ITER校正场线圈剪切销氧化铝涂层低温绝缘性能研究

采用大气等离子喷涂方法在316LN不锈钢剪切销表面喷涂了Al₂O₃+3%TiO₂绝缘涂层,采用NiAl作为粘结层,得到了性能优良的绝缘保护涂层。按照ITER实际运行环境,采用ANSYS分析方法对剪切销进行应力分析,并在低温(液氮,77K)环境下对剪切销加载后进行循环往复摩擦磨损试验。循环5000、10000以及30000周后采用2点和3点法分别测定了涂层的表面电阻和体积电阻,剪切销表面电阻率均大于10⁹Ω•m^-2,体积电阻率均大于10¹⁰Ω•m,表明涂层具有较高的绝缘电阻,满足ITER所需工程条件。     

ITER极向场线圈销轴电弧喷涂3Cr13涂层性能研究

按照ITER极向场线圈(PF)销轴的设计要求,考虑到工程制造过程中的实际需求,采用对锻造后的销轴进行电弧喷涂铁基3Cr13耐磨涂层以增加其表面硬度和耐磨性能。所制备的涂层性能优异,与基底之间的结合牢固,表面维氏显微硬度HV0.3为353MPa,比基底材料增加了23.4%,摩擦磨损性能测试表明,涂层材料在77K液氮及真空环境下耐磨性能更优,满足ITER PF销轴的要求。     

ITER 极向场线圈销轴电弧喷涂 3Cr13涂层性能研究

按照ITER极向场线圈(PF)销轴的设计要求,考虑到工程制造过程中的实际需求,采用对锻造后的销轴进行电弧喷涂铁基3Cr13耐磨涂层以增加其表面硬度和耐磨性能。所制备的涂层性能优异,与基底之间的结合牢固,表面维氏显微硬度HV0.3为353MPa,比基底材料增加了23.4%,摩擦磨损性能测试表明,涂层材料在77K液氮及真空环境下耐磨性能更优,满足ITER PF销轴的要求。     

等离子体喷涂Sn和ZrO2涂层／U-Nb合金摩擦副的摩擦性能

探讨用等离子体喷涂方法制备降低较高强度材料与U-Nb合金之间的摩擦性能的减磨层的可行性以及这些减磨层的摩擦特性。选用Sn为软涂层，ZrO2为硬涂层。采用Sulzer METCO9M等离子体喷涂机制备了Sn单层、ZrO2单层、Sn／ZrO2双层、Sn ZrO2混合层等4种涂层。利用CSEM型销盘型摩擦磨损试验机分析了半径为3mm的U-Nb合金对偶销在涂层上滑动时的干摩擦特性，滑动速度分别为0．42，6．4，26．16cm／s。涂层为典型的等离子体喷涂涂层形貌。表面为Sn的涂层颗粒熔合状况和致密性比ZrO2单层好，其粗糙度低，Sn ZrO2混合涂层表面形貌与ZrO2单层相近。Sn和ZrO2分别以bcc结构的Sn和四方结构ZrO2结构存在。     

强流脉冲电子束辐照对NiCoCrAlY涂层结构和性能的影响

 采用低气压等离子体喷涂在DZ4镍基高温合金表面沉积NiCoCrAlY 涂层,并利用强流脉冲电子束（HCPEB）对其进行辐照处理。对HCPEB辐照处理前后的涂层的结构和性能分析得出,经HCPEB辐照处理后,疏松的涂层表面重熔,变得致密平整,产生微区光滑、熔坑和裂纹。X射线衍射分析表明,电子束辐照后涂层中的γ′相增多,涂层没有产生明显的残余微观内应力。900 ℃静态空气等温氧化试验结果显示,HCPEB辐照处理后,涂层的抗氧化性能明显提高。原因在于电子束辐照处理的涂层氧化后表面形成了更加完整的Al2O3保护层,同时γ′相的增加也有利于其耐氧化性能的提高。     

