基于氮化钛圆台结构的超材料层叠吸收器研究

在光学促吸收方面,考虑到贵金属昂贵的成本问题,研究了基于氮化钛圆台结构的超材料叠层吸收器。通过对等离激元理论和MIM结构理论的研究,证明多层叠层结构可以有效改善结构的光学参数匹配问题,进而实现特定波长的促吸收。通过构建氮化钛超材料结构模型,分析其近红外吸收性能。并对初始结构进行优化,主要包括上表面二氧化硅厚度、下表面二氧化硅厚度、氮化钛圆台厚度和直径、入射光角度等参数,最终获得优化后的结构性能。在1500~2500 nm波长范围内的平均吸收率达到了96.04%,相比初始研究模型,吸收效率提升了约16%。

氮气流量对氮化钛涂层微观结构与性能的影响

采用直流反应溅射技术在Ti6Al4V钛合金表面制备了不同氮气流量的氮化钛涂层,通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、划痕仪和电化学工作站对涂层进行测试,研究了氮气流量对涂层微观结构与性能的影响。结果表明:当氮气流量为0.3 mL/min时,涂层呈非晶结构;氮气流量为0.5~3.5 mL/min时,涂层中存在氮氧化钛晶相。随着氮气流量的增大,涂层中的N元素含量减少,O元素含量增加,涂层的厚度减小,致密性、耐蚀性和界面结合增强。

三维多孔氮化钛用于高效限硫载体

通过简便、高效、可规模化的一步高温氮化法,利用高温烧结使二氧化钛(TiO_(2))粉末在转化成氮化钛(TiN)的同时形成连续的三维多孔网络,具有良好的导电性和高孔隙率。作为高效限硫载体,连续的三维多孔TiN网络不仅能有效增加电子传输路径、增强电子转移、促进离子迁移,而且能够从物理限域和化学吸附两方面对多硫化锂的穿梭效应进行强有力的限制,同时有效提高了硫的负载量。制备的高导电性、高硫负载硫正极展现出较高的放电容量和优异的循环稳定性能。

米花型银-氮化钛薄膜SERS基底的制备及罗丹明6G的检测研究

罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度,为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度,设计了米花型SERS基底,采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真,模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变化,得出最佳结构参数,并计算其SERS增强因子。随后利用电化学沉积法制备该基底,并探究电压值以及柠檬酸三钠和AgNO_(3)的浓度配比对基底结构和性能的影响,从而制备出与理想物理模型形态最接近的米花型银/氮化钛薄膜基底。然后用其对罗丹明6G(R6G)进行痕量检测,探究该基底的拉曼增强效果以及稳定性。实验结果表明,当沉积电压为2V,柠檬酸三钠与AgNO_(3)浓度配比为1∶1 (2 mmol/L∶2 mmol/L)时,得到的米花型TiN-Ag复合SERS基底与理想化模型仿真形态最接近。经过计算得到该基底的增强因子可达10^(15),对罗丹明6G的检测限可达10^(-13)mol/L。实验结果证明设计的基底灵敏度高、稳定性强,可对食品非法添加剂的痕量检测提供技术支撑。

氮化钛镀层和镍镀层钕铁硼磁环的生物相容性实验研究

目的:通过体内外实验评价氮化钛镀层和镍镀层表面改性后的钕铁硼磁环的生物相容性,为血管磁吻合装置的表面改性方法提供参考。方法:各取3个氮化钛镀层和镍镀层钕铁硼磁环,采用视频光学接触角测量仪测试其接触角;将氮化钛镀层和镍镀层钕铁硼磁环分别植入SD大鼠肌肉和腹腔组织内,3个月后获取磁环周围组织进行HE和Masson染色,以SD大鼠正常肌肉组织及大网膜病理切片为对照进行组织学观察;采用体外溶血实验以及血小板黏附实验比较氮化钛镀层和镍镀层钕铁硼磁环的溶血率和血小板黏附情况。结果:氮化钛镀层和镍镀层磁环的接触角均大于90°,均表现出疏水特性;2种镀层磁环在SD大鼠体内留置3个月后,磁环周围的肌肉组织和腹膜组织未见明显炎症细胞浸润及组织异物反应;氮化钛镀层和镍镀层磁环的溶血率分别为0.23%和0.84%,氮化钛镀层磁环的溶血率优于镍镀层磁环;镍镀层磁环表面的血小板聚集量明显多于氮化钛镀层磁环,且血小板伪足生长也更为明显。结论:氮化钛镀层钕铁硼磁环生物相容性优于镍镀层钕铁硼磁环,氮化钛镀层更适合用于血管磁吻合装置的表面改性。

