激光熔敷镍石墨烯立方氮化硼涂层的耐磨性能

在AISI 4140基体上采用预置材料激光熔敷的方法制备了镍石墨烯立方氮化硼(Ni-Graphene-CBN)复合材料涂层。X射线衍射(XRD)和Raman测试证明了石墨烯和CBN存在于所制备的涂层材料中。扫描电镜(SEM)图片给出了所制备的复合材料涂层的表面和断面形貌。进行了复合材料涂层的纳米机械性能和耐磨性的测试。测试结果表明:随着CBN含量的增加,复合涂层的硬度及弹性模量相应提高,分别由4.3 GPa提高到6.2 GPa和101 GPa提高到140 GPa; 同时其耐磨性也有明显改善,6% CBN含量的涂层摩擦系数由基体材料的0.2降低到0.15,最大磨损量降到基体磨损量的一半。     

用脉冲紫外激光预处理提高刀具的金刚石涂层的附着强度

采用脉冲紫外激光（XeCl，308nm）表面消融预处理方法以硬质合金为衬底制备了金刚石涂层刀具。利用压痕法对涂层结合强度进行了测试，得到了最佳预处理工艺条件。采用碳化硅增强铝合金材料对制备的金刚石涂层刀具进行了实际切削性能实验。实验结果表明:脉冲紫外激光表面消融预处理方法的采用对刀具的金刚石薄膜涂层附着强度的提高有很大的帮助。     

PDMS改性环氧树脂/Sm2O3复合涂层的近红外光谱及疏水性研究

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性环氧树脂(HYSZ)为粘合剂,Sm₂O₃为功能颜料,纳米SiO₂为微纳结构改性剂,制备得到了一种同时具有良好疏水性能和附着力的近红外吸收涂层。系统分析了PDMS和HYSZ质量比、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)添加量、总填料添加量、 Sm₂O₃和纳米SiO₂质量比对涂层性能的影响。结果表明：PDMS改性可明显降低涂层的表面能,从而使涂层的疏水性得到明显增强。利用DOP强化涂层韧性和微观搭桥作用可增强涂层整体性,从而可明显提高涂层的附着力和近红外吸收性能。涂层的表面粗糙度可随总填料添加量的增加而明显升高,进而可使涂层表现出更优的疏水性能。当涂层中PDMS和HYSZ质量比、 DOP添加量、总填料添加量、 Sm₂O₃和纳米SiO₂质量比分别为1∶9, 20%, 50%和5.5∶4.5时,涂层同时具有良好的近红外低反射率(59.1%)、疏水性能(水接触角为137°)及附着力...     

用脉冲紫外激光预处理提高刀具的金刚石涂层的附着强度

 采用脉冲紫外激光（XeCl，308nm）表面消融预处理方法以硬质合金为衬底制备了金刚石涂层刀具。利用压痕法对涂层结合强度进行了测试，得到了最佳预处理工艺条件。采用碳化硅增强铝合金材料对制备的金刚石涂层刀具进行了实际切削性能实验。实验结果表明：脉冲紫外激光表面消融预处理方法的采用对刀具的金刚石薄膜涂层附着强度的提高有很大的帮助。     

新型代金装饰材料氮化钛的研制

氮化钛是一种新型的多功能材料,它的熔点高、硬度大、摩擦系数小,是热和电的良导体和超导体.因此,氮化钛不仅是重要的耐热材料和耐磨材料(常用作硬质合金刀具的表面涂层),而且利用其良好的导电性能[1],可制作薄膜电阻.尤其引人注目的是,氮化钛涂层及其烧结体具有令人满意的金黄色,可作为代金装饰材料[2-4],在表壳及陶瓷制品表面进行代金装饰.目前,国际上代金装饰技术发展相当快,氮化钛在这方面的应用具有十分广阔的前景.这不仅因为氮化钛涂层价格低廉,而且还由于它在耐刻蚀、耐磨损等性能方面部胜过真金涂层.因此,对氮化钛的研究具有重要的…     

