PIIID复合强化处理轴承钢表面TiN膜层的XPS表征

用等离子体浸没离子注入与沉积(PIIID)复合强化新技术在AISI52100轴承钢基体表面成功合成了硬而耐磨的氮化钛薄膜。膜层表面的化学组成和相结构分别用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征;膜层表面的原子力显微镜(AFM)形貌显示出TiN膜结晶完整,结构致密均匀。XRD测试结果表明,TiN在(200)晶面衍射峰最强,具有择优取向。Ti(2p)的XPS谱峰泰勒拟合分析揭示出,Ti(2p_1/2)峰和Ti_2p3/2峰均有双峰出现,表明氮化物中的Ti至少存在不同的化学状态;N(1s)的XPS谱峰在396.51, 397.22和399.01 eV附近出现了三个分峰,分别对应于TiNO_y,TiN和N—N键中的氮原子。结合O(1s)的XPS结果,证实膜层中除生成有稳定的TiN相外,还有少量钛的氧化物和未参与反应的单质氮。整个膜层是由TiN,TiO₂,Ti—O—N化合物和少量单质氮组成的复合体系。     

多弧离子镀工艺对TiN/Ti与Cr/Cu界面及微结构的影响

用多弧离子镀技术在铜基上电镀Cr/Ni层进行不同工艺条件下多弧离子沉积TiN/Ti实验.借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了TiN/Ti与Cr/Cu接触界面形成、微结构及其组分与形貌.XRD分析显示,薄膜表面组分包含TiN,Ti₂N多晶相外,还包含一些Cr-Ti的金属间化合物等.显然,TiN,Ti₂N在表面上已形成.SEM观察指出,在90℃制备的表面膜具有不平整的类枝状结晶结构.随着温度升高至170℃,得到精细TiN/Ti覆盖层表面,XRD峰 关键词： 多弧离子镀 氮化钛 界面形成 微结构     

C3N4/TiN交替复合膜的微结构研究

采用双阴极封闭型非平衡磁场dc反应磁控溅射离子镀制备C₃N₄/TiN复合交替膜,用X射线光电子能谱法分析了薄膜的组成,测量了薄膜的X射线衍射谱和氮化碳的透射电子衍射图像.氮化碳经氮化钛的强迫晶化作用,生成了β-C₃N₄和c-C₃N₄. 关键词：     

Pd2Si的生成对Pd/Si多层膜衍射性能的影响

本文研究了Pd₂Si的生成对周期性Pd/Si多层膜X射线衍射性能的影响。X射线衍射强度的测量数据表明Pd₂Si的生成对长周期多层膜的衍射强度影响不大,但对短周期多层膜衍射强度的影响较大。在引入折射率修正后,我们不仅用单个峰的位置计算了多层膜的周期,而且还用了以两个峰的位置联立消去折射率修正的方法计算了多层膜的周期,前者的误差大于后者。模拟计算的结果说明:均匀Pd₂Si层的生成不足以解释Pd/Si多层膜衍射强度随退火温度的变化,界面的平整化或粗糙化是影响衍射强度的另一个要素。 关键词：     

界面和择优取向对TiN/ZrN纳米多层膜硬度变化的影响

利用射频反应磁控溅射方法，制备了调制比约为4，调制周期不同的一系列TiN/ZrN纳米多层膜. 利用X射线衍射仪(XRD)、高分辨电子显微镜(HRTEM)和纳米压痕仪(Nanoindentation)对多层膜的调制结构、界面状态和力学性能进行了表征. 研究结果表明TiN/ZrN多层膜具有很好的调制结构，但是在TiN层和ZrN层之间存在一定厚度的界面混合层. 力学性能分析表明：当调制周期小于15 nm时，TiN/ZrN多层膜的硬度介于单一TiN和ZrN薄膜的硬度之间；当调制周期为15.24 nm时，硬度达到最大，但随着调制周期增加，多层膜的硬度基本上保持为常数. 分析了TiN/ZrN多层膜硬度变化的机制，认为界面厚度和择优取向是导致硬度变化的主要原因. 关键词： TiN/ZrN多层膜 界面宽度 择优取向 硬度变化     

