超声自冲铆复合连接成形性及力学行为研究

该文选用6061和2A12航空铝合金薄板材料,进行自冲铆接和超声自冲铆复合连接试验,基于拉伸-剪切和电子显微镜测试,研究超声自冲铆接成形性及力学行为。结果表明:超声自冲铆接头较自冲铆接头的内锁量提升了44.8%;其钉头高度下降了34.4%;超声自冲铆接头的静载强度提升了18.1%,缓冲吸震性能提升了17.5%;超声焊接致使自冲铆接头的铆钉颈部与上板接触区域、铆钉腿部与上板接触区域形成固相焊;超声焊接可有效提高自冲铆接头的稳定性。

一种测量硬质薄膜残余应力的新方法

提出了一种测量硬质薄膜残余应力的新方法——剥层曲率半径法,并设计了一套光杠杆系统,可以精确测量镀膜样品因薄膜存在残余应力而造成试片弯曲的曲率半径,从而计算出薄膜的残余应力.通过对仪器测量误差的考察和电弧离子镀(Ti,Al)N薄膜残余应力的测定,证明了该方法的有效性.

厚度对TiN薄膜力学性能的影响

采用电弧离子镀方法制备了不同厚度TiN薄膜,并对其硬度、结合力、残余应力、摩擦磨损特性等力学性能进行了系统性研究,以揭示硬质薄膜厚度对其力学性能的影响规律。结果表明,随着厚度增加,薄膜表面大颗粒增加,膜基界面剪切力增大,薄膜硬度逐渐增加,结合力逐渐下降,摩擦系数略有下降;而薄膜应力沿层深分布趋势基本一致,都呈钟罩形分布;磨损率随薄膜厚度变化不大,即薄膜越厚越耐磨。

全自动薄膜应力仪

基于基片弯曲法原理,利用光杠杆放大曲率的方法,本工作研制了一套高精度全自动薄膜应力测试仪。在前期工作的基础上,该仪器实现了样品中心自动定位,样品表面曲率半径高精度测试,以及薄膜残余应力值自动计算等功能。标准光学玻璃圆台表面曲率半径的实测结果表明,应力仪测试精度达到千分位。此外,TiN薄膜应力沿层深分布的测试结果进一步验证了设备的可靠性。

退火对大厚度TiAlN涂层力学性能影响的研究

对不同温度真空退火的大厚度TiAlN涂层(厚度为65.3μm)的硬度、结合强度、残余应力、摩擦磨损等力学性能进行了系统的研究,以揭示真空退火工艺对大厚度涂层力学性能的影响规律。结果表明,随着退火温度增加,涂层应力得到释放,600℃退火后全膜厚平均应力降至-0.154 GPa,应力沿层深分布更加均匀,涂层硬度逐渐下降,但仍保持较高硬度值,膜基结合强度增强,磨损率略有上升。

AlSiY扩散涂层的高温氧化及热腐蚀行为

采用电弧离子镀技术和后续扩散处理,制备了AlSiY扩散涂层。同时研究了AlSiY扩散涂层在1000℃下的高温氧化行为和900℃下Na2SO4+NaCl混合盐中的热腐蚀行为。实验结果表明:AlSiY扩散涂层主要由β-NiAl相以及一些弥散分布的α-W、CoWSi相组成。氧化和腐蚀过程中涂层中β-NiAl相提供Al源在表面形成了连续致密的Al2O3膜,使涂层具有很好的抗高温氧化和抗热腐蚀能力。

Al含量及厚度对不锈钢基体上TiAlN涂层力学性能的影响

采用电弧离子镀方法制备了不同厚度和不同Al含量的TiAlN涂层,讨论了Al含量及涂层厚度对其硬度、结合力、残余应力等力学性能的影响.结果表明,Al含量增加或涂层厚度增加,将导致涂层中大颗粒增加,膜基界面剪切力增大,涂层硬度增加,膜基结合力逐渐下降.

物理气相沉积过程中金属基片控温系统的研制

研制了一套在物理气相沉积过程中的金属基片控温装置,该装置通过接触导热的方式,可将基片温度在20~350℃之间任意可调,控温误差低于10℃.降温时,通过样品台内循环流动的低温冷却水带走多余的热量,使温度迅速下降;加热时,利用惰性气体排空样品台内冷却水后,通过红热加热管使基片快速升温.实测结果表明,金属基片表面的最大升温速度和降温速度均达到了3℃/s,样品台和金属基片表面温度具有较好的一致性.

