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镀膜前离子束清洗对复合材料表面Al膜附着力影响研究

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真空科学与技术学报 2013年第9期33卷 867-870页

作者：赵栋才武生虎马占吉肖更竭任妮兰州空间技术物理研究所表面工程技术重点实验室兰州730000

在树脂基复合材料表面镀Al膜前,利用Ar离子束对基体表面进行清洗处理,当离子束清洗时间不同或离子束能量不同时,经万能拉伸试验仪、扫描电镜、X射线光电子谱测试发现,Ar离子束能对表面造成溅射现象,如果加大离子束能量,表面有熔融现象;A... 详细信息

在树脂基复合材料表面镀Al膜前,利用Ar离子束对基体表面进行清洗处理,当离子束清洗时间不同或离子束能量不同时,经万能拉伸试验仪、扫描电镜、X射线光电子谱测试发现,Ar离子束能对表面造成溅射现象,如果加大离子束能量,表面有熔融现象;Al和基体之间形成了化学键,但键的多少与镀膜前离子束清洗时间长短、离子束能量大小无关;离子束未作清洗的样品表面Al膜附着力测试值离散性很大,会出现测试值接近0的个别子样,其他样品附着力均大于5 N/mm2。

关键词： Al膜复合材料附着力离子束

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树脂基复合材料表面金属化及膜基界面研究

树脂基复合材料表面金属化及膜基界面研究

作者：武生虎兰州大学

学位级别：硕士

树脂基复合材料以其质轻、高比强度、高比模量、热膨胀系数小、性能可设计性等一系列优点,已经成为国内外航天器各结构部件的首选材料,在空间获得了广泛的应用。在航天器中,用复合材料代替金属材料,在保持原有力学性能,甚至更高的同时,... 详细信息

树脂基复合材料以其质轻、高比强度、高比模量、热膨胀系数小、性能可设计性等一系列优点,已经成为国内外航天器各结构部件的首选材料,在空间获得了广泛的应用。在航天器中,用复合材料代替金属材料,在保持原有力学性能,甚至更高的同时,可有效减轻航天器的重量,节约发射成本。但是,由于特殊的空间使用环境和航天技术新的发展需求,树脂基复合材料面临着空间防护和表面导电性能不足等问题,严重影响了航天器向大功率、长寿命和高可靠方向的发展,也阻碍了该类材料的进一步应用。针对上述工程化应用存在的问题,本文采用电弧离子镀方法开展了树脂基复合材料表面金属化技术研究,研究总结了关键工艺参数对膜层附着力和膜层导电性的影响,并采用XPS、XRD、SEM、EDS等测试分析手段对膜基界面进行了分析。本论文的主要内容包括：1.针对空间的应用需求,对比研究了树脂基复合材料表而几种金属薄膜的导电性和空间防护性能,结果表明,Ti膜防护性能最好,而导电性能一般,Al膜具有较好的导电性和空间防护能力,而Cu膜导电性能虽好,但防护性能较差;2.采用电弧离子镀方法开展了树脂基复合材料表面制备Al膜技术研究,研究总结了薄膜沉积温度和弧源工作电流对薄膜附着力和薄膜电阻率的影响规律;3.通过XPS解谱分析,膜基界面处形成了氧化铝、氮化铝和碳化铝等化学键;4.镀膜前采用离子束对基底进行轰击,能有效提升薄膜的附着力,研究表明,离子束轰击一方面可使复合材料表面毛化,增加了膜层与基底之间的接触面积,另一方面可破坏树脂基体原有的化学键,为膜基之间形成新的化学键创造了有利的条件。

关键词：树脂基复合材料表面金属化电弧离子镀界面附着力

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复材表面电弧离子镀镀铝膜性能研究

真空科学与技术学报 2010年第5期30卷 510-513页

作者：赵栋才肖更竭马占吉武生虎任妮表面工程技术国家级重点实验室兰州物理研究所兰州730000

为了减小复材天线反射器在高频段的反射损耗,利用电弧离子镀膜技术在其表面镀Al膜。用万能拉伸测试仪、表面轮廓仪、SEM、XPS、XRD、Z-82数字式四探针测试仪对其性能进行评价。发现薄膜致密、均匀、形成晶体结构,导电性能接近块体Al材... 详细信息

