Zr基非晶破片对碳纤维复合靶及后效铝靶的侵彻试验研究

Zr基非晶破片是一种新兴的活性高效毁伤元,其着靶速度达到一定阈值时会发生燃烧反应并破碎,从而大幅提高其后效毁伤能力。为研究Zr基非晶破片对碳纤维增强复合材料的侵彻破坏机理及后效毁伤能力,利用弹道枪加载球形破片,分别以496.4~1 085.8 m/s、571.4~1 103.9 m/s的速度范围撞击8和6 mm厚的碳纤维复合靶,并布置2 mm厚LY12铝靶板作为后效靶,以比较破片在不同工况下的后效毁伤能力。实验结果表明:碳纤维靶受活性破片冲击时,其迎弹面的破坏形式主要是压缩失效与剪切失效的耦合破坏,其背弹面的破坏形式主要是拉伸失效破坏与层间的脱粘分裂;随着破片着靶速度的提高,碳纤维靶板的压剪耦合破坏比例逐渐增加,拉伸断裂与分层现象逐渐减弱;破片对于8和6 mm厚碳纤维靶的弹道极限速度分别为351.9、264.6 m/s;相同着靶速度下,8 mm厚碳纤维靶的后效毁伤面积大于6 mm厚碳纤维靶的后效毁伤面积,两者之间的差异随着着靶速度的提高而逐渐减小;破片冲击等厚度碳纤维靶时,破片的后效毁伤能力随着靶速度的提高而增强。

铁磁非晶丝对复合材料受力状态的响应行为研究

采用VARTM工艺制备碳纤维增强树脂基复合材料和内嵌非晶丝的复合材料,通过铁磁非晶丝阻抗变化情况来分析复合材料的受力状态响应行为。试验结果表明:试件断裂损伤主要表现为基体裂纹的产生,层间出现分层断裂,材料损伤加剧直至整个试件发生断裂;在各拉伸应力下,铁磁非晶丝的阻抗均表现出随着拉伸应力的增加先增加后减小的趋势,验证了铁磁非晶丝监测复合材料的结构健康的可行性。

掺杂非晶碳膜制备、性能及应用

采用磁控溅射方法制备铬(Cr)掺杂非晶碳膜(a-C:Cr),通过XPS、SEM研究了Cr的掺杂比例对非晶碳膜结构与薄膜疏水性能、导电性能、摩擦因数等影响。结果表明:随着Cr掺杂量由0.9%增加到61.07%,薄膜表面愈发粗糙;接触角由79.71°增加到95.56°;摩擦因数由0.146逐渐增大到0.537;a-C:Cr薄膜的结合力为36.15~41 N;薄膜的表面电阻由2.17Ω降低至0.91Ω。消融实验结果显示,当Cr掺杂量大于26.80%时,经a-C:Cr薄膜表面改性的电极针表面组织粘连问题消失,且消融的牛肝体积大于未经表面改性的电极针。

基体偏压对非晶碳膜结构和耐蚀性的影响

薄膜沉积过程中较高基体偏压能增强C膜对金属基体的保护,降低自腐蚀电流密度,提高自腐蚀电位。用磁控溅射法在4种偏压(0,-50,-100,-200 V)下制备Cr/CrN/C非晶碳多层薄膜,研究其结构和耐蚀性。观测了薄膜表面形貌和粗糙度,测量了C层中D峰和G峰的强度比值,使用三电极体系研究了薄膜耐蚀性能并分析了其机理。结果表明:各偏压下薄膜粗糙度在15~23 nm之间,在-100 V偏压下薄膜最光滑平整;各偏压下C层sp^(2)/sp^(3)比值无较大波动,但在-100 V偏压下有最高D峰和G峰的强度比值;随着偏压增大,薄膜自腐蚀电流密度降低,在-100V偏压下沉积的C层具有最高的腐蚀电位,表现出了最佳耐蚀性。

PLD非晶碳－聚酰亚胺复合薄膜的场致电子发射

利用脉冲激光沉积技术在高电导率衬底上，制备了非晶碳－聚酰亚胺复合薄膜，首次观察到非晶碳－聚酰亚胺复合薄膜具有较低的电子发射阈值电场和较高的发射电流密度．利用透明导电阳极技术，确定阴极电子发射位置。

石墨烯-非晶碳复合薄膜的制备研究取得重大进展

据媒体报道，中科院兰州化学物理研究所的科研人员最近在石墨烯-非晶碳复合薄膜的制备研究方面取得新进展。有关研究成果发表在近期的Carbon刊物上。

电化学沉积铁-非晶碳磁性纳米复合薄膜

利用液相电化学方法,以乙酰丙酮铁的甲醇溶液为碳源,在单晶硅表面制备了铁-非晶碳磁性纳米复合薄膜。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和Raman光谱技术分析了薄膜组成、形貌和结构。结果表明:Fe掺杂的非晶碳膜为含有Fe、Fe_3O_4纳米晶和非晶碳基的复合结构。和未掺杂非晶碳膜相比,Fe掺杂的薄膜具有更高的sp2碳含量和无序度。磁滞回线显示Fe掺杂的薄膜具有软磁特性,沿薄膜表面方向为易磁化方向。

