P型Si上电沉积Ni-W-P合金薄膜

首次采用恒电流电沉积方式P型Si（111）上制备出Ni－W－P合金薄膜。考察了电沉积条件对镀层组成的影响，确定了制备表面致密、具有良好结合力的Ni-W－P合金薄膜的最佳工艺条件。

单晶硅上电沉积Ni-W-P合金薄膜

在单晶硅上电沉积制备出了具有不同组成和结构的Ｎｉ－Ｗ－Ｐ合金薄膜；研究了镀液组成、温度、ｐＨ值和电流密度等因素对镀层组成的影响；用Ｘ射线衍射法分析了薄膜的结构结果表明，提高温度有利于钨的沉积，降低ｐＨ值有利于高磷薄膜的形成；随着合金中钨、磷含量的增加，晶粒尺寸逐渐减小。

柔性薄膜复合形状记忆合金弹簧驱动器

针对形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)材料在使用过程中因其较低的响应频率而很难应用于高频率场所问题,在聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,简称PVDF)薄膜中引入锆酸铅钡(Pb_(0.8)Ba_(0.2)ZrO_(3),简称PBZ)纳米陶瓷纤维制备柔性薄膜,并与NiTi合金弹簧复合制得PBZ/PVDF@SMA复合驱动器,通过薄膜的电卡效应加热及冷却SMA丝,与传统电流加热及自然冷却方式进行了对比。结果表明,缩短了SMA丝循环周期,提高了其响应频率,有利于扩大SMA的适用场所。

磁控溅射制备锌镍合金薄膜的结构及耐蚀性能研究

为提高飞机结构件的耐蚀性能,采用闭合场非平衡磁控溅射技术在18Cr3Ni结构钢表面制备了锌镍合金薄膜,考察了锌靶和镍靶电流对薄膜表面形貌、微观结构和耐蚀性能的影响。分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和纳米压痕仪对薄膜的微观形貌、晶相结构和力学性能进行了分析。对薄膜的电化学特性和耐中性盐雾腐蚀性能进行了研究,并对腐蚀产物进行了分析。结果表明:采用闭合场非平衡磁控溅射技术制备的锌镍合金薄膜具有致密的结构,薄膜中的镍起到了细化晶粒的作用,但随着镍含量的增加,薄膜的耐蚀性能下降。镍含量为7.63%(原子分数,下同)的锌镍合金薄膜具有最好的耐蚀性能,但其力学性能较差;镍含量为12.88%的锌镍合金薄膜具有良好的耐蚀性能和力学性能。薄膜经过中性盐雾试验后的腐蚀产物Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O起到了钝化作用,阻止了薄膜和基底被进一步腐蚀。采用磁控溅射制备的锌镍合金薄膜可用于精密结构件表面的腐蚀防护。

高温退火对合金衬底上PtW薄膜应变计性能影响研究

为实现航空发动机热端部件健康监测,采用磁控溅射技术在GH4169高温合金基板上制备了一种耐高温的PtW薄膜应变计。该应变计由NiCrAlY过渡层、热氧化生成TGO层、YSZ/Al_(2)O_(3)复合绝缘层和PtW功能层构成。采用SEM和EDS分析了退火前后PtW薄膜的微结构。研究结果表明,退火后PtW薄膜晶粒长大,电阻率下降,W元素含量减少且在晶界处发生富集。通过悬臂梁施加应变,研究了退火前后PtW薄膜应变计在室温~600℃下的应变敏感性能。结果表明,其应变灵敏系数均随温度升高而逐渐降低,且退火后薄膜应变计的应变灵敏系数随温度变化更为显著。该PtW薄膜应变计应变测量量程超过1400με且重复性良好,在航空航天高温部件表面应变测试领域具有广阔的应用前景。

