严东旭
,
刘天伟
,
龙重
,
白彬
,
张鹏程
,
黄河
,
郎定木
,
王晓红
,
朱建国
材料保护
采用单一的表面改性技术难以提高贫铀钛合金(Du-Ti)的耐蚀性能.采用等离子体浸没离子注入技术依次在Du-Ti合金表面注入N和Ti,再利用非平衡脉冲磁控溅射技术制备多层Ti/,TiN,研究了膜层的形貌、结构及耐蚀性能.结果表明:膜层厚约3μm,呈柱状结构,致密,但存在一些微缺陷,膜基结合紧密;膜层出现面心立方结构的TiN和密排六方的Ti,在DU-Ti合金界面形成了少量的UO2,没有铀的氮化物;膜层耐蚀性能较基体得到较大提高;微观缺陷是TiN层局部片状脱落的主要原因,外层TiN出现片状脱落后.注入层和内层Ti/TiN多层膜仍能有效保护基体.
关键词:
等离子体浸没离子注入
,
非平衡磁控溅射
,
复合膜
,
DU-Ti合金
,
电化学腐蚀
,
耐蚀性
朱生发
,
吴艳萍
,
刘天伟
,
黄河
,
江帆
,
唐凯
,
魏强
材料热处理学报
为改善金属铀基体的抗腐蚀性能,采用非平衡磁控溅射离子镀技术在不同偏压下于金属铀表面制备CrNx薄膜。采用SEM和AFM研究了薄膜形貌和表面粗糙度,采用X射线光电子能谱研究了薄膜表面的元素分布及化学价态。试验结果表明,采用磁控溅射在较低脉冲偏压下沉积的CrNx薄膜晶粒较细小,偏压越高,表面粗糙度越大。生成的薄膜为Cr＋CrN＋Cr2N混合结构,并含有少量的Cr2O3,随着偏压的升高,金属态Cr的含量减少,而铬的氮化物的含量增加,所制备薄膜的自然腐蚀电位升高,腐蚀电流密度减小。偏压为-800 V时,所制备的薄膜具有较好的抗腐蚀性能。
关键词:
贫铀
,
非平衡磁控溅射
,
CrNx薄膜
李春伟
,
田修波
,
刘天伟
,
秦建伟
,
杨晶晶
,
巩春志
,
杨士勤
稀有金属材料与工程
高功率脉冲磁控溅射是一种制备高质量薄膜的新兴方法.在相同的平均功率下分别采用HPPMS技术和传统DCMS技术在凹槽工件表面制备了钒薄膜.对比研究了两种方法下的等离子体组成、薄膜的晶体结构、表面形貌及膜层厚度的异同.结果表明:HPPMS产生的等离子体包括Ar(1+),v(0)和相当数量的v(1+);而DCMS放电时的等离子体包括Ar(1+),V(0)和极少量的v(1+).两种方法制备的凹槽不同位置处钒薄膜相结构的变化规律大致相似.HPPMS制备的钒薄膜表面致密、平整;而DCMS制备的膜层表面出现非常锐利的尖峰且高度很高,凹槽不同位置表面状态表现出较大差异.DCMS制备的钒薄膜截面表现为疏松的柱状晶结构;而HPPMS制备的膜层也具有轻微的柱状晶结构,但结构更为致密.HPPMS时的膜层厚度小于DCMS时的膜层厚度.与凹槽工件的上表面相比,DCMS时侧壁膜层的厚度为上表面的32％,底部膜层的厚度为上表面的55％.而HPPMS时侧壁的厚度为上表面的35％,底部膜层的厚度为上表面的69％.采用HPPMS方法在凹槽工件表面获得的膜层厚度整体上表现出更好的均匀性.
关键词:
高功率脉冲磁控溅射
,
凹槽工件
,
钒薄膜
,
均匀性
,
膜厚
李春伟
,
巩春志
,
吴忠振
,
刘天伟
,
秦建伟
,
田修波
,
杨士勤
功能材料
利用高功率脉冲磁控放电等离子体注入与沉积技术制备了氧化钒薄膜,分别采用X射线衍射仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜和电化学分析仪研究了不同高压幅值对氧化钒薄膜的相结构、表面形貌、截面形貌以及耐腐蚀性能的影响。结果表明制备的氧化钒薄膜以VO2（-211）相为主,还含有少量的VO2（111）、VO（220）、VO（222）相。不同高压下氧化钒薄膜表面致密、平整,其表面粗糙度仅为几个纳米,显示出良好的表面质量。氧化钒薄膜表现出典型致密的柱状晶生长形貌,且随着高压增加,氧化钒薄膜膜层厚度有所下降。氧化钒薄膜耐腐蚀性能较纯铝基体有较大提高,腐蚀电位提高0.093V,腐蚀电流下降1～2个数量级;当高压为-15kV时,氧化钒薄膜腐蚀电位最高,腐蚀电流最低,表现出最佳的耐蚀性能。
关键词:
高功率脉冲磁控放电
,
等离子体离子注入与沉积
,
氧化钒薄膜
,
高压
,
耐腐蚀性
黄火根
,
徐宏扬
,
张鹏国
,
王英敏
,
柯海波
,
张培
,
刘天伟
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00275
基于共晶法则在U-Cr体系中深共晶点U81Cr19靠Cr一侧设计系列二元合金。在甩带条件下,合金形成单一的非晶相, 其初始晶化温度Tx接近700 K,约化晶化温度Trx接近0.6。U-Cr体系的强非晶形成能力不符合在热力学、动力学和结构密堆角度上的预测,显示出一定的反常性,为进一步认识锕系非晶提供了潜在的基础模型体系。
关键词:
非晶合金
,
铀合金
,
非晶形成能力
,
快速凝固
李春伟
,
田修波
,
刘天伟
,
秦建伟
,
巩春志
,
杨士勤
稀有金属材料与工程
采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术,在铝合金基体上制备V薄膜.研究溅射气压对V薄膜相结构、表面形貌及摩擦学性能的影响.结果表明:不同气压下制备的V薄膜中的V相仅沿(111)晶面生长,其衍射峰强度先增强后减弱,当气压为0.5 Pa时,衍射峰最强且择优取向最明显；同时,V薄膜表面质量最好,其表面粗糙度最小仅为0.267 nm.室温下V薄膜样品的耐磨性能与基体相比有大幅提高,当气压为0.5 Pa时,摩擦系数可由基体的0.57下降到0.28,磨痕表面无明显的剥落迹象,表现出最佳的摩擦磨损性能.经过200和300℃加热处理后的V薄膜样品的摩擦系数与基体相比具有稳定的低值,这是由于表面氧化造成的.