非晶碳膜中sp^2和sp^3相的检测方法

非晶碳薄膜由sp2和sp3杂化的碳原子组成。sp2和sp3碳原子的比例是决定非晶碳膜的结构和性能的重要参数。如何定量或定性地分析碳薄膜中sp2和sp3碳的含量一直是十分重要的问题。目前用来测定sp2和sp3碳及其比例的实验方法有13C核磁共振谱(NMR)、电子能量损失谱(EELS)、X射线光电子能谱(XPS)、椭圆偏振谱、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)等。综述了这些测定方法及其特点。

非晶碳氢薄膜结构及光学间隙

利用完全抑制网络结构 (FCN)对氢化非晶碳 (α -C :H)膜组成进行模拟计算 ,得出形成质密α -C :H膜条件是H、SP2 C和SP3 C在其三元相图中应在一个三角形区域内 .大量实验数据表明 ,模拟结果与实验结果相当吻合 .在α -C :H中主要存在氢、四面体碳、乙烯、苯环和双苯等结构 ,它们相对含量在三角形区域内变化 .该理论模拟对薄膜光学间隙的实验分析给予了很好的解释 .

摩擦偶件材料对非晶含氢碳薄膜摩擦学性能的影响

利用等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅基底上制备了非晶含氢碳薄膜;采用Raman光谱仪、红外光谱仪和原子力显微镜等研究了碳膜的微观结构和表面形貌;采用UMT-2MT型摩擦磨损试验机考察了摩擦偶件材料对碳膜摩擦学性能的影响,并探讨了其磨损机制.结果表明:所制备的非晶含氢碳膜均匀、致密,硬度较高;当碳膜同高硬度陶瓷材料配副时,其摩擦系数低而稳定,薄膜呈现轻微擦伤和剥落磨损特征;当碳膜同低硬度的金属材料配副时,其摩擦系数高且不稳定,薄膜呈现严重粘着和磨粒磨损特征.薄膜的摩擦磨损行为同薄膜和摩擦偶件之间的相互转移有关.

沉积参数对含氢非晶碳膜结构及性能的影响

本文利用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以CH4、H2为气源,Ar为稀释气体,通过增加过渡层和改变输入功率和气体成分比例(CH4/H2),在不锈钢基底上制备了含氢非晶碳膜(a-C:H)。利用拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、纳米显微硬度计和摩擦磨损试验机等研究手段对含氢非晶碳膜的形貌、结构、显微硬度和耐磨性进行了表征。Ramas光谱和XPS分析表明,薄膜是由sp2和sp3杂化组成的非晶碳膜。显微硬度和摩擦学测试表明,在较低射频功率和富氢等离子体中沉积的a-C:H膜表面光滑、结构致密,薄膜的硬度、摩擦系数、耐磨性和结合力等性能较好。

兰州化物所纳米复合结构非晶碳薄膜研究取得进展

中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室空间润滑材料组在纳米复合非晶碳薄膜(Nanostructural Amorphous Carbon Films)的结构及其性能研究领域取得了重要进展。近年来,尽管碳基薄膜材料一直受到国内外学者的关注,其结构和性能得到广泛研究。但是,复合非晶碳膜的双纳米结构及其与超润滑性能(超低摩擦性能)的相关性国内外鲜有报道。

四面体无定型无氢非晶碳膜的制备及其摩擦学性能研究

采用磁过滤阴极真空弧系统分别在硅片[Si(100)]、W18Cr4V高速钢和Cr18Ni9不锈钢基体上沉积了一系列sp3键含量较高的四面体无定型无氢非晶碳膜(ta-C),研究了所合成薄膜的结构、硬度、附着强度和摩擦磨损性能,考察了基体和薄膜厚度对薄膜摩擦系数的影响,简要分析了相应ta-C膜的失效机理.结果表明,在高速钢基体上沉积的ta-C膜的显微硬度为76GPa,结合力Lc值达42N,具有优良的摩擦学性能,其摩擦系数为0.12,且摩擦系数可以在16000r范围内保持稳定.