调制周期对ZrN/TiCuN纳米多层涂层的微观结构与力学性能的影响

为了系统研究电弧离子镀技术制备的纳米多层涂层的微观结构与力学性能的关系,通过调节样品转速,制备了不同调制周期的ZrN/TiCuN纳米多层涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及纳米压痕仪,分析了多层涂层的微观形貌、化学成分、相结构和力学性能以及多层涂层界面的微观结构对涂层力学性能的影响.结果表明,Zr N/TiCuN纳米多层涂层属于典型的电弧离子镀涂层表面形貌.随着调制周期减小,纳米单层厚度变薄,涂层表面形貌及厚度变化不明显;涂层中Zr、Ti的含量先降低后略有升高,而N含量的变化与之相反,且所有多层涂层和单层涂层都呈现出过化学计量比(N/Zr或N/Ti);多层涂层中ZrN(200)衍射峰强度逐渐减小,硬度逐渐提高,在调制周期最小时硬度达到最大值31.5 GPa;Zr N/Ti CuN多层涂层界面处存在大量共格结构,且连续贯穿几个相邻涂层,在涂层界面处可以发现较多位错.随着调制周期减小,膜层更均匀.在多层涂层结构中,降低涂层厚度、增加共格结构的界面可有效增加纳米多层涂层的硬度.

利用X射线测定小半径圆弧面切向残余应力的方法

在小半径圆弧面切向残余应力的X射线衍射测量中,对于每个名义Ψ0角,X射线照射区域各点的实际Ψ0角是连续变化的。为了便于分析,本文建议采用X射线吸收因子恒定的侧倾法进行测量。在此条件下,本文的推导结果表明,当入射线X射线束的中心与试件待测区域的中心重合时,能够测得的各名义Ψ0角的平均衍射角2θ与sin2Ψ0之间存在线性关系,并且可以利用测定平板试样残余应力同样的公式计算切向残余应力σφ。在实际测量中,上述两个中心不可能完全重合。为此,可以利用本文推荐的成对正、负Ψ0线性拟合和双侧取点抛物线拟合两种方法来选择名义Ψ0角,并进行数据处理。半径分别等于1.5、2.5和5.0mm的三根圆柱形喷丸试样的试验结果说明,上述两种方法都可以给出正确的切向残余应力测量结果。

高职《材料理化检测》教学浅谈

＂材料理化检测＂是检测技术及应用专业的专业基础课。本论文从该课程的特点出发,分析讨论了课程教学中的常见问题,为了调动学生的学习积极性,对教学方法进行了创新和研讨,提出了有助于提高教学质量的方法,并对课程进行了考核方案设计。

Si和316L基片上TiN薄膜微观结构和应力的对比分析

目的 比较Si和316L基片上TiN薄膜的微观结构和应力,分析基片材料和基片初始曲率对薄膜应力的影响。方法 采用电弧离子镀技术在Si基片和316L基片上制备了TiN薄膜,实测了薄膜应力,通过XRD、SEM、TEM等方法对薄膜的微观结构进行了分析。运用有限元分析技术,以结构力学为原理,分别对不同初始曲率的Si基片和316L基片上的薄膜应力测试进行了计算和校正应用。结果 相同工艺条件下,316L基片上TiN薄膜的应力比Si基片上的大。TiN薄膜应力随偏压的增大而增大。薄膜生长至近表面都形成了柱状晶结构,316L基片与TiN薄膜的膜基界面处出现较多的半共格生长结构,而Si基片的膜基界面结合以纳米晶混合为主。基片的初始曲率半径会导致薄膜应力测试产生误差,初始半径越小,引起的误差越大。结论 偏压作用下,316L基片上薄膜会产生更大的压应力。316L与TiN薄膜的膜基界面结合更好,有利于其承受更高的薄膜应力。316L基片的初始曲率半径显著小于Si基片,由此引起的薄膜应力测试误差较大,有必要对316L基片上的薄膜应力测试结果进行校正。

脉冲偏压对(Ti，Al)N涂层应力分布及其力学性能的影响

利用电弧离子镀技术在不锈钢基体上制备了(Ti,Al)N涂层,研究了脉冲偏压对涂层残余应力沿层深分布及相关力学性能的影响。结果表明,(Ti,Al)N涂层残余应力沿层深呈"钟罩型"分布,且随脉冲偏压的增大应力值明显增加;通过对涂层生长结构及微观成分分析,初步探讨了应力分布机理。随脉冲偏压的增加,涂层硬度会显著增加,而膜/基结合力则先增加后减小;采用改变脉冲偏压的工艺制备(Ti,Al)N涂层,可有效调整涂层残余应力沿层深分布趋势,改善其力学性能。

N_2分压对(Ti,Al)N涂层成分、结构及力学性能的影响

采用电弧离子镀工艺,调节N2分压制备了系列(Ti,Al)N硬质涂层,研究了不同N2分压对涂层表面形貌、相结构、成分及力学性能的影响.结果表明,当氮气分压较低时,涂层金属相含量较高,涂层硬度和残余应力较低,膜/基结合力较高,涂层耐磨性较差;当氮气分压较高时,涂层氮化物相含量较高,涂层硬度和残余应力较高,膜/基结合力偏低,涂层耐磨性很强.