TiN和Ti1-xSixNy薄膜的微观结构分析

使用x射线衍射(XRD)、x射线光电子谱(XPS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和原子力显微镜(AFM)多种观测手段分析了TiN薄膜和Ti1-xSixNy纳米复合薄膜的微观结构.实验分析证明Ti1-xSixNy薄膜是由直径为3-5nm的纳米晶TiN和非晶Si3N4相构成,并且Ti1-xSixNy薄膜的表面粗糙度小于相同条件下制备的TiN薄膜,在Ti1-xSixNy薄膜体系的自由能中引入界面能的概念,在此基础上分析了体系中TiN晶粒的取向问题.     

薄膜界面粗糙对双晶摇摆曲线的影响

用X射线衍射动力学理论,模拟计算InP衬底上InGaAs/AllnAs超晶格和InGaAs单层膜的X射线双晶摇摆曲线,计算结果表明:薄膜界面粗糙对单层膜的衍射峰和超晶格的零级衍射峰影响较小,但却明显影响单层膜衍射干涉条纹和超晶格的±1级卫星峰,随着平均界面粗糙度的增大,单层膜衍射干涉条纹强度减弱并趋于消失;超晶格的±1级卫星峰变弱并逐渐展宽,理论计算的模拟双晶摇摆曲线与超晶格实验曲线比较表明:高质量匹配In_0.53Ga_0.47As(85?)/Al_{0.4 关键词：}     

涂层界面结合强度检测研究(Ⅱ)：涂层结合界面应力检测系统

利用X射线衍射技术(XRD)测试了涂层及其基体材料的应力及其变化规律，建立了一种涂层结合界面应力检测系统，进行界面结合状态的检测研究.利用涂层从基体脱粘前后的界面应力变化量，结合涂层材料的物性参数和涂层-基体系统温度场参数，用涂层残余应力衍射峰来表征涂层与基体的结合强度，创立一种研究检测涂层结合强度理论的实验新方法，适用于各种热障涂层的界面结合强度测量. 关键词： X射线衍射法(XRD) 界面结合强度 涂层 残余应力     

多弧离子镀TiN与不同金属基材间的接触界面与表面特性

用多弧离子镀技术在不同金属基材上进行TiN镀膜实验 ,制备了TiN/Fe、TiN/Cu和TiN/Cr/Cu复合膜 .借助扫描电子显微镜 (SEM)、X射线衍射仪 (XRD)和光电子能谱 (XPS) ,研究了TiN与Fe、Cu和Cr/Cu三种不同衬底接触界面的形貌、结构及其表面特性 .SEM观察发现 ,在一定离子镀膜条件下 ,TiN涂层可与Fe、Cu和Cr/Cu金属基材形成均匀平整的接触界面 ,在铜基上TiN界面清晰 ,在Fe与Cr/Cu界面有明显的层状晶界微结晶分布 .XRD分析显示 ,Fe、Cu和Cr/Cu表面生成的薄膜都包含TiN、Ti2 N等多晶相 ,在Cr/Cu界面还包含Ti-Cr的金属间化合物 .XPS结果表明 ,表面除了TiN膜外 ,还生成TiO2 和TiOxNy 等氧化膜 .Ar+ 刻蚀 5min后 ,TiO2 消失 ,TiOxNy 减少 ,TiN则呈增加趋势 .TiN与Cr/Cu界面形成明显的Ti-Cr和Cr-Ni互扩散层 ,这有助于增强薄膜附着力 ,形成较牢固的TiN涂层 .     