电流密度对电沉积CoCrNi中熵合金薄膜显微组织及耐蚀性的影响

[目的]目前CoCrNi中熵合金的制备多采用粉末冶金、熔炼等工艺,存在操作繁琐、成本高等问题。电沉积技术不仅具有操作简单、成本低廉、能耗小等优点,还可通过改变工艺参数来调控薄膜的成分和组织结构。[方法]采用直流电沉积技术在铜基体上制备CoCrNi中熵合金薄膜。采用X射线衍射分析仪(XRD)、场发射电子探针扫描分析仪(FE-EPMA)和能谱仪(EDS)分析了不同电流密度下所得CoCrNi合金薄膜的晶相结构、形貌及元素分布,并通过电化学测量技术研究了电流密度对薄膜耐蚀性的影响。[结果]CoCrNi合金薄膜由球状颗粒及颗粒团簇组成,呈非晶态结构;薄膜中的Co、Cr和Ni元素都均匀分布。随电流密度增大,膜层中Co的质量分数先减小后趋于平缓,Cr的质量分数先增大再变平缓,Ni的质量分数则变化不大。随着Cr含量和显微硬度的增大,CoCrNi合金薄膜表面开始出现微裂纹,耐蚀性先变好后变差。[结论]电流密度对CoCrNi合金薄膜的耐蚀性有显著影响,在电流密度100 mA/cm^(2)下电沉积所得CoCrNi中熵合金薄膜虽然存在微裂纹,但其耐蚀性最佳。

溅射功率对磁控溅射钽铬合金薄膜的影响

利用双靶磁控溅射技术,通过固定铬靶的直流功率,改变钽靶的射频功率,在CrNi3MoVA钢表面制备钽铬合金薄膜,探究溅射功率对钽铬合金薄膜的性能影响。利用扫描电镜/能谱仪和X射线衍射仪分析不同功率(80~120 W)条件下钽铬合金薄膜的沉积速率和物相组成,通过纳米压痕仪和电化学工作站测试薄膜的力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,随着溅射功率增大,薄膜中钽元素含量增加,薄膜整体衍射峰强度增强。钽靶溅射功率为90 W时,薄膜拥有最高的硬度(16.45 GPa)、模量(238.4 GPa)和较佳的弹塑性。当钽靶功率为120 W时,薄膜的腐蚀电流为0.99μA·cm^(-2),耐蚀性最佳。

软装设计用铜合金的表面Ni-W-P镀层与性能研究

针对软装设计用铜合金复杂服役环境的使用需求,为解决铜合金表面硬度低、耐腐蚀性能差等问题,采用化学镀的方法在软装设计用铜合金表面制备了Ni-W-P镀层。研究了Na_(2)WO_(4)浓度对化学镀层沉积速率、表面形貌、物相组成、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:随着Na_(2)WO_(4)浓度从15 g/L增加至65 g/L,铜合金表面镀层的沉积速率先增后减,在Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时取得最大值。镀层中P元素含量逐渐减小,W元素含量先增加后减小。不同Na_(2)WO_(4)浓度的镀层中都可见Ni和Ni_(5)P_(4)衍射峰,镀层硬度高于未添加Na_(2)WO_(4)的镀层。且随着Na_(2)WO_(4)浓度增加,镀层硬度先增后减,在Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时取得最大值。随着Na_(2)WO_(4)浓度从15 g/L上升至65 g/L,铜合金表面镀层的腐蚀电位先正向移动后负向移动,腐蚀电流密度先减小后增大。在Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时,取得腐蚀电流密度最小值和电荷转移电阻最大值。电化学阻抗谱与极化曲线测试结果相吻合,Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时具有最佳的耐腐蚀性能。