为了减小复材天线反射器在高频段的反射损耗,利用电弧离子镀膜技术在其表面镀Al膜。用万能拉伸测试仪、表面轮廓仪、SEM、XPS、XRD、Z-82数字式四探针测试仪对其性能进行评价。发现薄膜致密、均匀、形成晶体结构,导电性能接近块体Al材。通过XPS研究发现,组成薄膜的金属元素和基底中的氧、碳等元素发生了反应。在拉拔试验中,复材基底成分层状脱落,薄膜和复材基底附着完好。说明组成薄膜的Al元素在界面处和基底材料发生反应,形成化学键,提高了附着力。

关键词：铝膜碳纤维复合材料电弧镀金属化

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掺硅类金刚石膜的制备与力学性能研究

物理学报 2008年第3期57卷 1935-1940页

作者：赵栋才任妮马占吉邱家稳肖更竭武生虎兰州物理研究所表面工程技术国家重点实验室兰州730000

用脉冲电弧离子镀技术,通过调整掺硅石墨靶和纯石墨靶的数量,制备了一系列不同硅含量的类金刚石薄膜样品.研究发现:当硅含量达6.7at.%时,类金刚石薄膜的应力从4.5GPa降低到3.1GPa,薄膜的硬度还保持在3600Hv,和没有掺杂的类金刚石薄膜的... 详细信息

用脉冲电弧离子镀技术,通过调整掺硅石墨靶和纯石墨靶的数量,制备了一系列不同硅含量的类金刚石薄膜样品.研究发现:当硅含量达6.7at.%时,类金刚石薄膜的应力从4.5GPa降低到3.1GPa,薄膜的硬度还保持在3600Hv,和没有掺杂的类金刚石薄膜的硬度相比,基本保持不变;当硅含量小于6.7at.%时薄膜的摩擦系数相对于未掺杂的类金刚石薄膜也保持不变,为0.15.当薄膜中硅含量继续增加时,薄膜中C—Si键的含量增多,导致薄膜硬度和应力都有较大幅度地减小、摩擦系数增大、磨损性能也变差了.

关键词：类金刚石膜掺硅应力硬度制备力学性能

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七种金属基底上类金刚石膜的过渡层制备研究

真空科学与技术学报 2008年第4期28卷 346-350页

作者：赵栋才任妮马占吉肖更竭武生虎兰州物理研究所表面工程技术国家重点实验室兰州730000

为了解决类金刚石(DLC)膜在金属基底上附着力低的困难,本研究分别利用了两种厚度不同的Ti/TiCx/DLC过渡层和一种Ti/TiNy/TiNyCx/DLC过渡层在7种金属基底上(W18Cr4V、Cr12、GCr15、TC4、40Cr、9Cr18、1Cr18Ni9Ti)制备了DLC薄膜。利用Si(100)基底镀膜前后的形变,计算的薄膜应力高达3.9 GPa,这种应力在过渡层中部分释放而制备了较厚(0.9μm)DLC膜。薄膜的附着力通过拉拔试验发现,选择合适的过渡层,薄膜的附着力有很大的提高,拉拔中只有胶被拉开。纳米硬度计测试结果表明,薄膜的硬度都在5000 Hv左右,不随基底材料改变。往复式摩擦试验结果显示,稳定后的摩擦系数在0.1附近。通过Raman谱发现,所有基底上薄膜的谱图一致,这说明薄膜的结构不受基底影响。

关键词：类金刚石膜硬度摩擦系数附着力

在复合材料表面以Ti为过渡层制备的Al膜技术性质(英文)

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稀有金属材料与工程 2013年第S2期42卷 243-246页

作者：赵栋才肖更竭马占吉武生虎任妮兰州物理研究所表面工程技术重点实验室甘肃兰州730000

利用电弧离子镀技术,在符合材料表面制备以Ti为过渡层的Al膜,然后利用SEM、XRD、表面轮廓仪Dektak 8 Stylus、四探针Z-82、CMT-6104和XPS对薄膜表面形貌、结构、膜厚、电阻、附着力和膜基界面进行评价,发现Al膜性能接近Al块材,且Ti和基... 详细信息

利用电弧离子镀技术,在符合材料表面制备以Ti为过渡层的Al膜,然后利用SEM、XRD、表面轮廓仪Dektak 8 Stylus、四探针Z-82、CMT-6104和XPS对薄膜表面形貌、结构、膜厚、电阻、附着力和膜基界面进行评价,发现Al膜性能接近Al块材,且Ti和基体形成了Ti-C,Ti-O等化学键,提高了Al在复材表面的附着力。