磁控溅射技术制备氮化钛薄膜的研究进展

氮化钛薄膜具有出色的涂层性能,如高硬度、低电阻率和良好的耐蚀耐磨性等,在汽车、航空航天和生物医学中有着广泛的应用。磁控溅射技术因其成本低、沉积速率高以及绿色环保等优势,成为氮化钛薄膜制备的主要技术之一。综述了磁控溅射工艺参数对氮化钛薄膜择优取向、晶粒大小、膜层厚度、相组成和力学性能等的影响规律和作用机制。另外,还讨论了掺杂元素的种类、浓度和不同的退火温度对氮化钛薄膜组织结构与性能的影响。最后,提出了磁控溅射制备氮化钛薄膜的研究难点,并展望了未来磁控溅射技术制备氮化钛薄膜的发展方向。

磁控溅射技术制备氮化钛薄膜的研究进展

磁控溅射在氮化钛薄膜制备方面具有显著优势,工艺参数对成膜质量影响显著。概述了氮化钛薄膜的晶体结构、物理性质及磁控溅射技术的工作原理及主要分类,重点综述了溅射功率、溅射时间、基底偏压、沉积温度、溅射气压、氮分压等工艺参数对氮化钛薄膜组织结构、表面形貌、沉积速率、表面粗糙度、择优取向、电学性能、力学性能、耐磨损性能、耐腐蚀性能、析氢性能等的影响规律和作用机理。此外,还就退火时间与退火温度对薄膜组织结构及电阻率的影响,基底材料对薄膜沉积速率与表面粗糙度的影响,以及靶材选取对薄膜的制备方式与成膜过程的影响等的研究与应用现状进行了介绍,进而展望了磁控溅射技术在制备高质量氮化钛薄膜领域的发展趋势。

碳氮化钛/粘胶纤维束集合体太阳能界面水蒸发器的制备及其性能

为提高太阳能光热转化效率,基于太阳能驱动的界面水蒸发原理,结合粘胶纤维的形貌和性能特点,通过在垂直排列的粘胶纤维束端面构筑碳氮化钛(MXene)作为光热转化层,制备MXene/粘胶纤维束集合体太阳能界面水蒸发器,并系统分析MXene涂层数、光照强度对太阳能界面水蒸发器蒸发性能及稳定性的影响。结果表明:粘胶纤维表面的沟槽结构及其集合体垂直排列形成的毛细孔为水传输提供了有利通道;纤维束集合体端面涂覆光热转换材料MXene和增加光照强度有利于提高器件的水蒸发性能,当MXene涂层数由1层增加至5层时,其蒸发速率和蒸发效率分别从0.78 kg/(m^(2)·h)和39.4%提高至1.47 kg/(m^(2)·h)和74.4%;随着光照强度的增大,太阳能界面水蒸发器的蒸发性能也随之大幅提高,当光照强度由1 kW/m^(2)增加到5 kW/m^(2)时,其蒸发速率由1.47 kg/(m^(2)·h)提高至6.45 kg/(m^(2)·h),蒸发效率由70.6%提高至82.4%;太阳能界面水蒸发器在2 kW/m^(2)的光照强度下使用144 h后,其蒸发速率和蒸发效率仍分别高达3.31 kg/(m^(2)·h)和82.1%,与初始值相比仅降低4.1%和3.5%,具有较好的稳定性能。

钇元素的添加对电弧离子镀氮化钛铝涂层900℃氧化行为的影响

利用脉冲偏压电弧离子镀技术在航空发动机压气机用1Cr11Ni2W2MoV不锈钢基体上沉积了Ti0．5Al0．5N、Ti0．49Al0．49Y0．02N和Ti0．48Al0．48Y0．04N复合金属陶瓷涂层，研究了稀土元素Y的添加对涂层的结构和900℃下抗氧化行为的影响。所沉积的3种涂层表面平整、致密，均为B1NaCl结构，Ti0．5Al0．5N和Ti0．49Al0．49Y0．02N以（220）为择优取向，Ti0．48Al0．48Y0．04N以（200）为择优取向。Y原子取代Ti0．5Al0．5N晶格中的部分Ti、Al原子后使晶格常数增加。900℃下Ti0．5Al0．5N涂层很快失效，造成不锈钢基体的严重氧化，Y的引入大大降低了涂层的氧化速率。含4％Y的涂层表现出比含2％Y的涂层更好的抗氧化性和抗剥落性能。

