纳米硬度

摘要： 采用亚硫酸盐体系镀液在紫铜表面电镀金。研究了镀液温度和电流密度对电镀金层晶相结构和纳米硬度的影响。结果表明,随着镀液温度升高,金层由(220)面择优生长转变为(111)面择优生长,纳米硬度变化不大。随着电流密度增大,金层由(111)面择优生长转变为(220)面择优生长,纳米硬度减小。电镀金层的晶粒尺寸受镀液温度和电流密度的影响不大,维持在30 nm左右。较佳的镀液温度和电流密度分别为55°C和3 mA/cm^(2),该条件下所得金层呈镜面光亮,结晶细致,纳米硬度约2.6 GPa,远高于冶炼纯金。

摘要： 采用Al+α-Al2O3复合材料及Al100-xCrx(x=10,20,30)合金作为靶材,用反应磁控溅射将α型籽晶引入氧化铝基薄膜中,研究了籽晶对氧化铝基薄膜的元素比例、相组成、结构特征、表面形貌及纳米硬度的影响.结果显示,在550°C时溅射Al+α-Al2O3复合靶所得的薄膜由单相的α-Al2O3组成,而在同一温度下采用Al70Cr30合金靶所制得的薄膜中检测到α-(Al0.7Cr0.3)2O3固溶体.纯α-Al2O3薄膜及α-(Al0.7Cr0.3)2O3固溶体薄膜的纳米硬度分别达到～23.5GPa和～28.5GPa.

摘要： 为研究晶粒尺寸对材料接触力学特性的影响,考虑多晶铜基体弹塑性变形情况,基于分子动力学方法,在原子尺度下模拟了金刚石压头与不同晶粒尺寸的铜基体的接触与分离过程.研究结果表明:在不同晶粒尺寸下,多晶铜黏着接触过程中的最大黏着力基本保持不变,最大法向接触力随晶粒尺寸的减小表现出先增大后减小的趋势.纳米硬度和接触刚度分别与接触过程中的塑性能和弹性能的变化相关,且纳米硬度与接触刚度的变化总体成负相关.最后,采用公共近邻分析方法研究了多晶铜基体弹塑性变形过程,研究发现晶界数量对材料的纳米硬度有重要影响,并进一步影响其接触力学特性.

摘要： 利用磁控溅射技术向ZrB_(2)涂层中掺杂金属Ni来改善涂层韧性,采用“反向设计”法研制ZrB_(2)-Ni涂层,即通过改变ZrB_(2)靶溅射功率调控ZrB_(2)-Ni涂层中Ni含量,系统研究涂层力学性能和摩擦磨损性能的变化规律,优化涂层制备工艺。结果表明:随着ZrB_(2)靶溅射功率增加,涂层沉积速率呈线性增加;纳米硬度、弹性模量和平均摩擦系数逐渐升高;涂层临界载荷和磨损率均先增加后下降,但变化不大。适量掺杂金属Ni在一定程度上改善了涂层韧性,当ZrB_(2)靶溅射功率为2.4kW时,制备的涂层临界载荷较高,约20.9N;涂层耐磨性最好,磨损率为4.3×10^(-1)μm^(3)/(N·μm),特征值H/E与H^(3)/E^(*2)最高,分别为0.066和0.075GPa。

摘要： 目的研究脉冲偏压频率对Ti SiN/TiAlN纳米多层薄膜结构和性能的影响,优化工艺参数,以提高薄膜的性能。方法采用脉冲偏压电弧离子镀,在M2高速钢和单晶硅基底上以不同脉冲偏压频率沉积Ti SiN/TiAlN纳米多层薄膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪和纳米压痕仪,研究脉冲偏压频率对Ti SiN/TiAlN纳米多层薄膜的表面形貌、元素成分、截面形貌、相结构和纳米硬度的影响。结果 Ti Si N/TiAlN纳米多层薄膜表面的大颗粒直径主要集中在1μm以下,随着脉冲偏压频率的变化,大颗粒的数量为184~234,所占面积为40.686~63.87μm^(2);主要元素为Ti元素和N元素,所占原子比分别为48%和50%,Si和Al元素的含量较少;多层结构不明显,截面形貌可观察到柱状晶的细化,80 kHz时出现片状化结构;以(111)晶面为择优取向,晶粒尺寸在20 nm左右;纳米硬度为28.3~32.3 GPa,弹性模量为262.5~286.8GPa。结论 50kHz时,Ti SiN/TiAlN纳米多层薄膜表面大颗粒的数量最少,为184个;70kHz时大颗粒所占面积最小,为40.686μm;晶粒尺寸在50~60k Hz时发生细化,60k Hz时,晶粒尺寸达到最小值19.366 nm,纳米硬度和弹性模量分别达到最大值32.3 GPa和308.6 GPa,脉冲偏压频率的最佳频率范围为50~70 kHz。

摘要： 提升类金刚石(Diamond-Like Carbon,DLC)膜在被保护基底上的附着能力具有明显的实际应用价值.从微观机理上分析了前期设计的Cu基多层DLC膜有效性的原因.在此基础上,研究了DLC/SiC循环层中两者厚度比例对膜层的附着性能、纳米硬度和耐磨性的影响,以优化结构、进一步提升实际应用所需的膜层性能.纳米划痕和压痕测试结果表明:随着DLC层与SiC层厚度比例的增大,多层DLC膜在Cu基上附着性能逐渐降低,但当厚度比小于2.3时,仍接近厚度400 nm的单层DLC膜在Si基上的附着性能;Cu基多层DLC膜的纳米硬度逐渐提高,同时,耐磨性接近纯DLC膜.