关键词：铝膜电弧离子镀附着力复合材料

NiTi合金生物医用材料表面镀类金刚石薄膜的性能研究

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真空科学与技术学报 2006年第Z1期26卷 44-49页

作者：任妮马占吉肖更竭武生虎程峰兰州物理研究所表面工程技术国家级重点实验室兰州730000 兰州物理研究所表面工程技术国家级重点实验室兰州730000 兰州物理研究所表面工程技术国家级重点实验室兰州730000 兰州物理研究所表面工程技术国家级重点实验室兰州730000 兰州大学物理学院材料系兰州730000

用脉冲电弧离子镀技术在NiTi合金生物材料表面沉积了类金刚石(DLC)薄膜.研究分析结果表明制备的DLC薄膜是四面体非晶碳薄膜;随着DLC薄膜厚度的增加,薄膜的表面粗糙度增加,薄膜中sp3的含量减少;随着sp3含量的增加,薄膜的纳米硬度升高;划... 详细信息

用脉冲电弧离子镀技术在NiTi合金生物材料表面沉积了类金刚石(DLC)薄膜.研究分析结果表明制备的DLC薄膜是四面体非晶碳薄膜;随着DLC薄膜厚度的增加,薄膜的表面粗糙度增加,薄膜中sp3的含量减少;随着sp3含量的增加,薄膜的纳米硬度升高;划痕实验表明临界载荷大于0.9 N.研究得出:与NiTi合金相比,DLC薄膜能够有效地降低摩擦系数和磨损.DLC薄膜的摩擦系数主要与薄膜的硬度及薄膜中sp3的含量有关,DLC薄膜的磨损主要是轻微的磨粒磨损及疲劳磨损.

关键词： NiTi合金类金刚石薄膜电弧离子镀

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C/E表面镀Al膜的原子氧试验

宇航材料工艺 2007年第4期37卷 65-69页

作者：任屏源任妮马占吉肖更竭武生虎兰州大学材料系兰州物理研究所表面工程技术国家级重点实验室兰州730000 兰州物理研究所表面工程技术国家级重点实验室

为了提高C/E复合材料的导电性及耐空间环境的能力,应用电弧离子镀技术在C/E复合材料表面沉积了A l膜,研究了地面模拟原子氧环境对C/E复合材料表面镀A l前后的侵蚀、质损及A l膜的附着力、导电性的影响。通过XRD、SEM、FT-IR、万能拉伸... 详细信息

为了提高C/E复合材料的导电性及耐空间环境的能力,应用电弧离子镀技术在C/E复合材料表面沉积了A l膜,研究了地面模拟原子氧环境对C/E复合材料表面镀A l前后的侵蚀、质损及A l膜的附着力、导电性的影响。通过XRD、SEM、FT-IR、万能拉伸测试仪、FZ-82数字式四探针测试仪等测试分析样品。结果表明:电弧离子镀A l膜微米级以上颗粒较多,但分布均匀,膜层致密,附着力达2 N/mm2以上;原子氧对C/E复合材料侵蚀明显,镀铝后具有明显的防护作用;原子氧侵蚀后的A l膜电阻率有所上升,但还是有较好的导电性;辐照后的A l膜附着力比辐照前反而增加,其机理尚待进一步研究。

关键词： C/E复合材料 Al膜电弧离子镀原子氧防护

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利用离子源掺铁制备多层类金刚石膜

真空科学与技术学报 2008年第5期28卷 410-414页

作者：马占吉赵栋才肖更竭任妮武生虎兰州物理研究所表面工程技术国家重点实验室兰州730000

对离子源进行合理设计,使离子源中的Ar离子溅射产生Fe离子,利用裹挟Fe离子的Ar离子在制备类金刚石薄膜的过程中进行间歇性注入掺杂,制备多层类金刚石薄膜。这种多层类金刚石薄膜和单层类金刚石薄膜相比,应力从4.5 GPa降至3.9 GPa,摩擦... 详细信息

对离子源进行合理设计,使离子源中的Ar离子溅射产生Fe离子,利用裹挟Fe离子的Ar离子在制备类金刚石薄膜的过程中进行间歇性注入掺杂,制备多层类金刚石薄膜。这种多层类金刚石薄膜和单层类金刚石薄膜相比,应力从4.5 GPa降至3.9 GPa,摩擦系数从0.14降至0.1附近,同时保持硬度值不变。

关键词：类金刚石膜掺铁多层膜力学性能