注镧Co-Cr合金表面氧化膜生长规律与微观结构表征

采用热重分析(TGA)方法研究了离子注镧对Co-40Cr合金在1000℃空气中的恒温氧化和循环氧化行为的影响. 用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对表面氧化膜的微观形貌和结构进行了研究. 用二次离子质谱(SIMS)对合金表面元素铬结合能的变化情况以及氧化膜中元素镧的深度分布进行了测试, 并用激光拉曼谱(Raman)对掺杂镧引起的氧化膜内应力改变进行了测量研究.结果表明, 离子注镧后Co-40Cr合金在1000℃空气中的恒温氧化速率显著降低, 表面Cr₂O₃ 关键词： 离子注入 镧 拉曼谱 二次离子质谱     

注镧Co-Cr合金表面氧化膜生长规律与微观结构表征

采用热重分析(TGA)方法研究了离子注镧对Co-40Cr合金在1000℃空气中的恒温氧化和循环氧化行为的影响. 用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对表面氧化膜的微观形貌和结构进行了研究. 用二次离子质谱(SIMS)对合金表面元素铬结合能的变化情况以及氧化膜中元素镧的深度分布进行了测试, 并用激光拉曼谱(Raman)对掺杂镧引起的氧化膜内应力改变进行了测量研究.结果表明, 离子注镧后Co-40Cr合金在1000℃空气中的恒温氧化速率显著降低, 表面Cr₂O₃     

Nb-Al合金高温氧化机理

通过自编软件建立了铝氧化膜与基体铌界面的原子集团模型,用递归法计算了合金的原子埋置能、原子结合能等电子参数,从电子层面分析铌合金高温氧化机理.研究表明:铝通过晶界扩散偏聚在合金表面,并与氧结合生成致密的Al2O3氧化膜,阻挡氧向铌基体扩散.晶界和稀土元素能提高氧化膜与基体间的原子结合能,增加其界面的结合强度,加强氧化膜与基体铌间的黏附性.因此,通过在合金中添加稀土元素或细化合金晶粒均能提高铌合金的抗高温氧化性能.     

中间层Re的加入对覆膜钡钨阴极性能的改善

研究了一种新型的覆膜钡钨阴极——双层膜(Os-W/Re膜)钡钨阴极.对这种新型阴极的发射性能进行了测试，重点对其老炼前后表面薄膜的微观形貌进行了分析，表明中间层Re膜的加入使覆膜钡钨阴极的性能得到了改善.通过对Os-W双元合金膜钡钨阴极和Os-W/Re双层膜钡钨阴极发射特性的比较，发现Os-W/Re双层膜阴极的直流发射性能好于Os-W合金膜阴极.对两种阴极激活后发射表面的X射线光电子能谱分析表明，Os-W/Re双层膜阴极激活后表面形成的三元合金膜是其发射特性优于Os-W合金膜阴极的主要原因.应用扫描电子显微镜分析比较两种阴极激活老炼后的表面状态，结果表明：Os-W合金膜阴极在老炼一段时间后，其表面薄膜出现开裂，这会导致阴极发射均匀性下降；而Os-W/Re双层膜阴极在同样老炼条件下，发射表面薄膜均匀并保持完整，从而确保覆膜钡钨阴极发射均匀性和工作可靠性. 关键词： 双层膜钡钨阴极 Os-W/Re膜 Os-W膜 薄膜开裂     

表面氧化外延法中温制备涂层导体NiO种子层

高温超导涂层导体是解决当今能源危机的重要复合材料之一,而经济、有效、节能的制备技术是涂层导体广泛应用的关键.本文采用表面氧化外延法在Ni-wt.5%W基带上普氩下中温氧化制备了立方织构的NiO种子层.通过对氧化温度和氧化时间两个主要因素分析,确定了NiO生长条件为普氩中790℃内保温20mins。与高温(空气中1000℃以上)制备相比,降低了氧化膜制备温度.薄膜厚度大约为650nm.最后在生成的NiO薄膜上化学溶液沉积了YBa2Cu3O7-δ/SmBiO_3复合层,所得样品超导转变温度为89 K,77 K自场下临界电流密度为1.46 MA/cm2(77K,零场).中温表面氧化外延法为涂层导体制备提供了一种实用可行路径.     