高速钢HSS上氮化钛涂镀层厚度的创新测试方法

近年来X荧光光谱法在涂镀层厚度检测领域的应用越来越广泛,由于其采用的无损检测方法对被测量的产品完全没有损伤,对被测量产品的表面形状和大小均没有限制,故已逐步进入了各个行业和领域。因此运用X荧光光谱仪的特性,针对高速钢HSS上的氮化钛涂镀层工艺通过试验研究测量其涂镀层厚度是一种创新检测方法,可达到提升该行业对涂层厚度的检测效率和检测精度的目的。为满足工具和刀具上氮化钛涂镀层的厚度无损快速的检测需求,介绍如何运用X射线荧光光谱法针对高速钢HSS上氮化钛涂镀层的厚度进行测试,总结测试制样预处理过程较复杂和测试效率较低的难点,以及如何运用X荧光光谱仪和一系列测试方法来解决该难点,以实现快速高效的无损氮化钛涂镀层的检测。

两种物理气相沉积氮化钛涂层的结构及摩擦性能研究

分别利用磁过滤阴极弧等离子体沉积装置和直流磁控溅射装置在不锈钢基底上制备了 Ti N涂层 ,采用 X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜对涂层的结构及形貌进行了表征 ;利用纳米压痕仪测定了涂层的硬度 ;在 DF- PM型动摩擦系数精密测定仪上考察了涂层的摩擦学性能 .结果表明 :与采用直流磁控溅射法在 40 0℃基底上制备的 Ti N涂层相比 ,采用磁过滤沉积装置在室温下制备的 Ti N涂层更加致密 ,表面平滑 ,最大硬度达 3 5 GPa,摩擦系数明显较小 ( 0 .1～ 0 .4) 。

洁净钢氮化钛凝固细化技术的基础

从理论上研究洁净钢凝固过程中ＴｉＮ的析出和形核规律、通过试验探讨洁净钢凝固 过程ＴｉＮ形核并作为铁素体非均质形核核心，以及细化连铸坯凝固组织消除宏观偏析的可能 性．利用基本凝固理论计算得出了ＴｉＮ在凝固初期析出的条件，并利用对比试验方法研究了 ＴｉＮ的实际细化效果．研究表明，通过严格的工艺控制，利用ＴｉＮ形核是一种细化洁净钢凝固组 织的有效手段．

轴承钢中氮化钛的生成与控制

研究了轴承钢中TiN夹杂物的形成和去除热力学,并在某钢厂开展了低钛轴承钢的生产试验.结果表明,TiN在凝固过程中可能析出并长大.减少TiN析出的有效方法是在轴承钢液相线温度1724K和固相线温度1598K范围内快速凝固和降低钢中Ti与N含量.脱钛可在转炉内或[O]≥35×10-6时的出钢脱氧前期进行.通过提高炉渣氧化铝和氧化钛活度比大于20,控制转炉下渣量≤5kg/t钢,加入炉内的造渣材料中钛含量低于0.1%,可减少LF精炼过程中因钢中[Al]S还原渣中氧化钛导致的钢液增钛.在上述理论指导下,在某厂实现了[Ti]≤25×10-6的低钛轴承钢的批量生产.

钛微合金钢中碳氮化钛固溶量及化学组成的计算与分析

根据相关热力学理论,提出了钛微合金钢中钛、碳、氮元素在奥氏体中的平衡固溶量及平衡沉淀析出的碳氮化钛的化学式系数的理论计算方法,对典型化学成分的钛微合金钢进行了理论计算并对计算结果进行了分析。结果表明,通常情况下在较高温度析出或未溶的碳氮化钛相当接近于TiN。

