多孔二氧化硅微球复合硅基气凝胶的制备及性能研究

本文利用纳米多孔二氧化硅微球复合优化了有机硅源气凝胶的结构与性能,在一定程度上改善了有机硅气凝胶孔隙尺寸大,隔热性能较差的问题。实验结果表明:二氧化硅微球的引入,细化了气凝胶二次粒子的尺寸,气凝胶骨架由珍珠链状结构转变为紧密堆叠结构,骨架连接强度得到显著增强。得益于这种转变,复合气凝胶表现出优异的力学性能,当压缩应变为80%时,其应力从81.5 kPa增大到175.1 kPa。与此同时,复合气凝胶隔热性能也进一步提升,导热系数从0.0469 Wm^(-1)·K^(-1)下降到了0.0408 Wm^(-1)·K^(-1)。

基于硅溶胶形核剂的柔性二氧化硅气凝胶的研究

柔性二氧化硅气凝胶具有优异的柔韧性,解决了二氧化硅气凝胶易破碎、成形性差的问题,受到了广泛的关注。但是柔性二氧化硅气凝胶的骨架大多呈珍珠链状的脆弱连接,交联程度低,导致其力学性能较差。本工作在甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷双前驱体体系中引入硅溶胶,利用硅溶胶中纳米SiO_(2)粒子提高形核密度,细化二次粒子尺寸,同时利用其表面富含的-OH基团为两种前驱体的水解产物提供大量的缩合位点,提高气凝胶的交联程度。结果表明,与未加入硅溶胶的双前驱体气凝胶相比,加入硅溶胶的气凝胶二次粒子由光滑的球形颗粒转变为细小的不规则形貌颗粒,平均尺寸由3.80μm减小为0.36μm。同时细小颗粒间的连接更加紧密,避免了球形粒子间的“颈缩”式弱连接。制备的柔性二氧化硅气凝胶可承受的压缩量达80%,卸载后其形貌可以完全恢复,并且可以承受20次以上应变为60%的循环压缩及50次以上的有机污染物循环吸附,具有良好的循环压缩性能和循环吸附性能。柔性二氧化硅气凝胶显示出优异的疏水性(表面接触角高达162.4°)与有机污染物吸附性能(对正己烷的吸附量为9.57 g/g)。同时,本柔性二氧化硅气凝胶还具有良好的热稳定性,在干燥空气环境下的最大降解速度对应的温度可达501.2℃。

非平衡磁控溅射掺Ti类金刚石薄膜的结构分析

采用非平衡磁控溅射沉积技术在SCM415渗碳淬火钢基片上沉积了无氢Ti掺杂类金刚石(Ti-DLC)薄膜和无氢高纯类金刚石(DLC)薄膜,通过调节Ti靶的溅射功率使获得的Ti-DLC薄膜Ti含量(原子分数)为1.9%—34%.利用Raman分光光谱仪、XPS,XRD、显微硬度计及纳米划痕仪分析研究了Ti-DLC的组织结构、显微硬度及薄膜附着力.结果表明,利用非平衡磁控溅射得到的Ti-DLC薄膜,在Ti含量小于25%时,Ti-DLC薄膜仍具有类金刚石薄膜的sp^2,sp^3结构,但Ti的掺杂促进了sp^3键向sp^2键的转变.掺杂的Ti以TiC纳米晶的形式存在于非晶态的DLC中.掺杂Ti后薄膜的硬度明显降低,而薄膜附着力明显改善;但是当Ti含量超过3%后,薄膜附着力无明显变化,硬度逐渐回升.

Ti掺杂及Ti应力缓和层对类金刚石薄膜附着力的影响

研究了Ti掺杂对磁控溅射类金刚石(DLC)薄膜附着力及硬度的影响,同时在Ti掺杂类金刚石(Ti-DLC)薄膜的基础上,通过引入Ti应力缓和层制备了Ti/Ti-DLC/Ti/Ti-DLC……软硬交替多层薄膜,研究了Ti应力缓和层对进一步提高薄膜附着力特性的作用。采用纳米划痕仪和显微硬度计分析测试了薄膜的附着力和硬度。研究表明,金属Ti的掺杂有利于DLC薄膜附着力特性的改善,但对硬度有一定的影响。Ti应力缓和层的导入进一步改善了Ti-DLC薄膜的附着力特性,使其达到或超过了TiN薄膜的水平,对于附着力的改善Ti应力缓和层存在最佳的厚度值。采用特殊的变周期多层结构设计即在应力集中的膜基界面附近采用较小的调制周期,薄膜顶层附近采用较大的调制周期不但可以保持足够的附着力,还可维持Ti-DLC薄膜原有的硬度。