Fe-Cr-Al合金高温氧化行为电子理论研究

从电子层面系统研究Fe-Cr-Al合金氧化膜的形成机理,杂质硫对氧化膜黏附性的影响,稀土元素在改善氧化膜黏附性方面的作用,揭示合金氧化的物理本质.研究表明氧使Al在合金表层的环境敏感镶嵌能最低,促使Al原子从合金内部向合金表面扩散,最终在合金表面偏聚.由于氧与Al间的亲和力较大,氧原子易与Al结合生成Al2O3保护膜.杂质S在基体/氧化膜界面的环境敏感镶嵌能较低,可通过扩散偏聚在基体/氧化膜界面,削弱氧化膜与合金基体的结合力.当合金中加入Y后,Y易与S结合形成稳定的硫化物,阻碍S向基体/氧化膜界面的偏聚,显著提高氧化膜的黏附性,提高合金抗高温氧化能力.     

氮离子注入对类球状微米金刚石聚晶膜的影响

利用微波等离子体化学气相沉积法,在覆盖金属钛层的陶瓷衬底上制备出类球状微米金刚石聚晶膜,后对膜的表面进行氮离子的注入.通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射谱及二级结构场发射测试,对膜进行了注入前后的分析.氮离子注入后场致电子发射的效果变强,这可能是氮离子的注入增加了类球状微米金刚石聚晶膜表面的缺陷度,从而增加了价带和导带间的缺陷能级,使电子更容易跃迁到高能级上,提高了场致电子的发射效果.     

电磁搅拌辅助激光熔覆钴基合金涂层的抗热腐蚀性能

在激光熔覆制备钻基合金涂层的过程中引入电磁搅拌,研究了有无磁场辅助时涂层表面在750℃/100 h混合盐条件下的抗热腐蚀性能。研究结果表明,无磁场辅助的涂层的抗热腐蚀性能较差,热腐蚀60 h后涂层内部出现严重的内氧化和内硫化,并出现严重失重现象。经磁场辅助的熔覆层形成了稳定性好的保护性Cr_2 O_3及Co Cr_2 O_4尖晶石氧化膜,有效抑制了腐蚀液中S和Cl~-的向内侵入,在整个腐蚀阶段样品未出现严重开裂剥落现象。电磁搅拌的加入有效细化并均化了熔覆层的显微组织,促进了涂层表面保护性氧化膜的快速形成,阻止了熔盐的扩散,可进一步提高涂层的抗热腐蚀性能。     

纯锆上离子注入钇和镧后的表面分析

用金属蒸汽真空弧源，以40kV加速电压对纯锆样品分别进行了10¹⁶—10¹⁷/cm²的钇、镧离子注入，注入温度约为130℃.然后对注入样品进行表面分析.x射线光电子能谱分析表明，注入的钇以Y₂O₃形式存在，镧以La₂O₃形式存在.俄歇电子能谱表明，纯锆基体表面的氧化膜厚度随着离子注入剂量的增加而增加，当离子注入剂量达到10¹⁷/cm²时，氧化膜的厚度达到了最大值.卢瑟福背散射显示镧层的厚度约为30nm，同时直接观察到当离子注入剂量为(La+Y)10¹⁷/cm²时，纯锆样品表面发生了严重的溅射. 关键词： 纯锆 钇和镧离子共注入 卢瑟福背散射 x射线光电子能谱     

Si表面离子束辅助沉积Ti纳米膜的研究

用离子束技术探讨了Si表面纳米Ti薄膜制备的可行性以及Ti薄膜组织结构与离子束工艺之间的关系。实验进行试样表面预处理、轰击离子能量、离子密度、温度、沉积时间等离子束工艺参数对单晶Si(111)表面沉积的Ti薄膜结构的影响。采用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)分析了Ti膜表面晶粒形貌，并用X射线衍射仪(XRD)和俄歇电子谱仪(AES)分析了Ti膜的结构和成分。由于残余气体的影响，Ti膜发生了不同程度的氧化，随温度升高和轰击离子强度增加氧化愈加明显。     

