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镍钛合金表面锆膜磁控溅射制备与组织结构研究

吉宏林 , 储成林 , 王如萌 , 张旭海 , 张文艳 , 董寅生 , 郭超 , 盛晓波 , 林萍华 , 朱剑豪

通过直流平衡磁控溅射法在NiTi形状记忆合金基底上制备纯Zr膜,并采用SEM、XRD、XPS等对Zr膜的组织结构进行研究.结果表明:Zr膜具有晶带T型结构,组织保持细小致密的纤维状特征,没有空洞和锥状形态,表面平整,与基体结合良好;膜和其块体Zr靶材晶体结构一致,出现少量的生物惰性ZrO2陶瓷相.最后,对磁控溅射沉积Zr膜的机制进行了探讨.

关键词: NiTi形状记忆合金 , 磁控溅射 , Zr , 膜 , 表面改性

不同掺Ag含量下高温(800℃)沉积CrN/Ag涂层的组织结构及其性能

张旭海 , 巫亮 , 曾宇乔 , 李凡 , 徐笑 , 李想 , 武小冕 , 蒋建清

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.13.021

为研究高温下掺入Ag的CrN涂层的组织性能,在沉积温度为800℃的条件下采用直流反应磁控溅射技术制备CrN/Ag硬质涂层.采用扫描电镜(SEM)、EDS能谱仪、X射线衍射(XRD)和维氏硬度计,综合分析了800℃沉积温度下,对不同Ag掺杂情况下CrN/Ag涂层的组织结构和性能特点,以及700℃热处理工艺对其的影响.结果表明,Ag添加导致CrN晶相生长由(200)择优取向向无择优取向转变,并使得CrN/Ag涂层表面粗糙化;少量Ag(7％(原子分数))添加可提高涂层硬度,过多Ag(21％(原子分数))添加明显降低涂层硬度;高温热处理(700℃/1h)后,纯CrN涂层的氧化并不明显,但是,随Ag含量增加,涂层氧化程度逐渐增加,且在高Ag(21％(原子分数))涂层中Ag溢出现象显著;涂层氧化及Ag溢出导致涂层硬度显著降低.

关键词: CrN/Ag涂层 , 磁控溅射 , 热处理 , 氧化 , 硬度 , Ag溢出

金属玻璃脱合金制备高催化活性的Pd基多元纳米多孔金属

曾宇乔 , 董小真 , 杨春雷 , 陈庐阳 , 陈明伟 , 井上明久 , 张旭海 , 蒋建清

稀有金属材料与工程

为获得具有高催化活性的多元掺杂纳米多孔Pd,将Pd20Ni60P20金属玻璃作为预合金,在H2SO4+H3PO4混合酸溶液中以不同过电位进行电化学脱合金处理,制得Ni和P共掺的Pd基多元纳米多孔金属.该多孔金属的成分和孔径均可通过过电位进行调节.与市售碳负载的纳米Pd催化剂相比,临界电位下脱合金获得的Pd基纳米多孔金属在对甲酸的催化中表现出了更高的催化活性.

关键词: 金属玻璃 , 纳米多孔金属 , 脱合金

改良电沉积法制备硝酸根高敏传感铜簇

崔志强 , 项桦 , 董承浩 , 保国强 , 张旭海 , 曾宇乔 , 蒋建清

功能材料 doi:10.3969/ji.ssn1.001-97312.0151.70.28

溶液中硝酸根的检测是生态环境保护中亟待解决的首要问题。用氢气泡模板法通过调节沉积时间制备出了系列对硝酸根具有良好电化学传感作用的高密度纳米铜簇材料。通过能谱分析、扫描电镜观察和电化学性能测试对该系列纳米铜簇的成分、相结构、形貌和催化性能进行了测定。研究结果表明，沉积时间是影响纳米铜簇材料传感性能的重要因素。通过优化沉积时间，可以获得纳米枝晶和大量纳米颗粒复合的结构，该结构对硝酸根具有较强的传感信号，且在00．3～15． mmol／L 的 NO3－1浓度范围内还原峰电流密度与硝酸根离子浓度成线性关系。

关键词: 纳米铜簇 , 氢气泡模板法 , 硝酸根 , 传感 , 催化

层厚比对磁控溅射Cr/CrN多层涂层组织和性能的影响

谈淑咏 , 吴湘君 , 张旭海 , 张炎 , 蒋建清 , 朱雪锋 , 江先彪

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.11.005

在超高真空磁控溅射仪上,制备了一系列具有相同调制周期不同层厚比的Cr/CrN涂层.用X射线衍射仪分析了涂层的相组成,通过扫描电镜观察了涂层形貌,采用显微硬度计测试了涂层硬度,在划痕仪上确定涂层和基体间的结合力,并利用磨损仪测量涂层的摩擦磨损性能.结果表明:调制周期为400nm时,当层厚比由2.0减小到0.2,Cr/CrN多层涂层始终由Cr和CrN两相组成,涂层择优取向为CrN(200),且涂层变得愈加致密,硬度从1550HV增大到2300HV,磨损率从2.4×10-8mm3·N-1·m-1减小为0.6×10-8mm3·N-1·m-1,涂层和基体结合性能优良.

