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Al预沉积层对金属有机物化学气相沉积方法在Si衬底上生长AlN缓冲层和GaN外延层的影响 下载：60 浏览：429

甄龙云1 彭鹏2 仇成功1 郑蓓蓉1 Antonios Armaou1,3 钟蓉1 《材料科学研究》 2020年11期

摘要:
采用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)在硅(Si)衬底制备铝/氮化铝/氮化镓(Al/AlN/GaN)多层薄膜,使用光学显微镜(OM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)等手段表征AlN和GaN薄膜的微观结构和晶体质量,研究了TMAl流量对AlN薄膜和GaN薄膜的形核和生长机制的影响。结果表明,预沉积Al层能促进AlN的形核和生长,进而提高GaN外延层的薄膜质量。TMAl流量太低则预沉积Al层不充分,AlN缓冲层的质量取决于由形核长大的高结晶度AlN薄膜与在气氛中团聚长大并沉积的低结晶度AlN薄膜之间的竞争,AlN薄膜的质量随着TMAl流量的升高而提高,GaN薄膜的质量也随之提高。TMAl流量太高则预沉积Al层过厚,AlN缓冲层的质量取决于由形核长大的高结晶度AlN薄膜与Al-Si回融蚀刻之间的竞争,AlN薄膜的质量随着TMAl流量的升高而降低,GaN薄膜的质量也随之降低。

耐磨铝基超疏水材料的制备及其动态冷凝行为 下载：77 浏览：484

王芳1 周宝玉1 冯伟1,2 雷家柳1,2 姜玉凤1 王琦迪1,3 《材料科学研究》 2020年5期

摘要:
用水热法制备了铝基超疏水材料。SEM观测结果表明,这种材料表面有明显的微纳米复合结构；用动态摩擦试验机进行了循环摩擦实验,结果表明:这种材料的耐磨性能优异,2000次循环摩擦后样品表面变得略微平整,微米结构丢失,但是保留有大量ZnO纳米棒,仍保持超疏水特性。这种材料还具有良好的耐酸碱腐蚀能力。冷凝实验结果表明:冷凝液滴在微纳米复合结构中随机生成,有益的是凹槽中的冷凝液滴在长大和合并过程中逐渐脱离凹槽底部最终悬浮在粗糙结构的表面。这证实,冷凝液滴在样品表面保持Cassie态,为冷凝过程中频繁发生液滴合并自弹跳提供了条件。

氧气DBD等离子体处理PBO纤维表面及其对双马树脂基复合材料界面性能的影响 下载：87 浏览：499

刘哲1,2 陈博涵1 陈平1 《材料科学研究》 2020年3期

摘要:
采用氧气介质阻挡放电(DBD)等离子体处理PBO纤维表面,用以改善PBO纤维与双马来酰亚胺(BMI)树脂之间的界面粘结性能。结果表明,用氧气等离子体处理PBO纤维能大幅度提高PBO/BMI复合材料的层间剪切强度(ILSS)值,最佳处理条件为功率30 W/m3、时间24 s,ILSS值从43.9 MPa提高到62.0 MPa。经过氧气DBD等离子体处理的PBO纤维其表面的氧含量明显提高,氮含量变化不大,甚至在过度处理时降低；官能团-O-C=O基团的含量从0提高到3.16%,-C-O-的含量也明显提高；在氧气DBD等离子体处理后的PBO纤维表面产生大量凹凸不平和沟壑,使纤维表面的粗糙度提高。而表面氧含量的提高和表面形貌与粗糙度的变化,是PBO/BMI复合材料ILSS值提高的重要原因。单丝拉伸实验结果表明,适当的DBD等离子体处理不会对PBO纤维表面产生不良影响,不影响其在复合材料中的作用。

TaN薄膜的等离子体增强原子层沉积及其抗Cu扩散性能 下载：64 浏览：444

王永平 丁子君 朱宝 刘文军 丁士进 《材料科学研究》 2019年9期

摘要:
使用Ta[N(CH3)2]5和NH3等离子体作为反物用等离子体增强原子层沉积工艺生长了TaN薄膜,借助原子力显微镜、X射线光电子能谱、四探针和X射线反射等手段研究了薄膜的性能与工艺条件之间的关系。结果表明,TaN薄膜主要由Ta、N和少量的C、O组成。当衬底温度由250℃提高到325℃时Ta与N的原子比由46:41升高到55:35,C的原子分数由6%降低到2%。同时,薄膜的密度由10.9 g/cm3提高到11.6 g/cm3,电阻率由0.18Ω?cm降低到0.044Ω?cm。与未退火的薄膜相比,在400℃退火30 min后TaN薄膜的密度平均提高了～0.28 g/cm3,电阻率降低到0.12～0.029Ω?cm。在250℃生长的3 nm超薄TaN阻挡层在500℃退火30 min后仍保持良好的抗Cu扩散性能。