液氨中原位制备Si3N4-TiN纳米复合材料及表征

"提出了一种合成氮化钛/氮化硅(TiN/Si3N4)纳米复合材料的新方法．采用TiCl4和SiCl4作为原料,金属钠作为还原剂,以液氨为介质．在-45 ℃左右同时还原四氯化钛和四氯化硅,通过原位共沉淀获得TiN/Si3N4的纳米复合粉体．X射线衍射表明产物为非晶结构,副产物为氯化钠．产物粉末加热到1600 ℃晶化为TiN和ˉ-Si3N4．由于TiN的存在,混合粉末中的氮化硅晶化温度高于纯氮化硅的晶化温度．透射电镜照片显示粉末平均粒径在10~40 nm,扫描电镜照片表明钛、硅元素彼此均匀分布．在1500~1     

Ti和蓝宝石的界面反应

在超高真空中用电子束蒸发在抛光的(1102)取向的蓝宝石(α-Al₂O₃)衬底上蒸镀500nm的Ti膜,在恒温炉中退火,然后用XRD(包括一般的和小角度的X射线衍射),AES(俄歇电子谱,包括深度剖面分布和通过界面的谱形分析)和SIMS(二次离子质谱)等表面分析技术详细研究了从室温至850℃,Ti与α-Al₂O₃的固相界面反应.结果表明室温及300℃,30min退火已有反应,Al₂O_{3< 关键词：}     

Influence of Ti nanocrystallization on microstructure, interface bonding, surface energy and blood compatibility of surface TiO2 films

Recent progress in ultrafine-grained/nano-grained (UFG/NG) titanium permits a consideration for TiO₂ films deposited on nano-grained titanium for antithrombogenic application such as artificial valves and stents. For this paper, the microstructure, interface bonding, surface energy, and blood compatibility features of TiO₂ films deposited by direct current magnetron reactive sputtering technology on NG titanium and coarse-grained (CG) titanium were investigated. The results show that the nanocrystallization of titanium substrate has a significant influence on TiO₂ films. At the same deposition parameters, the content of rutile phase of TiO₂ film was increased from 47% (on the CG titanium substrate) to 72% (on the NG titanium substrate); the adhesion of TiO₂ film was improved from 5.8 N to 17 N; the surface energy was reduced from 6.37 dyn/cm to 3.01 dyn/cm; the clotting time was improved from 18 min to 28 min; the platelets accumulation and pseudopodium of adherent platelets on TiO₂ film on NG titanium were considerably reduced compared to that on CG titanium. The present results demonstrate the possibility of improving the blood compatibility of TiO₂ film through the approach of substrate nanocrystallization. Also it may provide an attractive idea to prepare stents with biological coatings of more outstanding blood compatibility and interface bonding.     

Surface XPS characterization of NiTi shape memory alloy after advanced oxidation processes in UV/H2O2 photocatalytic system

Surface structure of NiTi shape memory alloy (SMA) was modified by advanced oxidation processes (AOP) in an ultraviolet (UV)/H₂O₂ photocatalytic system, and then systematically characterized with x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It is found that the AOP in UV/H₂O₂ photocatalytic system leads to formation of titanium oxides film on NiTi substrate. Depth profiles of O, Ni and Ti show such a film possesses a graded interface structure to NiTi substrate and there is no intermediate Ni-rich layer like that produced in conventional high temperature oxidation. Except TiO₂ phase, some titanium suboxides (TiO, Ti₂O₃) may also exist in the titanium oxides film. Oxygen mainly presents in metal oxides and some chemisorbed water and OH⁻ are found in titanium oxides film. Ni nearly reaches zero on the upper surface and relatively depleted in the whole titanium oxides film. The work indicates the AOP in UV/H₂O₂ photocatalytic system is a promising way to favor the widespread application of biomedical NiTi SMA by improving its biocompatibility.     

