摘要：目的研究不同等离子体刻蚀工艺对基体和四面体非晶碳膜(ta-C)的影响,并进一步考察不同电弧等离子体刻蚀时间对ta-C薄膜结构的影响。方法采用自主设计研制的45°单弯曲磁过滤阴极真空电弧镀膜设备,进行不同等离子体刻蚀以及ta-C薄膜的沉积。使用等离子体发射光谱仪表征离子种类及其密度,使用椭偏仪表征薄膜厚度,原子力显微镜表征刻蚀后的基体粗糙度,拉曼光谱仪和XPS表征薄膜结构,TEM分析薄膜的膜基界面结构。结果辉光刻蚀工艺中,作用的等离子体离子以低密度的Ar离子为主;而电弧刻蚀时,作用的等离子体离子为高密度的Ar离子和少量的C离子,并且能够在基体表面形成约15 nm的界面层,并实现非晶碳膜(a-C)的预沉积。随电弧等离子体刻蚀时间增加,ta-C薄膜的sp3含量有所降低。结论相比于辉光刻蚀,电弧刻蚀利于制备较厚的ta-C薄膜。这主要是因为电弧刻蚀时,基体表面形成良好的界面混合层,并预沉积了非晶碳膜,形成a-C/ta-C的梯度结构,有助于增强膜基结合力。

摘要：目的研究不同恒电位对Monel400合金海水环境腐蚀磨损性能的影响。方法将试样加工成圆柱试样,通过设计的特殊夹具夹紧试样,利用摩擦试验机和电化学工作站做不同恒电位下的磨蚀实验,通过开路电位极化曲线的变化评价合金的电化学性能,通过磨损量的变化评价合金的摩擦性能。通过扫描电镜揭示磨损机理,探讨交互作用机制。结果摩擦过程中的开路电位比静态腐蚀时的低。随着外加电位的增加,腐蚀电流密度增加,摩擦系数降低,总的体积损失量增加。腐蚀磨损存在明显的交互作用。结论摩擦能够破坏合金表面的钝化膜,导致具有更高电化学活性的新表面暴露于溶液中,因此促进了表面腐蚀。而腐蚀产生的腐蚀产物层比较粗糙和疏松,其剪切强度比基底合金低得多,因此当氧化铝块摩擦过合金表面时,很容易去除腐蚀产物层,进而促进了材料损失。腐蚀磨损条件下材料的损失量明显比纯磨损条件下的高。

摘要：目的研究非晶碳膜的压阻性能和机理,并将其作为压敏电阻应用于MEMS压力传感器敏感电路中。方法使用直流溅射工艺制备非晶碳膜压敏薄膜材料,对典型样品进行内部组分和电学、力学、温度等性能测试和研究,使用有限元方法进行器件设计仿真,借助MEMS加工工艺完成非晶碳膜压力传感器芯片的加工,最后进行器件级别的测试和分析。结果在0~1 MPa范围内,压力传感器芯片的灵敏度为9.4μV/kPa,输出信号的非线性度为5.57%FS;对压敏电阻进行–70~150℃范围内的温度性能研究,其阻值与温度之间表现出较强的线性关系,且在–20~150℃段,线性度更强,表明非晶碳膜压敏材料在高温段应用时更容易补偿。机理研究方面,非晶碳膜在厚度方向上表现出组分差异化,因此该方向也应被纳入机理模型建立中。结论非晶碳膜在加工工艺、力学性能以及电学性能上与传统的MEMS传感器芯片能够很好地结合,加工得到的非晶碳膜压阻式压力传感器灵敏度和线性度较为理想。此外,其压阻机理研究应纳入薄膜厚度方向。

摘要：目的设计Mo S_2/Pb-Ti多层薄膜,改善真空和大气环境下的摩擦学性能。方法采用磁控溅射技术沉积Mo S_2/Pb-Ti多层薄膜,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、纳米压痕仪、真空和大气摩擦磨损实验,分别评价MoS_2/Pb-Ti多层薄膜的表面形貌、微观结构、力学性能、真空和大气环境下的摩擦学性能,并通过光学显微镜、能谱仪(EDS)、Raman光谱仪对磨痕及磨斑进行分析。结果随着MoS_2层厚度的增加,MoS_2/Pb-Ti多层薄膜的表面颗粒逐渐细化,变得更加光滑。同时,微观结构由金属相主导转变为由MoS_2相主导,弹性模量逐渐降低,硬度则先升高后降低。在真空环境下,Mo S_2/Pb-Ti多层薄膜的摩擦系数低至0.01,磨损率低至2.2×10^(-7) mm^3/(N·m),大气环境下摩擦系数低至0.07左右,磨损率低至2.7×10^(-7) mm^3/(N·m)。结论在真空摩擦磨损实验中,MoS_2层厚度过薄时,MoS_2/Pb-Ti多层薄膜的磨损机制为粘着磨损,MoS_2层厚度增加有助于形成稳定的转移膜,使得摩擦磨损大幅降低。在大气摩擦磨损实验中,Ti保护MoS_2的结构免于H_2O和O_2的破坏,使体系具有低而稳定的摩擦磨损。