加工7075航空铝合金用金刚石涂层刀具的制备及其切削性能 下载：62 浏览：427

王宜豹1,2 黄楠1 刘鲁生1 袁子尧1 李鹏1 张文雪2 姜辛1 《材料科学研究》 2019年9期

摘要:
采用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术在WC-Co8%硬质合金刀具表面制备金刚石涂层,调节甲烷浓度等沉积工艺制备了单层金刚石涂层刀具和微米金刚石涂层(1.2μm)、纳米金刚石涂层(200 nm)交替多层金刚石涂层刀具。以7075航空铝合金作为切削工件,在无润滑干切条件下测试了单层金刚石涂层刀具和多层金刚石涂层刀具的切削性能。实验结果表明,切削2 h后单层金刚石涂层刀具涂层脱落宽度达到35μm,刀刃钝化；有多层金刚石涂层刀具的刃型保持完整,涂层无脱落。对单层金刚石涂层和多层金刚石涂层平面样品进行了洛氏压痕实验。结果表明,多层金刚石涂层的脱落面积约为单层金刚石涂层脱落面积的1/5到1/10,进一步说明多层金刚石涂层有更强的抵抗裂纹产生的能力。这些结果表明,金刚石多层结构能提高涂层与基体的界面结合力,延长金刚石涂层刀具的使用寿命。

织构表面在油和水中的润湿性及摩擦学性能 下载：63 浏览：448

马明明 连峰 姜康 张会臣 《材料科学研究》 2018年12期

摘要:
为研究织构形貌对表面润湿性和摩擦学性能的影响,建立凹坑表面流体动压润滑数学模型,计算底面为正方形的棱柱和圆台形凹坑表面的润滑膜动压承载力。计算结果表明,凹坑面积率为19.6%时,圆台形凹坑表面的流体动压润滑膜承载力是棱柱凹坑表面的2.4倍。利用激光加工技术,在5083船用铝合金表面加工与数学模型一致的棱柱形和圆台形凹坑织构,利用低表面能修饰和溶胶凝胶法涂敷SiO2改变表面润湿性能。接触角测试显示,棱柱形凹坑表面的接触角比圆台形凹坑表面大2°4°。摩擦实验显示,将织构和化学组分相结合的双疏表面可以显著地提高摩擦学性能。圆台形凹坑表面的摩擦学性能优于棱柱形凹坑表面,与计算结果相符。凹坑形貌对表面摩擦学性能的影响大于对表面润湿性的影响。

魔芋葡甘聚糖溶液水基的润滑特性 下载：71 浏览：469

漆雪莲 张倩倩 盛德尊 李小磊 张会臣 《材料科学研究》 2018年10期

摘要:
以石英玻璃为摩擦副,研究在面接触条件下魔芋葡甘聚糖溶液的水基润滑特性。使用红外光谱仪测量了魔芋葡甘聚糖的分子结构,用多功能摩擦磨损试验机进行润滑特性试验,用LEXT OLS4000 3D激光共聚焦显微镜表征了试样的表面形貌,重点分析了不同浓度魔芋葡甘聚糖溶液的润滑特性。结果表明:浓度为0.3%的溶液具有最佳的润滑性能,石英玻璃间的摩擦系数约为0.002。在不同浓度的魔芋葡甘聚糖溶液的润滑条件下,摩擦副的摩擦系数随着转速呈现出不同的变化规律。由于硼酸离子与魔芋葡甘聚糖分子中的羟基发生化学反应生成硼酸多羟基化合物,硼酸的加入增强了水合分子层的稳定性。魔芋葡甘聚糖水基润滑界面,主要包含魔芋葡甘聚糖水合分子层和自由水分子层。水合分子层吸附在摩擦副表面形成吸附膜可避免摩擦副的直接接触,自由水分子层保证了润滑液的剪切流动性,两者的共同作用实现了有效润滑。
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