基于阴极沉积Mg(OH)_(2)薄膜的镁合金超疏水表面改性及其耐蚀性研究

为延长镁合金的使役寿命,通过阴极沉积和超疏水改性在ME20M稀土镁合金表面制备超疏水涂层,采用硬脂酸乙醇基溶液对阴极沉积Mg(OH)_(2)薄膜的镁合金进行化学修饰,通过单因素试验分别考察硬脂酸浓度、溶液温度、浸泡时间对表面润湿性的影响规律,确定最优修饰工艺。对典型试样,采用点滴实验、全浸腐蚀实验及现代电化学测试技术评估其耐蚀性,采用划格法评价膜/基结合力,采用SEM、FT-IR及XRD分析试样表面微观形貌及成分。结果表明:阴极沉积Mg(OH)_(2)薄膜经低浓度硬脂酸溶液短暂浸泡即可获得超疏水性,蒸馏水静态接触角SCA高达151.5°,滚动角SA低至1.0°,呈低黏性。阴极沉积/疏水改性复合处理可显著改善镁合金的耐蚀性,与空白试样相比,复合处理试样的点滴液变色时间延长近25倍,在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流密度Jcorr降低3个数量级,特征阻抗模值|Z|_(0.1 Hz)提高4个数量级。经疏水处理的阴极沉积Mg(OH)_(2)薄膜呈刀片状微纳结构,试样的红外光谱中出现明显的-CH_(3)和-CH_(2)-吸收峰。

水热反应pH值对镁锂合金表面制备Al/Li-LDHs薄膜的影响

采用水热合成法在Mg-5Li-1Al(LA51)镁合金表面上制备Al/Li-LDH膜层。通过X射线衍射仪(XRD)、电化学阻抗测试(EIS)、极化曲线等表征手段和测试方法探究了水热反应pH对Al/Li-LDH膜层形貌及性能的影响。实验结果表明:提高水热反应pH使Al/Li-LDH膜层的尺寸增大,耐蚀性先增强然后减弱;当水热反应pH为11.5时,Al/Li-LDH膜层致密性最好,电荷转移电阻R ct最大,腐蚀电流密度J corr最小,腐蚀速率最小(0.1 g/m^(2)·a),耐蚀性最强。

镍基合金上FeCrAl薄膜应变计的制备与性能

薄膜应变计是航空发动机涡轮叶片应变测量的可靠选择。本文以FeCrAl合金为敏感材料,在镍基合金DD6上制备了多层薄膜材料体系的FeCrAl薄膜应变计,并测试了不同温度环境下应变计的应变性能。结果表明,20℃,200℃,400℃和600℃时的应变灵敏系数为2.41,2.68,3.16和3.70;200℃,400℃和600℃的电阻温度系数为567.5ppm/℃,534.1ppm/℃,517.3ppm/℃,电阻漂移率为0.00118h^(-1),0.00167h^(-1),0.00181h^(-1)。

非晶合金薄膜的制备和韧性优化措施

由于原子排列短程有序、长程无序,且不具有晶界、位错、第二相等典型晶体缺陷,非晶合金表现出高强度、高硬度以及优异的耐磨性、耐腐蚀性等优异性能。但是非晶合金的本征脆性以及有限的玻璃形成能力极大地限制了其工业应用,非晶合金薄膜的韧性优化便成了当今研究的热点问题。针对非晶合金薄膜的制备以及韧性优化措施进行综述,同时对非晶合金薄膜日后的发展趋势及未来的研究趋势进行了展望。

不锈钢衬底化学镀Ni-W-P三元合金组织及性能研究

采用复合络合剂,在2Cr12不锈钢上直接化学镀Ni-W-P,并对镀层的形貌、成分、组织结构及性能进行了检测和分析。结果表明:不锈钢经过合适的前处理后,得到的镀层光亮、均匀,表面呈胞状组织;在400℃热处理后,开始析出Ni3P相;镀态层的硬度HK值由8186MPa提高至11850MPa;结合力、耐磨性也有明显增强。

钨含量对铝合金化学镀Ni-W-P硬度和耐磨性的影响

研究铝合金化学镀Ni-W-P三元合金的耐磨性能,探讨钨含量对铝合金(LY12)化学镀Ni-W-P耐磨性和硬度的影响。结果表明:铝合金表面化学镀Ni-W-P三元合金在400℃加热1h后,表面硬度达HV251080,表面硬度和耐磨性均较基体提高10倍以上;但过高的W含量,使得表面硬度下降。磨损实验发现,试样产生了镀层碎裂和剥落现象。其主要原因是由于铝合金基体与镀层热膨胀系数的差异及Ni3P的析出导致应力过大,引起镀层硬度和耐磨性随着W含量的增加而下降。并用化学镀Ni-W-P合金沉积机理解释了镀层成分分布特征的形成原因。