摘要： 利用多台检测设备对钢中同一特征区域进行表征时,不同设备间的样品台兼容性问题会对特征区域的重现观察及测试造成影响.实验通过设备间的坐标转换和程序界面化显示,以钢中夹杂物作为特征区域,展示了在光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)、扫描电镜和纳米压痕仪等设备间的重现观察及测试技术.结果 显示,钢水样中3类夹杂物的纳米硬度分别为:Al2 O3类夹杂物0.14 GPa,Si-Ca-O类夹杂物8.83 GPa,Si-O类夹杂物8.01 GPa.同时,根据不同放大倍数下的最大允许偏移量和特征点坐标偏差的算术平均值,评价了这种重现观察技术的定位误差限:坐标偏差x方向小于33μm,y方向小于55μm.在设备转换时,特征区域定位速度快,位置精度高,且与样品台的移动能力相匹配,说明方法具有较好的实用性和设备通用性.

摘要： 采用阴极电弧蒸发沉积法在WC-Co硬质合金表面制备TiAlN涂层,利用不同喷砂时间和压力对涂层表面进行处理,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和CSM纳米硬度计测定处理前后的涂层内应力、物相、表面形貌、纳米硬度等性能指标,研究不同喷砂时间和压力对涂层组织结构和力学性能的影响,同时通过对比不同喷砂时间和压力处理后的样品在铣削P20钢材的性能和磨损机理,得出随着喷砂时间和压力的增大,涂层表面液滴逐渐被去除,表面粗糙度减小从而使表面光洁度提升,调整涂层内应力状态,性能明显提升,其中钢件铣削加工最优涂层残余应力范围为-5.3^-5.7GPa。

摘要： 目的研究纳米调制周期对CrWN/MoN纳米多层涂层结构及性能的影响。方法采用电磁永磁共控的阴极电弧离子镀技术,使用纯N2和合金CrW靶及纯金属Mo靶,制备不同调制周期厚度的CrWN/MoN纳米多层涂层,对CrWN/MoN纳米多层涂层的物相结构、微观形貌、硬度、摩擦系数和磨损率等进行分析。结果CrWN/MoN纳米多层涂层由面心立方CrWN与六方d-MoN两相组成。随着调制周期减小,CrWN/MoN纳米多层涂层衍射峰强度逐渐减弱,d-MoN(202)衍射峰消失,涂层表面的大颗粒数量减少,表面质量得到改善。随着调制周期由45 nm减小到13 nm,涂层的硬度由29.4 GPa逐渐减小到25.5 GPa,当调制周期为8nm时,CrWN/MoN纳米多层涂层硬度与弹性模量均达到最大值,分别为30.2 GPa和354.6 GPa。随着调制周期的减小,CrWN/MoN纳米多层涂层平均摩擦系数由0.45逐渐减小到0.29,磨损速率由4.2×10-7mm3/(N·m)逐渐减小到3.3×10-7mm3/(N·m)。结论调制周期对CrWN/MoN纳米多层涂层性能影响较大,调制周期厚度为8 nm时,CrWN/MoN纳米多层涂层的硬度最大,耐磨性能最好。

摘要： 本文通过脱水的方法制备了含水量为30％和绝干的软骨试样，并应用纳米压痕技术测试了软骨在不同含水量时的纳米硬度及动态纳米力学性能。研究表明：软骨含水量大小决定了其表面黏附性能的高低，而在对含水量较高的软骨进行测试时这一性能对测试结果影响非常明显。软骨失水后，动态存储模量和损失模量都显著提高，高频加载时频率对软骨的动态纳米力学性能影响较小。

摘要： 本文测量了不同组织的铝合金板材的拉伸性能,对拉伸变形后有橘皮和无橘皮试样的表面形貌、拉伸断口形貌进行了扫描电镜观察,测量了拉伸变形后样品的表面粗糙度和纳米硬度.结果表明:有橘皮样品的均匀延伸率低于无橘皮的样品,尤其是垂直于轧向的r值比无橘皮样品要低得多.橘皮样品的拉伸表面十分粗糙,表面粗糙度各参量均较高,滑移带宽,并有微裂纹.而无橘皮样品表面粗糙度各参量近似为零,滑移带窄,无微裂纹.有橘皮样品拉伸断口的韧窝区的宽度比无橘皮样品要宽得多,但剪切唇要窄得多.纳米硬度测量结果表明:有橘皮的样品弹性模量高、硬度高、最大载荷高,但塑性变形深度低.这些特征完整描述了有橘皮样品的表面和断口的形貌.