非晶含氢碳薄膜摩擦与抗擦伤性能的实验研究

用射频等离子体增强化学气相沉积法在钛合金表面制备了非晶含氢碳 (a- C∶ H)薄膜 ,利用原子力显微镜、纳米力学探针、划痕仪以及滑动摩擦和微动摩擦试验仪器等研究了其表面形貌、粗糙度、硬度和摩擦性能 ,分析了薄膜的表面粗糙度、硬度及载荷对摩擦系数的影响 .结果表明 :随着薄膜厚度的增加 ,硬度略有提高 ,划痕临界载荷明显提高 ,而表面粗糙度先增加后降低 ,最后趋于稳定 ;室温空气中的滑动摩擦系数随硬度的增大以及表面粗糙度和载荷的减小而降低 ;在微动摩擦试验中 ,随相对湿度增加 ,摩擦系数降低 ,这有利于其在体液环境中的应用 ;薄膜具有良好的耐磨性能 ,经 5 0 0

PMMA基底含氢非晶碳膜的结构和摩擦学性能

分别用磁控溅射和等离子体增强化学气相沉积方法在PMMA基底上沉积硅膜和含氢非晶碳(a-C:H)膜.用氩离子溅射硅靶制备硅膜,以甲烷和氢气为反应气体在不同自偏压下制备非晶碳膜.分别用原子力显微镜、X射线光电子能谱和紫外拉曼光谱表征薄膜的形貌和结构,并分别用纳米压痕仪和栓盘摩擦磨损试验机测试其机械和摩擦学性能.结果表明,沉积碳膜的PMMA基底呈现出高硬度、低摩擦系数和低磨损率的特性.碳膜的显微结构、机械和摩擦学特性均显著依赖薄膜沉积过程中使用的自偏压,其摩擦系数和磨损率与其硬度和sp^3含量密切相关.

用于ULSI的低k氟化非晶碳膜研究

综述了用于超大规模集成电路中互连介质的氟化非晶碳膜（ａ－Ｃ：Ｆ）的制备、化学键结构、介电常数与热稳定性、填隙能力、粘附性、热导率等性能，为开发具有新型功能的低介电常数材料提供了指导。

石墨烯-非晶碳复合薄膜的制备研究取得重大进展

据媒体报道，中科院兰州化学物理研究所的科研人员最近在石墨烯．非晶碳复合薄膜的制备研究方面取得新进展。有关研究成果发表在近期的Carbon刊物上。

自偏压对含氢非晶碳膜光学特性的影响

利用射频等离子体增强化学气相沉积(RF PECVD)方法,以CH4、Ar和H2为气源,在CR-39树脂材料上制备出了含氢非晶碳膜(a-C∶H膜)。研究了不同偏压对a-C∶H膜生长过程和光学特性的影响。使用激光拉曼光谱(Raman)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对样品的结构和成分进行了表征,分别使用纳米压痕仪和紫外一可见光分光光度计测试了样品的机械和光学特性。结果表明,自偏压对a-C:H膜的生长具有重要影响。随着自偏压的升高,所沉积a-C∶H膜中的sp3含量降低,薄膜的硬度和光学透过率也下降。

金刚石镶嵌非晶碳膜表面形貌对场致电子发射的影响

用微波等离子体化学气相沉积设备，在经过不同研磨预处理的金属钼衬底上沉积出了表面形貌有较大差异的金刚石镶嵌非晶碳膜，分别用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、金相显微镜和Ｘ射线衍射谱（ＸＲＤ）以及Ｒａｍａｎ光谱对样品进行了分析测试．研究了各样品的场致电子发射特性，结果发现薄膜表面由大量镶嵌有金刚石小晶粒的非晶碳球组成，在我们的实验范围内，薄膜表面非晶碳球尺寸越小。

氩气流量对非晶碳膜结构及力学和摩擦学性能的影响

目的提升9Cr18不锈钢表面的耐磨损性能。方法在不同氩气流量条件下,采用激光引弧磁过滤阴极电弧离子镀制备非晶碳膜。利用拉曼光谱、X射线光电子能谱仪(XPS)和原子力显微镜(AFM)表征薄膜的微观结构和化学态。利用薄膜综合性能测试仪和大气球-盘摩擦试验机,测试薄膜的力学性能和摩擦学性能。结果拉曼光谱分析表明,随着氩气流量从0m L/min增大到80m L/min,I_(D)/I_(G)值从0.62逐渐增大到2.84,而G峰的半高宽随着氩气流量的增大而降低。XPS分析表明,随着氩气流量的增加,薄膜中sp^(3)杂化键含量逐渐降低,氩气流量为0 mL/min时,sp^(3)杂化键的原子数分数为55.1%,氩气流量为80 mL/min时,sp^(3)杂化键的原子数分数降低至31.0%。氩气流量为0 mL/min时,制备的薄膜硬度和弹性模量最大,分别为46.4GPa和380.5GPa。不同氩气流量制备的薄膜,其摩擦系数为0.1~0.2,薄膜的磨损率随着氩气流量的增加而增大。结论氩气流量对非晶碳膜的耐磨性能具有显著的影响,氩气流量为0 mL/min时,所制备的薄膜的磨损率为3.8×10^(–17)m^(3)/(m·N),相较氩气流量为80 mL/min时所制备薄膜的磨损率(1.1×10^(–16)m^(3)/(m·N))降低了1个数量级,说明其具有优异的耐磨损性能。