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。     

快冷熔覆法原位合成大厚度铁基非晶复合涂层的研究

通过水冷提高凝固速率及降低基体金属对熔覆层的稀释,采用改进的钨极惰性气体氩弧熔覆的方法,原位制备了大厚度(1—5 mm)Fe基非晶/纳米晶复合涂层.利用X射线衍射,光学显微镜和透射电子显微镜对涂层成分和组织进行分析,并测试了涂层的显微硬度.结果表明,采用快冷熔覆的方法可以制备出含有50%以上非晶含量的非晶/纳米晶复合涂层,涂层内纳米晶颗粒表面被非晶过渡层包覆.较厚涂层的显微硬度达到1600HV_0.3,与基体为冶金连接,有良好的结合强度及耐磨性.非晶/纳米晶复合结构使得涂层与基体之间的过渡区具备较强的弹塑性,提高了涂层的抗冲击性. 最后重点讨论了微观结构和性能之间的内在联系,涂层内非晶相与纳米晶相的协同作用是造成涂层高硬度的主要原因. 关键词： 非晶 涂层 熔覆 显微硬度     

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。     

Structural,elastic, and vibrational properties of phase H:A first-principles simulation

Phase H(MgSiO_4H_2), one of the dense hydrous magnesium silicates(DHMSs), is supposed to be vital to transporting water into the lower mantle. Here the crystal structure, elasticity and Raman vibrational properties of the two possible structures of phase H with Pm and P2/m symmetry under high pressures are evaluated by first-principles simulations. The cell parameters, elastic and Raman vibrational properties of the Pm symmetry become the same as the P2/m symmetry at～ 30 GPa. The symmetrization of hydrogen bonds of the Pm symmetry at ～ 30 GPa results in this structural transformation from Pm to P2/m. Seismic wave velocities of phase H are calculated in a range from 0 GPa to 100 GPa and the results testify the existence and stability of phase H in the lower mantle. The azimuthal anisotropies for phase H are A_(P0)= 14.7%,A_(S0)= 21.2%(P2/m symmetry) and A_(P0)= 16.4%, A_(S0)= 27.1%(Pm symmetry) at 0 GPa, and increase to A_(P30)= 17.9%,A_(S30)= 40.0%(P2/m symmetry) and A_(P30)= 19.2%, A_(S30)= 37.8%(Pm symmetry) at 30 GPa. The maximum V P direction for phase H is [101] and the minimum direction is [110]. The anisotropic results of seismic wave velocities imply that phase H might be a source of seismic anisotropy in the lower mantle. Furthermore, Raman vibrational modes are analyzed to figure out the effect of symmetrization of hydrogen bonds on Raman vibrational pattern and the dependence of Raman spectrum on pressure. Our results may lead to an in-depth understanding of the stability of phase H in the mantle.     

偏二甲肼在氟化镁涂层表面的吸附与反应

研究了偏二甲肼在氟化镁涂层表面的吸附和化学反应情况.首先用液相或气相偏二甲肼沾染氟化镁涂层表面,再将涂层置于真空环境足够长时间,然后通过对比沾染前、后涂层表面的红外吸收光谱、X射线光电子能谱和漫反射率,了解涂层表面的吸附状况和性能变化.实验表明,覆盖于氟化镁涂层表面的偏二甲肼液膜分子,在真空环境下充分脱附的时间约为2h,充分脱附后的涂层表面只有单层化学吸附存在,其质量密度约为27ng/cm2,实验后氟化镁涂层表面的漫反射率下降了10%～15%;在-10℃的偏二甲肼饱和蒸气中沾染10min后,氟化镁涂层表面的原子组成和漫反射率变化很小,红外吸收光谱也没有偏二甲肼特征峰出现.     