N掺杂SiO2纳米薄膜的制备及其磁性

利用射频磁控反应溅射技术,制备了氮掺杂的SiO₂纳米薄膜.发现N掺杂SiO₂体系纳米薄膜具有铁磁性.较小的氮化硅颗粒均匀分布在氧化硅基质中有利于磁有序的形成.基底温度为400℃时,样品薄膜具有最大的饱和磁化强度和矫顽力,分别为35 emu/cm³和75 Oe.薄膜的磁性可能产生于氮化硅和氧化硅的界面.理论计算表明,N掺杂SiO₂体系具有净自旋.同时,由氮化硅和氧化硅界面之间的电荷转移导致的轨道磁矩也会对样品的磁性有贡献 关键词： 2薄膜')" href="#">N掺杂SiO₂薄膜 射频磁控反应溅射 界面磁性 基底温度     

悬臂梁弯曲法研究氮化钛薄膜临界开裂行为与损毁机理

本文提出并设计了悬臂梁弯曲实验法用来研究物理汽相沉积薄膜分别受拉和受压状态下变形和开裂行为,声发射技术被用来监测薄膜的开裂或剥落从而确立薄膜临界开裂的判据。对钛基氮化钛薄膜体系研究结果表明,薄膜处于受拉和受压状态下临界开裂载荷值分别为800gf和1285gf。还结合薄膜的强度极限或界面结合强度研究了薄膜在两种服役情形下的损毁机理。 关键词：     

Effects of deposition parameters on the structure and mechanical properties of high-entropy alloy nitride films

High-entropy alloy (AlCrNbSiTiV)N nitride films are prepared using direct current (dc) reactive magnetron sputtering, with an equiatomic AlCrNbSiTiV alloy target. Experiments using the grey-Taguchi method are conducted to determine the effect of deposition parameters (dc power, substrate temperature, N₂/(N₂+Ar) flow rate and substrate bias) on the microstructure, mechanical and tribological properties. Orthogonal array (L₉ 3⁴), signal-to-noise ratio and analysis of variance are used to analyze the effect of the deposition parameters. The coated films are examined using scanning electron microscopy, an atomic force microscope, transmission electron microscopy (TEM), a tribometer and a nanoindenter. The TEM patterns confirm that the (AlCrNbSiTiV)N nitride films have a simple face-center-cubic structure. The experimental results show that a (AlCrNbSiTiV)N film coating significantly improves the mechanical properties. In the confirmation runs, using grey relational analysis, the improvement in friction coefficient is 32.5%, in corrosion current is 28.6%, in hardness H is 29.4%, in elastic modulus E is −18.3%, in H/E is 57.1 and in H³/E² is 225.0%. The samples with (AlCrNbSiTiV)N film coating are classified as HF1 and exhibit good adhesive strength.     

Deposition of TiN Films by Novel Filter Cathodic Arc Technique

A straight magnetic filtering arc source is used to deposit thin films of titanium nitride. The properties of the films depend strongly on the deposition process. TiN films can be deposited directly onto heated substrates in a nitrogen atmosphere or onto unbiased substrates by condensing the Ti^＋ ion beam in about 300 eV N2^＋ nitrogen ion bombardment. In the latter case, the film stoichiometry is varied from an N：Ti ratio of 0.6-1.1 by controlling the arrival rates of Ti and nitrogen ions. Meanwhile, simple models are used to describe the evolution of compressive stress as function of the arrival ratio and the composition of the ion-assisted TiN films.     

Ti薄膜与AlN陶瓷的界面反应

用X射线衍射分析、二次离子质谱、卢瑟福背散射谱、俄歇电子能谱等表面分析技术，研究了Ti膜与AlN陶瓷衬底的界面固相反应-在高真空中用电子束蒸发的方法在抛光的200℃ AlN陶瓷衬底上淀积200nm的Ti膜，并在真空恒温炉中退火-实验表明，退火中Ti膜与AlN界面发生了扩散与反应-650℃，1h退火已观测到明显的界面反应-界面反应产物主要是钛铝化物及Ti-N化合物-铝化物是Ti-Al二元化合物和Ti-Al-N三元化合物，850℃，4h退火后则主要由Ti₂AlN组成- 关键词：