非平衡磁控溅射氮化钛薄膜及其性能研究

采用非平衡磁控溅射技术,在钛合金(Ti6Al4V)表面沉积氮化钛薄膜。通过改变氮气和氩气分压比(PN/PAr)和基体偏压,制备出不同结构、性能的氮化钛薄膜。采用X射线衍射技术、原子力显微镜、PS-168型电化学测量系统、CSEM球盘摩擦磨损实验机、HXD-1000 knoop显微硬度仪等研究了薄膜的结构、表面形貌、耐腐蚀性能与机械性能。结果表明,采用非平衡磁控溅射技术制备出了致密的氮化钛薄膜。当PN/PAr较小时,氮化钛薄膜中存在Ti2N时,Ti2N相可以有效提高薄膜的硬度和耐磨损性能;当PN/PAr增加到0.1时,薄膜硬度达到最大,耐磨损性能最优;随着PN/PAr的继续增大,氮化钛薄膜中主要存在TiN相,氮化钛薄膜的复合硬度和耐磨损性能降低。在钛合金(Ti6Al4V)表面沉积氮化钛薄膜可以显著提高其在Hanks类体液中的耐腐蚀性能。

高钛渣提取碳氮化钛的研究

在热力学分析基础上,以攀钢高钛渣为基准配制的TiO2-CaO-Al2O3-MgO五元合成高钛渣为主要原料,采用碳热还原法制取碳氮化钛。确定了碳化处理过程中不同气氛(氩气,氮气)下的产物,采用X-射线衍射仪和扫描电镜研究了产物的相组成和显微结构,证实了在氩气气氛下,产物主要为TiC;在氮气气氛下,产物主要为Ti(C,N);氩气气氛下碳化钛的粒度比同一实验条件氮气气氛下碳氮化钛的粒度要小2-4μm。

碳钢表面氮化钛陶瓷化研究

介绍了一种在Q2 35钢表面,利用等离子溅射直接复合渗镀合成氮化钛新工艺方法。该渗镀层包括钢基体上均匀分布细小氮化钛颗粒的渗层和表面氮化钛沉积层。沉积层与基体为冶金结合,不会产生剥落。渗镀层表面硬度在1 6 0 0～340 0HV之间。X射线衍射结果表明,表面为纯氮化钛层,(2 0 0 )晶面的衍射峰最强,具有明显的择尤取向。用划痕仪进行结合强度检测,声发射曲线未见突起的信号峰值,表明结合强度良好。复合渗镀氮化钛试样在1 0 %硫酸、5 %盐酸、3. 5 %氯化钠水溶液和硫化氢富液中进行腐蚀试验,耐腐蚀性能分别比改性前提高了84、1 1 6 7、1 1 5、2 1 1 5倍。

碳氮化法合成氮化钛/碳氮化钛复合粉体的研究

以钛粉为钛源,淀粉为碳源,利用碳氮化法合成制备TiN/TiCN复合粉体。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等测试方法,研究了合成温度对产物物相和化学键组成的影响,观察了复合粉体的显微结构,并采用热重法分析了产物的抗氧化性。结果表明,随着碳氮化温度由1350℃升高至1500℃,中间产物TiO2、Ti3O5和TiO0.34N0.74逐渐减少。衍射峰向高角度偏移说明TiN/TiCN复合粉体中TiN的比例逐渐增大。在1500℃合成的TiN/TiCN复合粉末初始氧化温度为570℃,高于TiC和TiN粉末初始氧化温度。

开放体系下碳热还原法制备碳氮化钛粉末的研究

在开放体系下,采用碳热还原氮化的方法制备出了碳氮化钛粉末。结合TG、DSC、XRD、SEM等分析测试手段对开放体系下TiO2的碳热还原氮化的反应过程,以及该过程中的物相演变进行了研究。结果表明,随着温度的升高,反应过程中的物相演变遵循TiO2(anatase)→TiO2(rutile)→Ti4O7→Ti3O5→Ti(N,O)→Ti(C,N,O)→Ti(C,N)的顺序;1355℃时,对应着中间氧化物Ti3O5向立方相Ti(C,N,O)的转变,该过程在整个反应进程中转化速度最快;当m(Ti)∶m(C)=1∶2.7,氮气流量为500ml/min,1600℃下保温3h的情况下,可获得晶粒大小为40.9nm的TiC0.704N0.296粉末。

口腔正畸用磁块镀氮化钛膜后抗人工唾液腐蚀研究

目的 :探讨正畸用磁块表面镀氮化钛膜后抗人工唾液腐蚀性能。方法 :将镀膜、未镀膜磁块分别置入人工唾液中 ,37℃恒温下浸泡 1个月 ,肉眼、EPMA观察 2组磁块表面形貌特征。结果 :镀氮化钛膜磁块表面均匀致密 ,无明显裂隙和崩解 ;而未镀膜磁块表面粗糙不平 ,有明显裂隙和崩解现象。结论