科学家研制成地球上最黑暗物质

位于伦敦的英国国家物理实验室的科学家研制成一种超黑涂层 ,该涂层能比普通采用的黑色颜料反射的光减小 1 0倍。取名为NPLSuperBlack的涂层可使入射的可见光谱光线反射 0 .3 % ,作为比较 ,高品质黑色颜料的反射率为 2 .5 % ,而由铬氮化物制成的涂层 0 6%的反射率迄今为止被认为是反射率最小的。NPLSuperBlack涂层由镍 -磷合金层和锌层组成 ,其整个表面布满微型凹坑 ,正是这些凹坑才使涂层具有如此低的反射率。同时 ,如果光线以一定角度入射到NPLSuperBlack涂层的表面上 ,其消光或吸收光线的效率特别高。科学家指出 ,新工艺可应用于…     

压力下CaN_2结构稳定性和电子结构的第一性原理研究

通过运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合广义梯度近似对压力下CaN_2的结构稳定性和电子结构进行了理论研究.对结构稳定性的研究表明,ZnCl_2型结构是CaN_2在环境压力下最稳定的结构,而实验上观察到的CaC_2-I型结构是CaN_2高压下(8.7 GPa)的稳定性结构.在50 GPa的压力范围内,CaN_2将发生从ZnCl_2型结构到ThC_2型结构再到CaC_2-I型结构的两次压致结构相变,其相变压力分别为0.81 GPa和8.77 GPa.而对电子结构的研究表明ZnCl_2型、ThC_2型和CaC_2-I型三种结构的CaN_2都表现出了金属特征,三种结构CaN_2当中Ca-N键的离子-共价性特征和N原子间的N=N双键特征得到了确认.     

占空比对微球a-C:H薄膜制备的影响

采用低压等离子体化学气相沉积方法（LPPCVD）,以反式二丁烯（T₂B）和氢气（H₂）为工作气体,利用间歇跳动模式在微球表面制备30 μm厚a-C:H涂层.利用原子力显微镜（AFM）和X射线照相技术对涂层表面形貌及壁厚均匀性进行表征,结果表明：随占空比减小,制备出的微球a-C:H薄膜表面粗糙度呈下降趋势,而壁厚均匀性随占空比的减小变化不明显;当占空比为1/5时,在直径为（280±50） μm 的聚乙烯醇-聚苯乙烯（PVA-PS）双层球表面制备出30 μm厚的a-C:H涂层,表面均方根粗糙度（RMS）低于30 nm;占空比为1/7时,不能维持微球的稳定跳动. 关键词： 微球 a-C:H薄膜 粗糙度 壁厚均匀性     

磁过滤阴极真空弧技术制备厚且韧TiN涂层

极端服役条件的出现对涡轮喷气发动机压气机叶片防护涂层提出了越来越高的性能要求,具备厚且韧,同时满足结合力高且耐磨性好的硬质涂层是未来极端服役环境下的潜在涂层.本文利用磁过滤阴极真空弧技术在304L不锈钢基底上成功地沉积了厚且韧的TiN硬质涂层,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对涂层的形貌、结构和性能进行了研究.实验结果表明:沉积过程中,对TiN涂层进行周期性地高能离子轰击处理,能够实现TiN大晶粒抑制,降低涂层内应力,使TiN涂层实现连续生长,涂层的厚度可达到50μm,沉积速率接近0.2μm/min;同时控制N_2气流量不变生成稳定的非化学计量TiN_x,使TiN涂层具有一定的韧性.制备的TiN涂层属于超硬涂层,硬度和弹性模量最高分别可达到38.24和386.53 GPa;TiN涂层的结合力良好,压痕无剥落形貌和径向裂纹,涂层的韧性优良;TiN涂层的H/E~*和H~3/E~(*2)值最高可达到0.0989和0.3742;厚且韧的TiN硬质涂层表现出优良的耐磨性,摩擦系数最低为0.26.     

2A02铝合金中强激光冲击诱导的位错组态分析

利用输出波长为1064 nm、脉冲宽度为20 ns的钕玻璃YAG激光器,对2A02铝合金进行了表面冲击强化试验.测定了激光冲击后材料的表面硬度和残余应力,用快速傅里叶逆变换(IFFT)方法分析了铝合金激光冲击诱导的晶内亚结构及其演变行为.结果表明,激光冲击强化可使2A02铝合金表面硬度提高50%以上,残余压应力达到12...     

