原位反应生成含TiN的沉积层。对电压、电容、频率、转速和比沉积时间5个沉积层厚度影响因子,各设4个工艺水平,进行正交试验,研究多项工艺参数同时变化时沉积层厚度的变化规律。结果表明：选用电容为120μF,输出电压145 V,比沉积时间3 min/cm2时可获得综合质量最优的沉积层。电火花反应沉积层与基体形成冶金结合,沉积层均匀致密,厚度约为30～40μm,主要由TiN、FeTi和Fe9.64Ti0.36组成。沉积层的弹性模量为183.614 GPa,而纳米硬度达14.039 GPa,是基体的4倍。结果表明：原位反应电火花沉积可有效改善材料的表面性能。     

摩擦电喷镀摩擦机理及复合镀层工艺的研究

摩擦电喷镀是一项新发明的金属表面高速电沉积技术,具有高速、优质、低耗等特点.本文利用扫描电镜、X射线衍射、X射线应力测试仪等物理测试手段,首次研究了摩擦对镍镀层组织、结构和力学性能的作用机理.此外,通过对摩擦电喷镀Ni基Al_2O_3复合镀层测试,分析了工艺因素及其对镀层质量的影响,并给出了有参考价值的优化工艺参数.     

圆柱壳体内 X 射线热击波的二维力学计算

依据二维流体弹塑性模型及二维断裂处理方法,研究Ｘ射线热击波在圆柱壳体内的传播规律。计算结果揭示了圆柱壳体内热击波的一些二维效应。     

InSb纳米颗粒的制备与原子力显微镜

为进一步研究半导体纳米材料的物理特性,用真空沉积的方法在SiO2基片上制备了纳米InSb颗粒膜。用原子力显微镜扫描样品表面的分析显示,纳米InSb颗粒均匀地分布在SiO2基片表面。实验结果表明通过改变镀膜时间,可以得到具有不同颗粒尺寸的InSb纳米颗粒。     

在单晶硅片上直接电化学沉积制备镍反opal光子晶体

采用电化学沉积工艺直接向组装在单晶硅片上的聚苯乙烯胶体晶体中填充金属Ni,成功制备了Ni的反opal光子晶体。采用线性扫描伏安法研究了单晶硅表面的化学刻蚀对Ni的电化学沉积过程的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射等对Ni反opal光子晶体的形貌和结构进行了观察分析,对其光学性能进行了初步研究。研究结果表明,对单晶硅片表面进行化学刻蚀有利于金属Ni的电化学沉积;在PS胶体晶体模板中电化学生长的金属Ni呈多晶状态,去除模板后形成了金属Ni的有序多孔结构。     

激光制备多层结构的软质基底耐磨类金刚石膜

为提高金属铜软基底的耐磨、抗蚀能力,采用脉冲激光沉积技术制备了金属铜基底上的多层结构类金刚石保护膜;其中的碳化硅-类金刚石循环层避免了类金刚石膜层中内应力的累积,降低了功能类金刚石层破裂的风险,碳化硅持力层降低了软质铜基底与高硬度类金刚石层的硬度差,金属钛层则使得铜基底与上层碳化硅层牢固结合。实验测试表明,多层结构类金刚石保护膜在铜基底上附着牢固,可通过美军标MIL-48497A规定的重摩擦和国军标GJB150.5A-2009规定的高低温冲击试验,同时能够承受弱碱溶液的腐蚀;摩擦系数低、处于0.093以下,耐磨性能好、2 h摩擦未见磨痕。针对不同金属基底特性改进工艺,该技术可应用于存在腐蚀性环境中机械工具的抗磨保护膜。     

C/SiC复合材料残余应力的电火花小孔法测定研究

进行了C/SiC复合材料残余应力的小孔法表征.基于现有小孔法的不足以及材料的较好电导率,提出了电火花打孔法的残余应力测量方法,建立了相应的残余应力测量流程.进行了不同平整表面样品的残余应力测量.结果表明电火花打孔法具有较好的区分性,也表明C/SiC复合材料具有较小的本征残余应力和机加工应力,这说明:C/SiC复合材料作为反射镜材料具有很好的面形稳定性的优势.     

辅助镀膜离子源及立方氮化硼薄膜的制备研究

为选出合适的辅助离子源进行沉积制备c-BN薄膜,通过对高能和低能辅助镀膜离子源的重要性能进行比较研究之后,在单晶Si基体进行应用制备立方氮化硼薄膜,用红外光谱(FTIR)及光电子能谱(XPS)分析技术,对不同辅助离子源制备沉积的薄膜,进行比较表征,得出结论:低能辅助镀膜离子源,比高能辅助镀膜离子源更适用于制备立方氮化硼薄膜。     

激光制备高附着性能的铜基类金刚石膜

提升类金刚石(Diamond-Like Carbon, DLC)膜在被保护基底上的附着能力具有明显的实际应用价值。从微观机理上分析了前期设计的Cu基多层DLC膜有效性的原因。在此基础上,研究了DLC/SiC循环层中两者厚度比例对膜层的附着性能、纳米硬度和耐磨性的影响,以优化结构、进一步提升实际应用所需的膜层性能。纳米划痕和压痕测试结果表明:随着DLC层与SiC层厚度比例的增大,多层DLC膜在Cu基上附着性能逐渐降低,但当厚度比小于2.3时,仍接近厚度400 nm的单层DLC膜在Si基上的附着性能;Cu基多层DLC膜的纳米硬度逐渐提高,同时,耐磨性接近纯DLC膜。