摘要：目的开发一种石墨烯在铜基复合材料中的均匀分散结构,制备出兼具高导电和强抗刻蚀性能的石墨烯/铜复合材料。方法采用化学气相沉积原位生长法结合分散剂工艺,制备分散均匀石墨烯/铜基粉体复合材料。利用制备的石墨烯/铜粉体材料,采用真空热压工艺,制备了石墨烯/铜块体材料,然后用拉曼光谱、X射线粉末衍射仪和金相显微镜,考察石墨烯/铜试样的质量和形貌,最后用数字便携式涡流电导仪测量其电导率。利用自主设计的石墨烯/铜在过硫酸铵中刻蚀的实验装置,测试石墨烯/铜的抗刻蚀性能。结果利用石墨烯/铜粉体制备的石墨烯/铜块体和铜具有相同的(111)、(200)和(220)晶面,多层石墨烯以立体胞室结构均匀分布在铜晶粒的晶界处。石墨烯/铜块体的导电率为96%IACS,明显优于文献报道的以其他方法制备的石墨烯/铜块体,并且在过硫酸铵溶液中浸泡90 min后,石墨烯/铜块的质量损失为126.6 mg,石墨烯/铜比纯铜的抗刻蚀能力提高了37.6%,具有比铜更强的抗刻蚀性能。结论以CVD原位生长法和真空热压法制备的石墨烯/铜复合材料,石墨烯以立体胞室结构均匀分散在铜界面处,并且兼具高的导电性和强的抗刻蚀性能。

摘要：薄膜与基体间的界面结合性能是决定薄膜性能发挥的关键要素。针对类金刚石薄膜(DLC)在硬质合金上结合力差的问题,采用线性阳极离子束复合磁控溅射技术在硬质合金YG8基体上设计制备了单层W过渡层、WC过渡层、双层W过渡层和三层W过渡层4种不同W过渡层的DLC薄膜,探讨了不同过渡层对DLC薄膜力学和摩擦学性能的影响。结果表明:不同过渡层结构的DLC薄膜结构致密,界面柱状生长随着层数增加及过渡层厚度的降低而打断,有利于改善薄膜的韧性。当为三层W过渡层时,DLC薄膜的断裂韧性达到最大值6.44 MPa·m1/2;与单层W过渡层相比,薄膜硬度有小幅下降,但薄膜内应力降低了55%,且膜/基匹配性更佳,结合强度高达85N,此时薄膜具有较低的摩擦因数和磨损率,表现出比较优异的抗磨减摩性能。

摘要：胎面胶的摩擦磨损、抗湿滑性和滚动阻力是轮胎使用过程中的3项最基本性能,由于3者之间存在着严重的相互制约关系,因此,在胎面胶设计开发过程中,同时提高这3项性能仍然面临着巨大的挑战。综述了填充型胎面胶摩擦磨损、抗湿滑和滚动阻力性能方面的研究进展和产生机理,重点分析了填充剂种类和母胶类型等因素对胎面胶摩擦磨损、抗湿滑和滚动阻力性能方面的影响。提出胎面胶摩擦磨损、抗湿滑和滚动阻力3者之间平衡调控的切入点及未来的研究趋势。

摘要：鉴于海洋大气苛刻的腐蚀环境及钢筋混凝土桥梁长寿命设计要求,对桥梁拼接胶的综合性能要求不断提高。研制了一种海工桥梁拼接用环氧胶,探究了不同固化剂和颜基比(P/B)对环氧胶性能的影响,通过电化学工作站、耐盐水性能和中性盐雾加速试验对环氧胶防腐性能进行了评价。结果表明:研制的环氧胶的拉伸强度和压缩强度分别达到22.1 MPa和92.7 MPa,分别通过中性盐雾2000 h和盐水浸泡2000 h试验后,漆膜完整,无腐蚀和剥落迹象。100μm环氧胶在3.5%NaCl中的电化学腐蚀速率约是纯碳钢的1/1000,说明研制环氧胶具有良好的腐蚀防护功能。

摘要：针对世界第一380 m输电铁塔在临海海洋大气腐蚀环境的防腐耐候需求,设计石墨烯改性重防腐涂料体系(包括环氧石墨烯防腐底漆、环氧石墨烯阻隔中间漆和氟碳耐候面漆,其中氟碳面漆采用红白相间颜色,具有防腐和航空标识功能)对输电铁塔进行防护涂装。通过实验室配方优化、石墨烯改性重防腐涂料性能检测和示范工程涂装,最终定型涂料配方体系。同时针对临海环境室外涂装工况,介绍石墨烯改性重防腐涂料在铁塔镀锌管件的施工工艺和施工经验。

摘要：主要综述了海洋环境抗磨蚀防护涂层及技术的发展现状,对比了喷涂、高能束表面改性、物理气相沉积(Physical vapor deposition, PVD)三种常用技术的优劣势,并归纳了不同涂层在海水磨蚀条件下的磨损率和腐蚀电流密度,发现PVD制备的氮/碳基涂层呈现出更优的耐摩擦防腐蚀性能。进一步对海洋环境氮基与碳基抗磨蚀防护涂层的研究成果进行了重点阐述,探讨了组分、过渡层以及多层结构设计等对涂层微结构、力学及磨蚀性能的影响,剖析了涂层在海水磨蚀环境中的失效分析方法和损伤机理。最后,对海洋抗磨蚀防护涂层的未来发展方向进行了思考与展望。