PbFe_(12)O_(19)在高压下的结构行为（英文）

用原位角散X射线衍射实验装置研究了PbFe12O19在55.3GPa压力以下的结构行为。通过拟合29.2GPa以下的晶格参数随压力的变化得到线性压缩率Ba0=997(38)GPa,Bc0=556(22)GPa和体弹模量B0=254(8)GPa。线性压缩率的各向异性可归因于PbFe12O19的层状堆垛结构,其较大的体弹模量可归因于致密的原子排列和较低的c/2a比。另外,在42.7GPa以上常压结构演变为另一种结构,卸压至32.3GPa以下时恢复到原来结构。     

疏水-超疏水组合表面倾斜管外混合蒸气冷凝过程

本文在铜管外制备疏水超疏水组合表面,控制铜管和重力方向的倾角为0°、30°、45°、60°,利用高速摄像系统研究混合蒸气冷凝过程中表面润湿性和重力的协同调控机制,观测了液滴的动态特性,测量了组合表面上混合蒸气传热性能.结果表明:倾角增大,组合表面上的冷凝液滴会偏离重力方向沿着疏水环向下冲刷;倾角60°时,疏水区域的液滴会合并到相邻的上下超疏水区域;和亲水光滑铜管相比,组合表面上含不凝气30%的混合水蒸气冷凝传热随倾角度增加先下降、之后保持不变、最后升高,分别提高50%～65%(竖直)、35%～55%(倾角30°和45°)、45%～55%(倾角60°)。     

空间用SiC反射镜表面改性的性能和可靠性评估

根据空间应用项目需求,采用等离子辅助电子束蒸发方法对RB-SiC基底进行了表面改性,并对表面改性的性能和可靠性进行了相关评估.经测试,改性后RB-SiC基底表面粗糙度(rms)降低到0.632 nm;散射系数降低到2.81%,500～1 000 nm范围的平均反射率提高到97.05%,已经接近于抛光良好的微晶玻璃的水平;改性涂层温度稳定性高,与基底结合牢固;加工后,面形精度达到0.119λ(PV)和0.014λ(rms),λ=632.8 nm.评估结果表明,这种SiC基底表面改性的工艺是可靠的,其光学性能满足空间高质量光学系统的要求,适宜空间环境应用.     

铸态AZ31镁合金强流脉冲离子束改性

利用强流脉冲离子束（C+,H+）对变形镁合金AZ31的压铸件靶材分别进行1,5,10,20,30,50和100次辐照实验,分析辐照前后表面形貌和相组成,并检测辐照表面及横截面沿深度方向显微硬度。结果表明:HIPIB辐照次数对靶材形貌影响较大,多次辐照使靶材熔坑呈周期性变化趋势;-Mg17Al12相弥散分布于-Mg相中。1～30次辐照,表面显微硬度提高,其主要原因为晶粒细化及微应变导致的晶体缺陷;30～50次辐照,显微硬度显著降低,其原因在于晶体缺陷的演变,如位错移动导致的小角度晶界形成,甚至出现回复再结晶过程;50～100次辐照表面显微硬度略有降低,其原因在于辐照表面组织结构及热力学行为达到稳定态。辐照效应形成冲击应力波导致长程硬化,20次辐照的横截面显微硬度在距表层30 m和240 m处分别达到极大值1.0 GPa和1.3 GPa。     

CaF2衍射光学元件的金刚石车削工艺优化

为了提高单点金刚石车削CaF2衍射光学元件(DOE)的表面质量和衍射效率,首先基于Beckman标量散射理论和有效面积法,建立了表面粗糙度误差和表面轮廓误差对衍射效率影响的数学模型.然后,结合CaF2的车削特性和DOE的结构特点,优化了CaF2 DOE的车削模型.同时,给出了不同工艺条件下半圆金刚石刀具的最佳车削位置和最优刀具半径,实现了对CaF2 DOE表面粗糙度的控制.最后,在该优化模型的指导下,获得了表面粗糙度为3.4 nm、阴影区域宽度为28.7μm的高表面质量的CaF2 DOE,验证了所提优化车削模型的可靠性.所提车削模型对提高包含CaF2 DOE折-衍混合光学系统的成像质量具有重要意义.