非平衡磁控溅射Ti掺杂类金刚石薄膜的基本特性

利用非平衡磁控溅射技术在镜面抛光的SCM415渗碳淬火钢基片上沉积了无掺杂类金刚石(DLC)薄膜和不同含量Ti掺杂类金刚石(Ti-DLC)薄膜。利用AFM、SEM、TEM对薄膜的微观结构与形貌进行了观察,利用纳米硬度计、摩擦磨损试验仪及纳米划痕仪测试了薄膜的显微硬度、摩擦系数及薄基结合强度。结果表明:随着Ti的掺杂,薄膜硬度先迅速降低,然后保持不变,在Ti含量为25at%时薄膜硬度出现回升,膜基结合强度随Ti的掺杂呈单调增强趋势。与无掺杂类金刚石薄膜相比,掺杂Ti后薄膜表面微观凸凹增多,摩擦系数增大。对于Ti-DLC薄膜来说,随着Ti掺杂量的增加,摩擦系数出现减小的趋势。其原因在于Ti掺杂量的增加使Ti-DLC薄膜变得更加致密,同时Ti的掺杂还有利于弥补基体表面的凸凹缺陷,使薄膜变得更平滑。

电弧离子镀法制备高硬度Cr-Si-C-N薄膜

采用电弧离子反应沉积技术在SCM415渗碳淬火钢基片上沉积了Cr-Si-C-N薄膜,三甲基硅烷(TMS)反应气体作为Si和C掺杂源,通过改变TMS流量实现了薄膜中Si和C含量的调节.利用XPS,XRD,HRTEM和显微硬度计研究了Cr-Si-C-N薄膜的化学状态、显微组织和显微硬度.Cr-Si-C-N薄膜中的Si和C含量随TMS流量的增加而单调增加.在TMS流量小于90 mL/min时,薄膜中Si和C含量较少,薄膜由Cr(C,N)纳米晶与Si_3N_4非晶(nc-Cr(C,N)/a Si_3N_4)组成,薄膜硬度随流量的增加而单调增大,最大至4500 HK.硬度的增加源于固溶强化及薄膜中纳米晶/非晶复合结构的形成;当TMS流量大于90 mL/min时,薄膜中Si和C含量较多,多余的C以游离态形式存在,且随TMS流量的增加而增多,薄膜硬度下降.

就业实习在大学工科教育中的地位和作用

在大量文献资料调查和与相关领域专家交流的基础上,从大学工科教育中大学实习的内容形式、与传统正课的关系、与就业见习的区别等方面,分析研究了以日本为代表的国外大学工科教育中就业实习的问题、现状、地位和作用,并简单介绍了目前国内的相关情况.分析表明:在国内职业高校中毕业见习制度由来已久,但是在国内高校工科教育中毕业实习制度基本上还没有建立,借鉴国外先进经验在我国高等院校中推广实施就业实习具有重要意义.

电弧离子镀CrSiN薄膜的内应力控制与厚膜化

采用电弧离子镀技术在不锈钢SUS440C基片上沉积了CrSiN薄膜,并在此基础上通过引入Cr应力缓和层制备了CrSiN/Cr多层薄膜,研究了Cr应力缓和层对缓解CrSiN薄膜内部应力、增强膜基结合力、提高薄膜沉积厚度的作用。利用X射线衍射仪及sin2ψ法测试计算了薄膜的内部应力、采用扫描电镜及透射电镜观察了薄膜的显微结构,采用微米划痕仪测试了膜基结合强度。结果表明:20～30 nm极薄Cr层的导入,缓解了CrSiN薄膜内部应力的积累,降低了薄膜整体的内部应力,选择合适的Cr层数,最大可降低内部应力1/2。CrSiN/Cr多层膜仍保持了原有的连续柱状晶生长模式,CrSiN层与Cr层间,界面完整清晰,Si-N非晶部分缓解了CrSiN中CrN晶格与Cr层中Cr晶格间的失配,使得层间结合紧密牢固。划痕仪测试结果表明膜基结合强度与薄膜内部应力呈现出高度的相关性,Cr应力缓和层的导入改善了薄膜的膜基结合力、提高了薄膜可沉积厚度。