大功率磁控管用新型Y2Hf2O7陶瓷阴极研究

为了提高大功率磁控管的输出功率,延长其使用寿命,首次采用稀土氧化物Y2O3和过渡金属氧化物热发射测试结果显示该阴极在1300,1350,1400,1450,1500,1550,1600℃br亮度温度,300 V阳极电压下即可分别提供0.15,0.2,0.5,1.1,1.8,2.5,3.5 A/cm2的发射电流密度.利用理查森直线法求得该阴极的绝对零度逸出功为1.26 eV,理查森-道舒曼公式法求得该阴极在1450,1500,1550,1600℃br亮度温度下的有效逸出功分别为3.10,3.15,3.21,3.26 eV.寿命实验结果显示,该阴极在工作温度为1400℃br,直流负载为0.5 A/cm2的条件下,寿命超过4000 h.最后,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱分析仪、俄歇电子能谱仪以及结合氩离子刻蚀技术的深度俄歇能谱仪等分别对该阴极活性物质的分子结构,阴极表面微观形貌、元素成分及含量等进行了研究.结果表明,高温烧结合成了单一的铪酸钇物相,高温烧结过程中当一种Y3+价稀土氧化物Y2O3掺入Hf4+价的过渡金属氧化物HfO2时,会发生离子置换固溶,为了保持铪酸钇晶格的电中性,晶格中就会产生一个氧空位.当阴极在激活、老练、热发射测试时,会加速氧空位的生成,产生的氧空位越多,阴极表面导电性就会越好,这间接降低了逸出功,从而提高了阴极的热发射能力.     

基于温度的亚稳态氧化石墨烯性能

单片层氧化石墨烯由于其优异的物理化学性能,在离子和分子筛选、水脱盐和净化、气体分离、生物传感、质子导体、锂电池和超级电容等领域有巨大的潜在应用.然而普遍采用的Hummers法等化学、物理方法制备的氧化石墨烯是一种亚稳态材料.其最终形态的物理化学性能的转变与调控至关重要,亟需系统研究.本文采用恒温处理方法对氧化石墨烯亚稳态的转变进行调控,利用X射线光电子吸收谱、傅里叶红外吸收谱、扫描电子显微镜等方法检测氧化石墨烯含氧基团的含量、类型和形貌与温度的变化关系,并利用Zeta电位、紫外吸收谱、拉力测试分析温度对氧化石墨烯在转变过程中的溶液悬浮稳定性、光子能带、拉伸强度等性能的影响.所得定量测试结果发现,氧化石墨烯亚稳态的转变过程中存在环氧减少、羟基增加,以及整体含氧量下降的现象,而在此过程中氧化石墨烯的单片层形貌并无明显变化.但是这种结构的转变使得悬浮液黏稠度和亲水性大幅度增强,能带减小和拉伸强度增强效应明显.而当转变过程足够长时,氧化石墨烯的亲水性转而下降,并出现沉淀现象,表明羟基之间进一步发生了脱水转变.另外,本文还分析了恒温处理的时间、悬浮液的浓度对这种转变过程的影响.相关研究结果有利于理解亚稳态氧化石墨烯悬浮液随温度变化的性能转变,对氧化石墨烯具体应用有一定参考价值.     

低能氩离子束对多孔铝阳极氧化膜表面的刻蚀效应研究

用低能氩离子束(Ar⁺)处理了多孔铝阳极氧化膜(AAO)表面.扫描电子显微镜和原 子力显微镜结果表明，Ar⁺束刻蚀不仅可以有效地去除AAO反面阻挡层，还可使A AO表面产生多种特殊的形貌，如采用倾角入射可使其表面产生波纹，倾角入射同时旋转样品 台，可实现表面抛光.并结合Bradley和Harper提出的无定形材料表面波纹的形成和演化理论 解释了AAO表面波纹的特征. 关键词： 多孔铝阳极氧化膜 离子束刻蚀     

抗金属污染的超绝缘材料研究

使用串列加速器产生的32S离子对不同厚度的聚碳酸酯、聚脂膜进行了不同密度的辐照，并在不同温度、不同碱度和不同蚀刻时间条件下，研究了蚀刻对孔形状、孔径以及膜表面损耗等的影响.通过表面金属镀膜的方式研究了该膜的抗金属污染的绝缘性能.结果显示，其抗金属污染的绝缘性能得到了大幅度提高.     

TaC微粒对Ti-6Al-4V合金微弧氧化层结构和性能的影响

为了提高钛合金表面微弧氧化层在海洋环境中的抗腐蚀和耐磨损性能,在硅酸盐系电解液中添加不同浓度粒径在1 μm左右的TaC微粒,制备了 TaC掺杂微弧氧化层.通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线光电子能谱仪等对微弧氧化层的形貌、元素组成及其化学状态进行表征与分析,并对比评价了钛合金表面TaC掺杂微弧氧化层的厚度、表面粗糙度、...     

