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PECVD法制备类金刚石薄膜的摩擦学性能

王庆良孙彦敏张磊

材料研究学报

采用射频等离子体增强化学气相沉积法(rf--PECVD), 在45钢表面沉积了类金刚石(DLC)薄膜, 借助激光拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM), 分析了DLC膜的键结构、表面形貌和结构特征, 用原位纳米力学测试系统测定了薄膜的硬度。以GCr15钢为摩擦副材料, 用UMT--Ⅱ摩擦磨损实验机考察了不同载荷和滑行速度条件下DLC膜的摩擦磨损性能, 并分析了磨损机理。结果表明, 在45钢表面沉积的薄膜具有典型的类金刚石薄膜的结构特征, 薄膜表面由致密的纳米级颗粒组成, 具有较高的硬度。在各种摩擦磨损实验条件下DLC薄膜表现出良好的抗磨损性能, 摩擦系数均明显比45钢的低, 尤其在高速低载下摩擦系数低至0.008。

关键词: 材料表面与界面 ,  PECVD ,  diamond–like carbon films , XPS , friction and wear

镁合金表面有机纳米薄膜的功能特性

康志新桑静刘应辉王芬龙雁李元元

材料研究学报

采用有机镀膜技术和三嗪硫醇类有机单体在Mg--Mn--Ce镁合金表面生成了具有疏水特性的有机纳米薄膜。选取循环伏安法曲线中不同特征点研究了有机镀膜的反应机理,借助傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、椭圆偏振光谱仪和接触角测量仪表征了有机镀膜后镁合金表面薄膜的特性。结果表明, 有机镀膜过程分为电化学反应成膜和膜层层间聚合反应增厚两个阶段;镁合金与有机物单体通过化学键发生结合;随着有机镀膜反应过程的进行薄膜的厚度由9.14 nm逐渐增加到64.51 nm, 形成稳定的纳米薄膜；有机镀膜后镁合金表面的蒸馏水接触角从未镀膜的45.8^o上升到117.9^o, 实现了由亲水到疏水的功能特性转换。

关键词: 材料表面与界面 ,  magnesium alloy ,  polymer nano film ,  wettability , growth mechanism

GaN基SiTrO₃薄膜的生长偏转模型和模拟研究

黄平杨春介伟伟

材料研究学报

构建了SrTiO3(STO)薄膜在GaN基底(0001)表面沿不同方向偏转10^o、20^o、30^o、40^o和50^o具有不同界面结构的生长模型, 采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法对GaN(0001)表面外延生长不同方向的STO进行了总能量模拟计算。结果表明, 在晶格失配小的理想外延方向即[1--10]SrTiO₃//[10--10]GaN的能量最高, 结构不稳定; 而随着STO[1--10]沿GaN[10--10]方向角度的偏转, 能量迅速降低, 偏转角度为30^o时能量最低, 即外延关系为[1--10]SrTiO₃ //[11--20]GaN时最稳定, 与实验结果一致。能量计算结果表明, STO/GaN磁电薄膜有利于形成STO--Ti--GaN的界面结构。

关键词: 材料表面与界面 ,  rotation models ,  DFT ,  STO/GaN magnetoelectric films

(Ti, Al, Zr)N多元氮梯度硬质反应膜的组织结构和性能

吕会敏张钧

材料研究学报

采用多弧离子镀技术和Ti--Al合金靶及Zr单质靶的组合, 在高速钢基体上制备了(Ti,Al,Zr)N多元N梯度硬质反应膜。分别用扫描电镜、X射线衍射仪观察测定(Ti, Al, Zr)N梯度膜膜层的表面、断面形貌、成分以及相结构, 研究了(Ti, Al, Zr)N多元氮梯度硬质反应膜的组织结构和性能。结果表明, 与TiN、(Ti, Al)N、(Ti,Zr)N及(Ti, Al, Zr)N等单层硬质膜相比, 采用Ti--Al合金靶及单质Zr靶组合方式制备的(Ti, Al, Zr)N多元氮梯度硬质反应膜具有较高的硬度和膜/基附着力, 硬度最高可达HV6000, 膜/基附着力大于180 N。同时, 膜层还具有良好的抗热震性能。

关键词: 材料表面与界面 ,  (Ti, Al, Zr)N films , multi–arc ion plating , micro–hardness , thermal shock

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