激光重熔对等离子喷涂ZrO_2-20%Y_2O_3热障涂层隔热性能的影响

采用大气等离子喷涂(APS)技术在铝基体表面制备氧化锆(ZrO2-20%Y2O3,质量分数)热障涂层,并用脉冲激光对其进行重熔处理,研究了激光重熔对涂层组织形貌、物相转变和隔热性能的影响。研究结果表明激光的比能量对涂层的成型及性能有重要影响,过高的比能量会使涂层表面粗糙度增加,涂层成型变差。在选用合适的低比能量激光重熔条件下,扫描电镜观察结果表明经激光重熔可消除喷涂态涂层的孔隙和层状结构。对粉末和重熔前后的涂层进行了X射线衍射分析,结果表明喷涂及重熔过程中都没有发生相变;隔热试验结果表明重熔后涂层的隔热温度有所下降。     

聚能装药爆炸喷涂WC/Co涂层制备实验研究

利用聚能装药爆炸喷涂技术在基板表面制备了WC/Co(Co的质量分数为10%)涂层,简述了聚能装药爆炸喷涂的技术工艺。利用X射线衍射仪、金相显微镜对经聚能装药爆炸喷涂得到的涂层进行表征、分析。实验结果显示,使用WC/CoC_2O_4·2H_2O(21.7%,CoC_2O_4·2H_2O质量分数)机械混合粉末制备的涂层比使用WC/Co(10%)机械混合粉末制备的涂层均匀致密,并且涂层氧化脱碳程度明显降低。随着WC/CoC_2O_4·2H_2O(21.7%)机械混合粉末中气体分散剂含量的增加,经聚能装药爆炸喷涂技术制备的涂层孔隙率逐渐降低,涂层均匀,致密性逐渐增强。     

火焰喷涂重熔Ni基WC复合涂层的耐磨性能试验研究

利用火焰喷涂重熔方法制备了Ni基WC复合涂层，并进行了耐磨性能试验研究.通过扫描电子显微镜观察涂层磨损后的表面形貌，分析了WC体积分数、颗粒分布均匀性、包裹粉颗粒尺寸对涂层耐磨性的影响.结果表明:涂层硬度和耐磨性随着WC体积分数增加而提高，当WC体积分数过高时，降低了涂层致密性，其硬度和耐磨性反而有所下降；聚乙二醇(PEG)400+PEG2000+无水乙醇混粉方式的WC颗粒分布最均匀，降低了涂层磨损量；加入相同体积分数的亚微米级WC所制备的涂层耐磨性较微米级WC所制备的涂层耐磨性好. 关键词： 火焰喷涂 显微组织 颗粒尺寸 耐磨性能     

SHS等离子喷涂制备FeAl2O4-Al2O3-Fe纳米复合涂层的研究

利用SHS等离子喷涂技术,将经过机械团聚法制备的Fe2O3-Al复合粉体送入等离子焰流,沉积出厚度约为400 μm的复合涂层.利用XRD,SEM 和TEM等检测手段对涂层的成分和组织进行了分析,测定了涂层的显微硬度、断裂韧性以及耐磨性.结果表明涂层为具有纳米结构的FeAl2O4-Al2O3-Fe纳米复合组织;涂层的显微硬度为HV100g870;断裂韧性是普通Al2O3涂层的2倍;无润滑磨损的耐磨性是普通Al2O3涂层的2.5倍.     

基于分形理论的超音速等离子喷涂层界面结合行为研究

为研究结合界面形貌与涂层体系结合强度之间的关系,采用超音速等离子喷涂设备制备Fe基合金涂层,选用(Ni,Al)涂层作为黏接底层.通过改变Ar气流量,获得不同粗糙表面的黏接底层.采用对偶件拉伸法测量复合合金涂层体系的结合强度,同时引入分形理论对结合界面形貌进行定量表征,结果表明:黏接底层能显著提高涂层的结合强度,随着Ar气流量的升高,黏接底层表面分形维数不断降低,涂层体系的结合强度则呈现出先增大后减小的趋势.     