关键词:
高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)
,
V薄膜
,
溅射气压
,
摩擦系数
,
退火
朱生发
,
吴艳萍
,
刘天伟
,
杨锁龙
,
唐凯
,
魏强
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2012.00603
金属铀的化学性质十分活泼, 极易发生氧化腐蚀. 为改善基体的抗腐蚀性能, 采用非平衡磁控溅射技术在金属铀表面制备了不同氮含量的CrNx薄膜. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射技术(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、动电位极化曲线, 分别研究了薄膜形貌、物相结构、表面元素化学价态及抗腐蚀性能. 结果表明, 当氮流量为10 sccm时薄膜主要为体心立方的α-Cr, 随氮流量的增大, 薄膜转化为六方Cr2N和立方CrN结构, 其择优取向由Cr(110)转化为Cr2N(111)及CrN(200), 金属态Cr的含量逐渐减少, 氮化态Cr的含量增多, Cr2p3/2的结合能峰位逐渐向高结合能方向移动. CrNx薄膜呈纤维状结构, 当氮流量增大到30 sccm时, 生成了Cr2N的密排结构, 有效改善了薄膜的致密性. 在金属铀表面制备CrNx薄膜后, 自然腐蚀电位增大, 腐蚀电流密度降低, 当氮流量增大到30 sccm时, 薄膜的自然腐蚀电位提高了近550 mV左右, 腐蚀电流密度降低约两个数量级, 有效改善了贫铀表面的抗腐蚀性能.
关键词:
贫铀; 非平衡磁控溅射; CrNx薄膜; 氮流量; 腐蚀性能
刘天伟
,
鲜晓斌
,
武胜
,
董闯
稀有金属材料与工程
不同偏压下利用多弧离子镀技术在U基体上制备了TiN薄膜.利用X射线衍射(XRD)分析了薄膜的微观组织结构,用扫描电镜(SEM)观察其表面形貌.结果表明:所得薄膜为单一TiN结构,薄膜表面平整、致密,但局部仍存在大颗粒.摩擦磨损实验测定了薄膜的磨损性能.随偏压的上升,摩擦系数由0.421变为0.401.同时利用X射线光电子能谱分析仪(XPS)对湿热腐蚀20 d后的样品进行了分析,并利用电化学极化实验在0.5μg/g Cl-溶液中测试了基体及薄膜耐蚀性能.结果表明:TiN涂层提高了贫铀的抗腐蚀性能.
关键词:
多弧离子镀
,
铀
,
TiN
,
偏压
黄火根
,
刘天伟
,
陈亮
,
张志
稀有金属材料与工程
针对Ti36Zr40Ni20Pd4合金用X射线衍射仪和气固反应系统研究了其吸铸之前的晶体结构与吸氘特性.结果表明,吸铸前Ti36Zr40Ni20Pd4合金母锭形成了配位数为14的MgZn2结构的简单六方C14 Laves相,晶格常数a=0.5287 nm与c=0.8610 nm.简单活化后,该合金可在室温下大量吸氘,浓度达到10.96 mmol·D2/g·M(D2指氘分子,M指合金).经过一次吸放氘循环后,吸氘动力学显著提高,吸氘速率常数达到0.015 s-1.相对于成分相同的准晶相,Laves相Ti36Zr40Ni20Pd4合金吸氘较慢,但吸氘量相近,具有一定的储氢前景.
关键词:
储氢合金
,
Laves相
,
Ti-Zr-Ni-Pd合金
,
氢同位素
黄河
,
白彬
,
赖新春
,
刘天伟
,
严东旭
,
龙重
材料保护
为了改善金属铀的摩擦磨损和抗腐蚀性能,采用等离子体浸没离子注入沉积(PIII&D)技术在铀表面氮化,再沉积Ti/TiN多层膜.利用扫描电镜和X射线衍射分析了薄膜的形貌和组织结构;对薄膜的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能进行了测试.结果表明:薄膜表面致密,界面晶粒柱状生长方式被阻断,晶粒细化;薄膜为Ti和TiN的双相结构,衍射谱中出现了UO_2和U_2N_3的衍射峰;薄膜大大提高了铀基体的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能,调制周期对薄膜性能的影响较大.
关键词:
氮化
,
Ti/TiN多层膜
,
等离子体浸没离子注入沉积
,
铀
,
性能