氮化物硬质薄膜残余应力的研究进展

文章讨论了几种薄膜残余应力测试方法的优缺点,介绍了氮化物薄膜应力沿层深分布趋势的最新研究,偏压和N2分压工艺对薄膜应力的影响及几种调节薄膜残余应力的有效方法.脉冲偏压增大,薄膜残余应力显著增加;N2分压增大,薄膜残余应力显著增加.采用独立变化脉冲偏压或变化N2分压工艺制备的薄膜,其残余应力沿层深分布趋势明显均匀,薄膜残余应力可得到有效调整.

硬质多元氮化物薄膜研究进展

综述了硬质多元氮化物薄膜的研究进展,主要是从硬质薄膜的发展历程上,介绍了每一代薄膜的产生及其特点。同时介绍了硬质多元氮化物薄膜的结构及其性能特点。着重从如何提高薄膜硬度和韧性方面进行了详细介绍,对几种硬化机制进行了论述,包括晶粒细化、晶界强化、固溶强化及离子轰击/应力硬化。同时还介绍了提高薄膜韧性的方法,包括引入一个韧性相(包括金属相)、利用相变韧化、引入压应力韧化、优化涂层结构等。同时还指出,硬度和韧性都是硬质薄膜获得实际应用的重要指标。单纯追求高硬度或高韧性是不可取的,因为硬质薄膜一般脆性较大,而韧性好的薄膜却缺乏足够的硬度。从工程应用的角度来说,既要得到较高的硬度,而且韧性不能损失太多。最后指出,今后的发展方向要将硬化和韧性的研究集中在纳米尺度上,即如何在纳米尺度上进一步理解薄膜的变形。

电泳沉积法制备YBaCuO厚膜工艺的研究

在极间距为 2 .5 cm的电泳容器中 ,以丙酮为分散介质 ,沉积速度随着粉末浓度和碘加入量的增加先增加后减小 ,最佳参数值 YBa Cu O粉末浓度 3g/ l,碘 0 .3/ l。在本实验设备条件下 ,外加直流电压应为 110 V。在 930℃下恒温 4小时就能达到固化效果 ,没有裂纹出现。固化膜对基带的附着力用划格法测量 ,按 ASTM( American Standards of Testing Mate-rial)标准可达 1级。

搭建学科专业网络平台提高教学质量的实践与心得

通过搭建＂检测技术及应用专业＂网络平台,为学生提供全方位的教学信息和课程指导,通过一个学年的实践,我们发现建设学科专业网络平台对教学质量的提高有明显的促进作用,特别是对于学生的预习和复习提供了详尽的信息,有助于学生理解和消化课上的知识,并有效的增加了学习的趣味性。

沉积工艺参数对电弧离子镀薄膜沉积速率影响的研究进展

阴极电弧离子镀技术作为工业应用最多的真空镀膜技术之一,近年来得到了长足发展。但是仍存在一些技术问题尚未完全解决,如大颗粒污染、所沉积的薄膜残余应力大、不能实现低温沉积等。另一方面,电弧离子镀的沉积效率仍有待提高,尽管与同属物理气相沉积(PVD)技术的磁控溅射相比,拥有较高的沉积速率,但对于沉积厚膜(厚度超过20μm甚至50μm)而言,其通常的沉积速率(一般在1~10μm/h内)较低,仍需要较长时间。针对这一问题,总结了不同沉积工艺参数对沉积速率的影响,综述了近年来电弧离子镀技术在提高沉积速率方面的研究进展,以期对该技术的发展提供一定的技术支持。

常压干燥制备块状SiO_2气凝胶

以工业水玻璃为硅源,甲酰胺为催化剂,乙二醇为干燥控制化学添加剂,通过溶胶凝胶法和常压干燥技术,研究了酸的种类和浓度对块状SiO2气凝胶制备的影响.外观和显微结构观察以及性能表征结果表明,酸的种类对制备块状SiO2气凝胶有较大影响,采用醋酸进行催化时,可以得到完整不开裂的块状气凝胶;醋酸浓度为1.2 mol·L-1时,所制备的SiO2气凝胶密度为0.22 g·cm-3,孔隙率高达90%,收缩率为11%.