Al和Fe替代对La0.67Ca0.33MnO3体系结构和M-I转变的影响

研究了Al和Fe替代的La0.67Ca0.33Mn1-xMxO3体系的结构特征及其对金属-绝缘转变的影响.结果表明,随Fe替代含量的增加,晶胞体积并未有显著的变化;而随Al替代含量的增加,在整个替代范围内,晶胞体积表现为单调减小.两种替代均使体系的电阻率急剧增加,绝缘-金属转变温度TIM向低温方向移动.对少量替代含量,在T<TIM的低温区域满足金属输运行为,这种输运行为随Al和Fe离子替代含量的变化特征,可从Al3+离子和Fe3+离子对Mn3+-O2--Mn4+双交换通道的破坏给予解释.对于较高的替代含量,Al离子的替代除通过形成Al3+-O2--Mn4+作用通道影响双交换外,由晶格畸变所导致的电声子耦合变化也会影响双交换,而对于Fe离子的替代,由于反铁磁簇的存在所诱发的Mn离子自旋对电子的散射可能是影响体系输运特性的重要原因.     

硬质合金表面Ti系涂层退除后的界面性能研究

采用电弧离子镀技术(AIP)在YW2合金基体表面制备了TiAlN涂层,通过化学方法退除基体上的涂层,分析了硬质合金表面退除涂层后和镀覆涂层前成分和元素存在形态的变化。发现当样品在30%H₂O₂、草酸钾COOK(1.5mol·L-1)、缓蚀剂葡萄糖酸钠GA和NaOH,V_NaOH溶液∶V_30%H2O2∶V_COOK溶液=1∶1∶1,45 ℃时,45 min可以退除涂层,肉眼未观察到基体表面受腐蚀。涂层退除后样品表面光亮,呈现合金未镀覆涂层前颜色。通过对退镀后YW2基体和基体镀覆涂层前的表面XPS定性及定量分析发现,退除涂层后,基体表面W元素结合能和N元素主峰结合能与XPS结合能与参照表上对应结合能变化很小,元素的价态没有发生变化;镀覆TiAlN涂层时扩散到合金浅表层的Al,Ti,N元素,造成表面Al,Ti,N元素含量较镀覆涂层前增加,结合能位置偏移,形成AlN和TiN,有利于重新镀覆的涂层与合金基体的结合。     

CLAM钢表面Fe-Al合金渗层的制备

FeAl/Al2O3阻氚涂层具有高阻氚因子、耐腐蚀和耐高温等优良性能,是ITER首选的阻氚涂层.Fe-Al合金渗层对Al2O3膜层的形成质量有重要的影响.本文采用了AlCl3-EMIC离子液体电镀法在CLAM钢表面镀铝,然后利用热处理使Al与基体相互扩散制备Fe-Al合金渗层.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能量散射谱仪研究了热处理时间和温度对渗层组织结构的影响.结果表明:渗层厚度随着热处理温度和时间的提升而增大,试样表面逐渐由富铝相向贫铝相转化.在不同热处理条件下获得的渗层与CLAM钢基体结合紧密,无孔洞等缺陷.热处理时间一定时,热处理温度对渗层生长速率的影响符合Arrhenius关系,拟合计算出CLAM钢的渗铝Arrhenius活化能为78.48 kJ/mol.在640℃和760℃时,渗层中金属间化合物的生长受晶界扩散速率与体扩散速率的共同影响.在综合考虑合理的渗层厚度、表面Fe-Al合金相、热处理成本的情况下,较优的热处理工艺为700℃/10 h.     

有机硅化合物-金属氧化物绝缘保护材料在制造高压晶闸管中的应用研究

采用高纯有机硅化合物和金属氧化物,按比例均匀混合制成糊状材料,涂敷于器件台表面,用于半导体p-n结表面特性的控制和保护.固化后该材料在室温下的体电阻率大于7.5×10¹⁵Ω·cm,介电常数为4.7,击穿电压高于16 kV/mm.该材料用于KP500型晶闸管表面保护,能明显改善器件的表面特性、减少漏电流和提高耐压水平,并对提高器件性能的机理进行了研究. 关键词： 绝缘保护材料 性能 晶闸管 机理     

多层Ti/Al电极结构对Ga N/AlGaN HEMT欧姆接触特性的影响

研究了多层Ti/Al结构电极对GaN/AlGaN HEMT欧姆接触特性及表面形态的影响。采用传输线模型对各结构电极的比接触电阻率进行了测量,采用扫描电子显微镜对电极表面形态进行扫描。实验结果显示,在同样的退火条件下,随着Ti/Al层数的增加,比接触电阻率逐渐减小,表面形态趋于光滑;降低Ti/Al层的厚度会加剧Au向内扩散而增加比接触电阻率,但能稍微改善表面形态;Ti比例过高会影响Ti N的形成导致比接触电阻率增加,但能明显改善表面形态。     