关键词: Cr/CrN多层涂层 , 层厚比 , 硬度 , 磨损率

无定型CNx超硬薄膜的生长过程研究

王继刚 , 李红 , 张旭海 , 李凡 , 蒋建清

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2007.04.010

利用直流磁控溅射方法,在高纯石墨衬底上沉积制备碳氮薄膜.借助于SEM对溅射沉积的碳氮薄膜微观形貌进行观察,并对碳氮薄膜的生长过程进行研究.结果表明:沉积所得的碳氮薄膜为无定型结构,且由大量的团簇所组成.在碳氮薄膜的形成过程中,先是在某些局部位置优先形成突起,继而延伸发展成棒状或纤维状结构,并桥联于相邻的CNx团簇间,伴随着这些桥联结构在径向、轴向的扩展,逐渐演变成新的团簇,并毗连成膜;同时,又不断衍生出新的突起,如此反复,实现了碳氮薄膜的持续增厚或生长.

关键词: CNx薄膜 , 磁控溅射 , 生长 , 突起

CrCuN薄膜择优取向与价电子结构的关系研究

谈淑咏 , 张旭海 , 张炎 , 蒋建清

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.22.019

基于固体和分子经验电子理论(EET)计算了CrN和Cu的价电子结构及晶面电子密度的变化,分析了CrCuN纳米复合膜择优取向与价电子结构的关系。计算结果显示,CrN(100)/Cu(111)具有较低的电子密度差,薄膜中易存在此种界面结构。当薄膜中 Cu含量较多时,Cu 易于(111)择优生长,而 CrN 则按(100)CrN/(111)Cu 位向关系在其表面形核,从而有助于CrCuN薄膜中CrN[200]取向的增强。该计算结果与实验事实相符合,为Cr-N基纳米复合膜的微结构研究和设计提供了新思路。

关键词: EET , CrCuN 纳米复合膜 , 界面电子密度差 , 择优取向

金属玻璃脱合金制备高催化性能的多元掺杂纳米多孔Pd

张旭海 , 董小真 , 杨春雷 , 曾宇乔 , 蒋建清

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.24.024

为获得具有高催化活性的多元掺杂纳米多孔Pd,将 Pd10 Ni50 Co20 P16 B4金属玻璃作为预合金,分别在 H2 SO4+H3 PO4酸溶液和 NaCl 盐溶液中以不同过电位,进行了电化学脱合金处理。在酸溶液中,制得了Ni、Co和P 共掺的Pd纳米多孔金属材料。该多孔金属具有三维连通的纳米多孔结构,在对甲酸的催化中表现出了良好的催化活性。与市售碳负载的纳米Pd催化剂相比,在Ni、Co 和 P 共掺的纳米多孔 Pd 催化条件下,甲酸的氧化电位发生了显著负移。在 NaCl溶液中,Pd10 Ni50 Co20 P16 B4金属玻璃脱合金后不能获得具有高催化活性的纳米多孔结构。

关键词: 金属玻璃 , 脱合金 , 纳米多孔金属 , Pd 催化剂 , 甲酸催化

磁控溅射法制备CNx薄膜及其结构表征

王继刚 , 李红 , 张旭海 , 李凡 , 蒋建清

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2006.07.003

以Ar/N2混合气体作为溅射气体,利用直流磁控溅射的方法制备子碳氮薄膜.利用X射线衍射和红外光谱对碳氮薄膜进行了结构分析.IR光谱证实了薄膜中碳氮化合物的形成,而XRD的检测结果表明,类石墨相g-C3N4是碳氮薄膜中的主要成分,同时有极少量的β-C3N4晶相生成.同时发现,Ar/N2溅射气体的分压对获取β-CsN4有着明显的影响.本实验中,当N2体积分数为33%,碳氮薄膜中β-C3N4晶相的含量最高.

关键词: 碳化氮 , 薄膜 , 磁控溅射 , 结构表征

热处理对TiAlCN涂层组织和性能的影响

张旭海 , 陈倩栎 , 蒋建清 , 方峰 , 江静华 , 曾宇乔

材料热处理学报

在Ar气条件下,对反应磁控溅射法制备的TiAlCN涂层进行500～1100℃热处理.采用XRD、Raman和DSC,研究不同热处理温度下涂层微观结构的变化,利用显微硬度计和划痕仪研究热处理对涂层性能的影响.结果表明,经600～800℃热处理后,涂层非晶碳相明显增加,使涂层形成纳米复合结构,这导致显微硬度显著增加,膜基结合性能增加;在900～1100℃热处理后,由于涂层中六方AlN相的析出,导致涂层显微硬度急剧下降,且韧性下降.

关键词: TIAlCN , 热处理 , 硬度

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