薄铝埋点等离子体K线光谱半定量诊断

高温等离子体系统中存在等离子体流体力学运动演化过程、离子的离化分布演化动力学过程、高剥离态离子谱发射过程及发射芬光辐射输运过程等，而且高温等离子体系统通常是非平衡系统，所以定量研究高温等离子体系统的发射X光谱和高温等离子体对X光的吸收是一个非常复杂的问题。为了模拟和解释实验测得的激光等离子体发射光谱，提出了一种薄埋点靶：直径为φ200μm厚度为0．1μm的铝点埋在20μm厚的CH膜底衬中，表面再覆盖0．1μm厚CH膜。     

钼酸根离子钝化层对氧化铁薄膜光电催化氧化水的性能影响研究（英文）

本文研究了氧化铁(α-Fe_2O_3)薄膜光阳极的合成及其光电催化分解水产氧的性能.在合成氧化铁过程中,采用原位和非原位方式引入钼酸根离子,调控氧化铁薄膜的生长模式和表面特性.实验发现原位引入钼酸根离子会显著影响氧化铁薄膜的形貌以及厚度.而非原位表面修饰钼酸根离子则会保持氧化铁的纳米棒形貌,并有效提高其光电催化分解水的性能.文章通过紫外-可见吸收光谱,透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM),莫特-肖特基测试(M-S),电化学阻抗(EIS)以及光电催化性能测试等手段对材料的结构和性能进行了研究.     

铌合金电子结构及其高温氧化行为

为了从电子层面揭示Nb合金高温氧化的物理本质,采用递归法计算了Nb合金的电子态密度、原子镶嵌能、亲和能等电子结构参数,探索Nb合金高温氧化机理.研究表明:氧在Nb中具备较高的扩散速率和溶解度,且氧与Nb较易发生反应,生成氧化物,这使Nb的抗高温氧化性较差.原子镶嵌能的计算结果表明,合金元素Ti,Si,Cr在基体中稳定性较低,易向Nb合金表面扩散,形成富Ti,Si,Cr的表层.合金表层中氧与Nb,Ti,Si,Cr间具有较大亲和性,可以生成相应的氧化物,形成对合金具有保护作用的氧化膜. 关键词： 递归法 高温氧化 Nb合金     

钼酸根离子钝化层对氧化铁薄膜光电催化氧化水的性能影响研究

本文研究了氧化铁(α-Fe₂O₃)薄膜光阳极的合成及其光电催化分解水产氧的性能. 在合成氧化铁过程中,采用原位和非原位方式引入钼酸根离子,调控氧化铁薄膜的生长模式和表面特性. 实验发现原位引入钼酸根离子会显著影响氧化铁薄膜的形貌以及厚度. 而非原位表面修饰钼酸根离子则会保持氧化铁的纳米棒形貌,并有效提高其光电催化分解水的性能. 文章通过紫外-可见吸收光谱,透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM),莫特-肖特基测试(M-S),电化学阻抗(EIS)以及光电催化性能测试等手段对材料的结构和性能进行了研究.     

Fe-Cr-Al合金氧化膜形成机理电子理论研究

通过自编软件建立了Fe-Cr-Al合金表面、氧化膜/基体界面模型,采用递归法计算了合金元素在Fe-Cr-Al合金表面、氧化膜/基体界面的环境敏感镶嵌能、亲和能、结合能、态密度等电子结构参数.从电子层次系统研究了Fe-Cr-Al合金氧化膜的形成机理、稀土元素和杂质硫对氧化膜形成过程及黏附性的影响机理.研究表明Fe-Cr-Al合金中Al的偏聚驱动力远大于Y,Cr.氧化初期氧从合金表面向合金内部扩散,合金内部Al向合金表面扩散,使合金形成富铝、氧表面层;氧与Al间的亲和力较大（亲和能低）,氧原子容易与Al结合生成Al₂O₃保护膜;合金中加入Y后,Y在合金表面偏聚,抑制Al向合金表面扩散,氧化膜的横向生长得到有效控制,从而避免氧化膜皱褶形貌的发生,提高氧化膜的黏附性;合金内部的S通过扩散汇集在基体/氧化膜界面,S使界面区原子的总能增高,总态密度降低,减小了界面的稳定性,进而削弱氧化膜与合金基体的结合力. 关键词： 电子结构 高温氧化 Fe-Cr-Al合金