Al掺杂浓度对ZnO陶瓷释能电阻材料性能的影响

为了制备ZnO释能电阻并研究Al掺杂浓度对ZnO释能电阻材料的影响,通过改进的制陶工艺制备了不同Al掺杂浓度的ZnO导电陶瓷。实验结果表明,Al掺杂浓度对ZnO释能电阻的导电性、能量密度和线性度均有较大的影响。Al的掺杂能较好地改善ZnO释能电阻的线性度,非线性系数可低至1.02;Al掺杂能很好地控制ZnO的电阻率,使其达到0.54 Ω·cm;Al掺杂还能较好地改善ZnO陶瓷的均匀性和密度,从而提高ZnO释能电阻的能量吸收密度,能量吸收密度高达720 J/cm³,较金属释能材料高出2~3倍。     

ITER PF线圈滑动衬垫MoS_2基固体自润滑涂层工艺研究

研究了在316LN不锈钢板材表面涂覆二硫化钼基自润滑涂层来增加其耐磨性能的方法,此涂层性能优异,与基底之间的结合强度高,室温和77K液氮温度下进行热冲击试验后,涂层表面未出现裂纹,在高载荷(80MPa)、长周期(30000周期)、低温条件下磨损后不失效,满足ITER要求。     

激光熔覆Al2O3/Fe901复合涂层的强化机制及耐磨性

为提高金属材料表面涂层的耐磨性,采用激光熔覆工艺制备了Al_2O_3增强Fe901金属陶瓷复合涂层,研究了Al_2O_3陶瓷增强相对Fe基熔覆层组织与性能的影响。利用扫描电镜和X射线衍射仪检测了复合涂层的微观组织和物相;采用显微硬度仪和摩擦磨损试验机分析了复合涂层的显微硬度与耐磨性。结果表明:Fe901涂层的组织以柱状枝晶和等轴枝晶为主,添加的Al_2O_3可促使涂层组织转变为均匀的白色网状晶间组织及其包裹的细小黑色晶粒;复合涂层中的Al_2O_3陶瓷颗粒表面发生微熔,与Fe、Cr结合生成Fe3Al及(Al,Fe)4Cr金属间化合物,起到增加Al_2O_3陶瓷颗粒与金属黏结相结合强度的作用;当Al_2O_3陶瓷颗粒的质量分数为10%时,复合涂层的显微硬度较Fe901涂层增加了16.4%,复合涂层的摩擦磨损质量损失较Fe901涂层降低了50%;添加适量的Al_2O_3陶瓷有助于提高涂层的显微硬度及耐磨性。     

氩气压强对射频磁控溅射ZnO：Al薄膜结构和性能的影响

以ZnO:Al2O3为靶材在石英玻璃衬底上射频磁控溅射制备多晶ZnO:Al(AZO)薄膜,通过XRD、AFM以及Hall效应、透射光谱等测试研究了RF溅射压强对薄膜结构、电学与光学性能的影响.分析表明:所制备的薄膜具有c轴择优取向,当压强为1.2Pa时薄膜的电阻率降至最低(2.7×10-3Ω·cm).薄膜在可见光区平均透射率高于90%,光学带隙均大于本征ZnO的禁带宽度.     

PTCDA/P-Si光电探测器欧姆接触层的XPS测试分析

在光电探测器PTCDA/P-Si芯片的有机层表面,成功制作出了比接触电阻为4.5×10-5Ω·cm2的低阻欧姆接触层。利用X射线光电子能谱(XPS)对Al/Ni/ITO的欧姆接触层界面的电子状态进行了测试和分析。结果表明,ITO中的In3d及Sn3d各出现两个分裂能级的谱峰,它们是In和Sn原子处于氧化环境的结合能。Ni2p有两个谱峰Ni2p(1)及Ni2p(2),低结合能位置Ni2p(1)对应于Ni原子被X射线激发产生的谱峰,说明NiITO之间没有发生化学反应,Ni层阻止了Al层被氧化成Al2O3;高结合能Ni2p(2)谱峰说明已形成了Al3Ni冶金相,有利于低阻欧姆接触层的形成。