刘学杰
,
马琴芳
,
董海宽
,
孙士阳
,
任元
,
冯秀娟
材料导报
为了深入了解Ti-Si-N纳米复合表面的力学性能,尝试采用有限元方法对纳米压痕测量的加一卸载过程进行了模拟.详细介绍了该三维有限元仿真过程的各个细节,包括对标准Berkovieh压头的建模和相关参数的确定,以及对Ti-Si-N表面模型边界条件、压头与表面接触方式和加一卸栽方式的处理.采用有限元的非线性算法对一个Ti-Si-N表面纳米压痕测量的实验曲线进行了拟合.通过有限元仿真得到了Ti-Si-N样品的屈服极限和应力-应变关系.该研究表明,采用有限元仿真与纳米压痕测量相结合是研究纳米复合表面非线性塑性性能的有效方式.
关键词:
纳米压痕
,
有限元仿真
,
屈服极限
,
载荷-位移曲线
刘学杰
,
洪超
,
姜永军
,
孙士阳
表面技术
首次应用修正嵌入原子法(MEAM)以及动力学蒙特卡洛方法(KMC)对Ti-Si-N薄膜的生长过程进行了计算机仿真模拟.在合理选择势函数及MEAM各项参数的基础上,利用编程软件仿真在不同基底温度下的薄膜生长过程.与采用传统简单的Mouse势进行模拟的结果相比,这种新方法的模拟结果更加准确,与实验结果更加吻合.仿真结果表明:基底温度对Ti-Si-N薄膜的形成过程有着直接的影响,当基底温度为800 K时,岛所形成的形貌最为理想,缺陷率最低.
关键词:
Ti-Si-N薄膜
,
薄膜生长
,
计算机模拟
,
MEAM势
张安明
,
李玉阁
,
尚海龙
,
马冰洋
,
孙士阳
,
李戈扬
稀有金属材料与工程
通过磁控共溅射方法制备了一系列不同Ti含量的Cu-Ti合金薄膜,采用EDS、XRD、TEM、AFM和纳米力学探针表征了薄膜的微结构和力学性能,研究了化合物对超过饱和固溶薄膜的强化作用.结果表明,由于溅射粒子的高分散性和薄膜生长的高非平衡性,Cu-Ti薄膜形成了超过饱和固溶体,晶格的剧烈畸变使Cu固溶体晶粒迅速细化.随Ti含量的增加,薄膜中产生高分散的细小CuTix化合物,并逐步形成Cu超过饱和固溶体纳米晶和细小化合物分布于非晶基体中的结构.与微结构的变化相应,薄膜的硬度随Ti含量的增加持续提高,并在含21.4％Ti(原子分数)时达到8.7GPa的最高值.高分散金属间化合物的存在是Cu-Ti合金薄膜在形成非晶结构后硬度得以继续提高的原因.
关键词:
铜合会薄膜
,
超过饱和固溶体
,
金属间化合物
,
微结构
,
力学性能
刘学杰
,
任元
,
孙士阳
,
谭心
,
贾慧灵
材料导报
为了准确地实现Ti-Si-N纳米复合薄膜生长过程动力学蒙特卡罗(KMC)仿真,采用简单原子之间的有效势拟合了第一性原理计算单粒子在TiN(001)表面的吸附作用和迁移行为.通过计算分别获得Ti、Si、N单粒子沉积在TiN(001)表面有效势的计算参数a、r0和u0.Ti、Si、N单粒子在TiN(001)表面吸附能和迁移激活能拟合相对误差均小于5％,Ti、Si、N单粒子在TiN(001)表面绕2N2Ti岛迁移激活能相对误差小于10％.对势Morse势可以描述简单键性的作用力,对于较复杂的键性其计算原子之间相互作用的准确度降低.
关键词:
复合材料
,
有效作用势
,
Ti-Si-N薄膜
,
势能面
,
拟合
任元
,
刘学杰
,
谭心
,
郭金鸽
,
孙士阳
材料导报
综述了Ti-Si-N超硬纳米复合薄膜结构形式的研究进展.介绍了研究者对Si原子在Ti-Si-N中形成的晶界是否为晶态的认识与研究,阐述了Si原子在Ti-Si-N中所形成的界面结构形式的研究现状以及Ti-Si-N薄膜沉积过程中的形成机制,并展望了Ti-Si-N超硬纳米复合薄膜今后的研究方向.
关键词:
Ti-Si-N薄膜
,
纳米复合结构
,
界面结构
尚海龙
,
沈洁
,
杨铎
,
孙士阳
,
李戈扬
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00562
采用Al和TiC靶通过磁控共溅射方法制备了Ti:C≈1的不同Ti和C含量的铝基复合薄膜,研究了Ti和C含量对薄膜微观结构和力学性能的影响.结果表明:Ti和C的共同加入使复合薄膜形成了同时具有置换固溶和间隙固溶特征的“双超”过饱和固溶体,复合薄膜的晶粒尺寸在较低的溶质含量下就迅速减小到100 nm以下,并随溶质含量的增加继续减小.相应地,薄膜的硬度也从纯Al的1.3 GPa迅速提高,在含0.6％(Ti,C)时可达到2.1 GPa,并在含6.4％(Ti,C)时达到最高值7.0 GPa.随溶质含量的进一步提高,复合薄膜逐渐呈现非晶态,硬度也略有降低.研究结果显示了Ti和C双超过饱和固溶对铝基薄膜具有显著的晶粒细化作用和强化效果.
关键词:
铝基复合薄膜
,
微结构
,
过饱和固溶
,
力学性能
,
磁控溅射
陈凡
,
石恺成
,
孙士阳
,
赵博文
,
尚海龙
,
李戈扬
无机材料学报
doi:10.15541/jim20150497
针对Al熔液在850℃以下不润湿Al2O3而难以直接钎焊的困难,本工作研究了溅射Al对Al2O3的“润湿”作用,提出了一种采用溅射Al基薄膜作为钎料直接钎焊Al2O3的方法.结果表明,这种方法可以在不满足熔态Al润湿条件的680℃实现Al和Al-Cu合金对Al2O3的直接真空钎焊,并且仅需0.1 Pa的真空度.所获得的Al/Al2O3的接头剪切强度达到115MPa,Al-1.6at％Cu合金钎焊接头的剪切强度可提高到163MPa,当钎料中的Cu含量提高至14.3at％后,钎焊接头中焊缝与陶瓷界面产生Cu的偏聚,接头的剪切强度因界面断裂降低为127MPa.并对这种不基于金属熔态润湿钎焊方法的原理进行了分析讨论.
关键词:
钎焊
,
润湿性
,
Al2O3
,
接头强度
,
Al合金