对大学工科学生素质教育的一点思考

阐述了大学工科与理科教育的特点及现行大学工科学生在素质培养方面的不足,指出了大学工科学生在现行基础知识的学习与实践之外,至少还应拥有一定的经济学知识、伦理学知识、美学常识和审美意识等三方面的知识。

类金刚石膜的制备技术及应用领域概况

简要介绍了类金刚石膜的结构,综述了类金刚石膜的传统制备方法以及其制备方法的基本原理和优缺点,同时介绍了几种近年发展起来的新兴制备方法,与传统制备方法相比,它更能提高膜的沉积速率和质量。总结了类金刚石膜在机械、电子、光学、医学、航空等领域的应用状况。同时指出,随着DLC技术上的成熟,其必将在更多领域发挥越来越大的作用。

影响40Cr钢切削力的主要因素研究

采用3种不同材料的硬质合金刀具,通过改变切削用量三要素的方法,在CA6140A车床上对40Cr钢进行干切削,分别得到了切削用量三要素对试验结果的影响程度和3种刀具干车削40Cr钢的切削力经验公式,利用基于有限元的工艺仿真软件Deform-3D对40Cr钢的干切削过程进行了模拟仿真,并将仿真结果和经验公式值分别与试验结果数据进行了对比.结果表明:背吃刀量对切削力的影响最大,其次是进给量和切削速度;YG8可转位车刀对40Cr钢的切削性能优于YW2和YT15可转位车刀;切削力经验公式更适于对40Cr钢切削力的预测,为进一步优化40Cr钢的切削工艺提供了一定依据.

中碳冷镦钢软化的发展现状和趋势

中碳冷镦钢采用球化退火工艺实现软化,其具有生产周期长、能量消耗多等特点。为了提高生产效率和线材质量、保护环境、节省能源等,中碳冷镦钢软化越来越受到紧固件厂和钢厂的重视。对此,国内外近年来开展了大量的研究工作,希望能开发出免退火或大幅度缩短退火软化时间的优质线材。评述了中碳冷镦钢软化的片改球、微细化、在线软化3种方法和软化机制,得出在线软化是今后中碳冷镦钢球化发展的必然选择。

不同介质下CrN_X薄膜的摩擦学特性研究

采用电弧离子镀技术在45#钢衬底表面沉积了CrNX薄膜。用显微硬度计测试了薄膜的硬度,用X射线衍射仪分析了薄膜的相结构,用球-盘式摩擦磨损试验机评价了在不同介质条件下(干摩擦、水润滑、油润滑)CrNX薄膜的摩擦学性能,用表面轮廓仪测试了磨痕处的磨痕轮廓,用扫描电镜(SEM)观察了薄膜磨痕形貌。结果表明,相对于干摩擦,水润滑和油润滑条件下,CrNX薄膜的摩擦因数和磨痕深度都有明显降低的趋势。干摩擦条件下薄膜主要表现为磨粒磨损;水润滑条件下,主要表现为腐蚀磨损;油润滑条件下由于油膜在两摩擦表面的吸附,薄膜几乎无磨损。

应力对薄膜结构与性能影响的研究现状

产生薄膜应力是在沉积薄膜过程中普遍存在的现象。薄膜应力的存在将影响薄膜的微观结构和性能,如薄膜的光学、力学等物理性能。同时影响到薄膜与基体材料的结合度以及基体材料的基本性能。主要总结了薄膜应力的产生机理、测试方法及其对薄膜结构和性能的影响,同时对薄膜应力的有效控制提出了展望。

阳极线性离子源辅助磁控溅射沉积氮化钛薄膜的研究

采用阳极线性离子源辅助磁控溅射技术,通过改变氮气流量以及离子源功率,在低温(150℃)条件下以不锈钢为基体制备了氮化钛薄膜。采用X射线衍射技术、显微硬度计、球盘式摩擦磨损仪、压痕法研究了薄膜的结构、硬度、耐磨性和结合强度,结果表明,采用阳极线性离子源辅助磁控溅射法在150℃低温条件下能制备出具有良好特性的金黄色的氮化钛薄膜。当氮气流量为20sccm、离子源功率为300W时,制备的薄膜硬度达到2039HV,且薄膜的耐磨性与结合强度最佳。离子的轰击作用使薄膜的力学性能得到了较大改善。