铝合金化学镀Ni-P、Ni-W-P组织及相转变行为

采用差示扫描热分析仪(DSC)、X射线衍射(XRD)等研究了6061铝合金基体化学镀Ni-P、Ni-W-P合金的组织结构及相转变行为。结果表明,镀态Ni-P、Ni-W-P镀层的结构都是微晶结构；200℃热处理1h后,Ni-P、Ni-W-P镀层仍为微晶,但微晶有所长大；300、400、525和600℃热处理1h后,Ni-P、Ni-W-P镀层析出Ni_3P和Ni晶体,没有其它亚稳相析出；400℃时Ni-P、Ni-W-P镀层硬度达到峰值,其值分别为840HV100和940HV100。

铝合金化学镀Ni-W-P三元合金组织及性能的研究

在铝合金表面化学镀Ni-W-P三元合金,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差热分析(DTA)等测试手段对镀层的形貌、成分、组织结构及性能进行了研究。结果表明:镀层完全覆盖基体,表面由胞状物组成,光亮均匀,颗粒平均直径约为7μm。镀态时,镀层硬度达到HV610左右,属于均一单相体系,有较高的耐腐蚀性;若在380℃进行热处理,镀层中有Ni和Ni3P晶体析出,硬度达到HV920左右。环境温度较高时,W的沉积可阻碍Ni3P的析出,延滞Ni合金的晶化过程,使得Ni-W-P镀层比Ni-P镀层具有更好的热稳定性。

Mg-Gd-Y-Zr合金表面含硫硅烷薄膜的结构与耐蚀性能

采用分子自组装的方法在Mg-Gd-Y-Zr合金表面制备双-(γ-三乙氧基硅丙基)四硫化物硅烷薄膜。通过傅立叶变换红外光谱研究薄膜结构特性,用扫描电镜观察薄膜表面形貌,并用电化学极化曲线和交流阻抗测试研究薄膜的耐蚀性能。结果表明,镁合金表面薄膜通过SiOSi链接形成网状结构,并可能通过形成SiOMg界面相结构与镁合金表面连接;晶界上薄膜厚度小于其他各处;薄膜将腐蚀电流密度降低2个数量级以上,明显提高了盐水浸泡过程中的阻抗值。

电沉积铁镍纳米合金薄膜的结构和性能研究

采用电沉积方法从硫酸盐体系镀液中沉积得到Fe18 Ni82合金薄膜。运用扫描电子显微镜（SEM），原子力显微镜（AFM），透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射分析（XRD）以及磁测量设备分别对薄膜的表面形貌、显微结构和磁性能进行表征和测量。同时利用万能材料试验机和显微硬度计测量了薄膜的力学性能。结果表明：电沉积制备的Fe18 Ni82合金薄膜成分均匀，表面平整、光亮、致密，晶粒大小为40-50nm。薄膜是以Ni为溶剂原子，Fe为溶质原子的置换型固溶体，只存在单一的fcc相，Fe18 Ni82合金薄膜沿（111）面有较强的择优取向。镀态Fe18 Ni82合金薄膜在50Hz交流磁场下，测得其饱和磁感应强度为1．08T，最低矫顽力为20A／m。19μm厚的纳米晶薄膜的断裂应力达到785MPa，显微硬度达到605Hv。

Ti-Mo合金薄膜的储氢特性和抗氢脆能力

用前向反冲方法和高能非Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ背散射方法研究了磁控溅射制备的Ｔｉ－Ｍｏ合金薄膜的氢化性能和碳、氧污染的影响。掺Ｍｏ的Ｔｉ合金薄膜不仅能大大减低碳的污染，而且较纯钛有较高的吸氢性能．合金氢化后由δ相氢化物和β相固溶体组成．随着Ｍｏ成分增加，合金中的β－（Ｔｉ，Ｍｏ）含量上升．当Ｍｏ含量（原子分数，％）约２０时可形成单一的β相固溶体，此时氢含量（原子分数，％）仍可在４５以上．Ｔｉ－Ｍｏ合金薄膜同时也具有良好的附着力和抗粉化性能。