摘要：高熵碳化物薄膜的脆性限制了其在高承载、长周期服役条件下的应用。精细设计的纳米复合结构可以在不损失薄膜强度前提下显著提高薄膜的韧性。采用高功率脉冲磁控溅射技术制备以非晶为基体连续相,以碳化物陶瓷相为分散相的非晶-晶体的高熵碳化物(CuNiTiNbCr)C_(x)薄膜,研究不同C_(2)H_(2)气体流量(F_(C))对薄膜成分、结构、力学性能和摩擦学性能的影响。采用能谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱分析薄膜的成分、形貌、结构及各元素的化学状态,进一步采用纳米压痕以及球-盘式摩擦磨损试验机对薄膜的硬度、模量和摩擦磨损性能进行表征。结果表明,随着乙炔气体流量的增加,薄膜中碳含量逐渐增加,结构从非晶转变为非晶-晶体的纳米复合结构。纳米复合结构薄膜的硬度随着乙炔流量的增加逐渐增加,这是因为薄膜中生成大量碳化物陶瓷相,薄膜硬度最高为20 GPa。纳米复合薄膜呈现优异的摩擦学性能,在F_(C)=3 mL/min时,薄膜的摩擦性能达到最优,其磨损量为2.9×10^(-6)mm^(3)/Nm。综上,采用高功率脉冲磁控溅射技术可以精细调控薄膜结构,制备出强韧一体化、耐磨减摩的纳米复合结构(CuNiTiNbCr)C_(x)薄膜。

摘要：运用第一性原理方法计算NiTi合金三种相结构(B2、B19’和R相)的电荷密度、态密度、Mulliken布居、弹性常数,在此基础上探究NiTi合金的键合特征、弹性性质及其内在联系。计算结果表明NiTi合金主要成键类型是金属键,其次还包括共价键和离子键。离子键主要由Ti原子向Ni原子转移少量电荷形成,共价键主要由Ni-3d和Ti-3d的轨道杂化形成,此外B19’和R相中Ni-Ni原子间存在电子云重叠也具有共价键特征。弹性性质计算表明三种相结构的NiTi合金均为延性材料,并具有不同程度的弹性各向异性特征。延性强弱顺序依次为B2>R>B19’,弹性各向异性程度的强弱顺序为B19’>B2>R。材料的延脆性和弹性各向异性主要与合金中共价键、金属键的特征和强度有关。金属键具有无方向性特征,金属键越强材料的延性性能会越强;共价键具有方向性特征,共价键越强,同时金属键越弱,则材料的弹性各向异性的程度会越高。本研究揭示了NiTi合金在B2→R→B19’马氏体相变过程中键合特征和弹性性质的变化情况,对NiTi合金器械的设计和应用具有重要的参考意义。

摘要：人工关节置换术被认为是治疗晚期关节炎、关节功能丧失等关节类疾病最有效和最终的治疗方式。首先介绍了人工髋关节体内服役环境特点及关节摩擦界面生物蛋白膜与类石墨碳润滑层的形成,进一步论述了在模拟体内服役环境下,过渡族金属铜催化摩擦界面的蛋白质变性降解,促进生物蛋白膜向类石墨碳润滑层的转变,最后探讨了过渡族金属离子介导产生活性氧自由基(ROS)催化蛋白质吸附、变性、分解及生物蛋白膜、类石墨碳润滑层形成的分子机制,并对未来陶瓷人工关节材料的设计提出展望。

摘要：本文利用磁控反应溅射技术制备氮化钽薄膜，对磁控反应溅射制备氮化钽薄膜的工艺参数（包括氮分压比、加热温度、溅射压力、溅射电流）用正交设计进行优化。研究表明，影响氮化钽薄膜结合力的主要因素为溅射压力和加热温度，氮分压比、溅射电流为次要因素；氮分压对氮化钽薄膜的硬度影响较大。动态凝血及血小板粘附实验研究表明，氮化钽薄膜的血液相容性性能优于热解碳（LTIC）。