掺Ti量对类金刚石薄膜机械性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术,通过改变Ti靶溅射电流,在不锈钢衬底表面沉积了不同掺Ti量的类金刚石薄膜(Ti-DLC),研究了掺Ti量对薄膜的显微硬度、弹性模量、膜/基结合强度、断裂韧性及摩擦磨损行为的影响。结果表明:DLC薄膜掺杂Ti后,硬度明显提高,且随着Ti靶溅射电流的增大,薄膜硬度先增加、后降低,Ti靶溅射电流为1.5A时,薄膜硬度最高;掺杂适量的Ti,可以明显改善DLC薄膜的膜/基结合强度和断裂韧性,并能明显降低DLC薄膜的摩擦系数。

DLC,TiN薄膜的环境摩擦学特性研究

采用非平衡磁控溅射及电弧离子镀技术在304奥氏体不锈钢表面沉积了类金刚石(DLC)及TiN薄膜.用纳米压痕仪、表面粗糙度仪、扫描电镜等检测了薄膜的显微硬度、表面粗糙度及表面形貌.并用球—盘式摩擦磨损试验仪评价了不同介质(干摩擦、水润滑、油润滑)条件下薄膜的摩擦磨损性能.结果表明:在干摩擦及水润滑条件下,TiN,DLC两种薄膜均明显改善了基体的耐磨性和润滑性,DLC薄膜性能更佳.但相对于干摩擦,在水润滑条件下,DLC薄膜的摩擦系数反而有所升高,这主要源于H2O与O2在摩擦过程中参与反应,降低了薄膜的力学性能和化学惰性从而增加了粘着效应.在油润滑条件下,DLC,TiN薄膜与基体摩擦系数相近甚至略高,薄膜的沉积虽然有利于基体耐磨性能的提高,但并不能改善基体的润滑特性.

冷轧带钢表面残污物检测方法的研究现状

综述了冷轧带钢表面残污物的主要成分及其检测方法,主要包括称量法、有机溶剂浸洗-质量法、反射率法、接触法、循环伏安法、水滴法等。对比了各种方法的优缺点,提出了目前带钢表面残污物检测手段存在的主要问题及解决方法。

电弧离子镀工艺参数对CrSiN薄膜性能影响的研究

利用电弧离子镀方法,在(SCM415)钢基体上制备了Cr-Si-N薄膜.通过调节Cr-Si靶中Si的比例,沉积了Si含量不同的Cr-Si-N薄膜.讨论了Si含量、偏压对薄膜硬度的影响.添加Si后得到的纳米复合薄膜Cr-Si-N的硬度比单纯的CrN薄膜有了显著的提高.采用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对Cr-Si-N薄膜进行分析,研究讨论了Cr-Si-N薄膜的成分、结构及薄膜硬度增强的微观机制.

金属和陶瓷配副件条件下TiN薄膜的摩擦学特性

多弧离子镀TiN薄膜具有广泛的应用。采用多弧离子镀技术在不锈钢衬底表面沉积了TiN薄膜。用显微硬度计测试了TiN薄膜的硬度,用往复球-盘式摩擦磨损试验机评价了在GCr15和S i3N4两种不同配副件及空气中干摩擦条件下TiN薄膜的摩擦学性能,用表面轮廓仪测试了磨痕处的磨痕轮廓,用配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)观察和测试了磨痕形貌和磨痕处主要化学元素组成,用金相显微镜观察了配副件磨损表面形貌。结果表明:在不同配副件条件下,TiN薄膜的摩擦因数随速度和载荷的增加均出现了降低的趋势。而在相同速度和载荷下,以GCr15为配副件时TiN薄膜的摩擦因数小于以S i3N4为配副件时的摩擦因数。以S i3N4为配副件时TiN薄膜主要表现为磨粒磨损。以GCr15为配副件时TiN薄膜几乎没有磨损,而配副件GCr15主要表现为磨粒与粘着磨损。