摘要： 采用准连续介质方法建立了单晶铜纳米压痕实验的多尺度仿真模型,进行计算机数值仿真.模拟了不同曲率半径的圆柱形压头对单晶铜工件的纳米压痕过程,由模拟所得的加载、卸载曲线,根据Oliver-Pharr方法计算了不同半径压头时工件的接触刚度和纳米硬度值.由结果可知:(1)接触刚度未表现出尺寸效应,它不随压头尺寸变化而改变,而是在一条近似水平线上下波动.(2)纳米硬度存在明显压头尺寸效应,随着压头半径增大纳米硬度逐渐减小.(3)较小压入深度情况下,纳米硬度值可能远大于常规测量值.

摘要： 利用Triboindenter型低载荷原位纳米力学测试系统对狗牙、猪牙和鹿牙进行系统研究,分别比较了狗、猪、鹿的门齿、犬齿和臼齿的纳米硬度和弹性模量的差异,并对猪臼齿进行EDX图谱分析.试验表明:测试点距牙颌面边缘的距离越远,三种类型牙齿的纳米硬度和弹性模量数值越小;门齿纳米硬度比较接近,弹性模量猪门齿的最大,狗门齿的最小;犬齿纳米硬度和弹性模量的排列顺序相同,狗犬齿最大,猪犬齿次之,鹿犬齿最小;臼齿纳米硬度和弹性模量排列顺序也相同,鹿臼齿最大,狗臼齿最小;有机成分含量和矿化程度对动物牙齿的纳米硬度有重要影响.这些测试为设计具有高耐磨性的新型农业触土部件提供参考.

摘要： 采用高功率脉冲磁控溅射技术在镁合金表面制备了Ta(N)/Ti-Si多层膜,通过场发射扫描电镜、原子力显微镜分别观察了薄膜的断面及表面形貌,利用纳米力学探针和电化学腐蚀实验研究了脉冲偏压对纳米硬度及耐蚀性的影响.结果表明:薄膜沉积速率为27.4～32.7 nm/min;沉积薄膜的纳米硬度为15.5～16.9 GPa;-300 V脉冲偏压下沉积的Ta/Ti-Si多层膜自腐蚀电位提高了864 mV,腐蚀电流密度降低了2个数量级,线性极化电阻提高了69倍,多层膜具有最好的耐蚀性.

摘要： 采用离子束溅射与磁过滤阴极弧等离子体共沉积技术在单晶硅片(400)表面成功制备了不同Si含量的nc-TiN/a-Si3N4纳米复合薄膜。分别采用X射线光电子能谱(XPS)、电子散射谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜的成分、结构进行了表征;在纳米压痕仪和UMT-2多功能微摩擦仪上测试了薄膜的硬度、弹性模量、摩擦系数、磨损率。rn 结果表明，薄膜中Ti、Si分别以no-TiN和a-Si3N4形式存在，其中TiN以(200)面择优取向;纳米硬度测试表明薄膜硬度范围在22~26GPa，薄膜与氰化硅对偶的摩擦系数均维持在0.13~0.17之间。随着薄膜中Si含量的增加，Siat％=10.9％时，硬度达最大值(25.6GPa)，摩擦系数和磨损率达到最低值。随着Si at％的继续增加，薄膜的摩擦系数、磨损率又逐渐增加。

摘要： 采用端面式摩擦磨损试验机考察了硅酸盐矿物微粉作为某军用履带车辆发动机润滑油50CC添加剂的摩擦学性能，利用SEM、EDS和纳米压痕仪对摩擦表面进行了形貌、元素和微观力学性能分析。结果表明，硅酸盐矿物微粉作为50CC润滑油添加剂具有优异的摩擦学性能，可显著提升传统军用履带车辆发动机润滑油的抗磨减摩性能，这是由于以羟基硅酸铝为主要成分的矿物微粉可在摩擦表面形成一层富含Si、Al、O等元素的高纳米硬度摩擦表面膜，从而显著改善50CC润滑油的性能。

摘要： 在室温下用能量为2.3 MeV的Ne离子注入6H-SiC单晶样品(注量分别为2×1014，1.1×1015，3.75×1015ions/cm2)，注入后分别在300、773、973和1273 K的高温下真空等时退火。随后分别采用高分辨xRD和纳米压痕仪研究样品中的应变和纳米硬度变化。xRD结果表明，在主布拉格峰(H)Bragg低角端产生了衍射峰，说明注入样品中产生了正向应变(positive strain)。样品中应变量随注量的增加逐渐增大；退火后样品中应变发生显著的恢复。样品中应变变化可用缺陷迁移与湮灭和演化得到解释。纳米压痕实验表明，注入样品的纳米硬度变化依赖于注量与退火温度，且在低注量样品中，退火温度对硬度的影响更显著。

摘要： 在室温和400~700 °C温度条件下,采用1 ×1 017 离子/cm2 注入剂量和200 keV 加速电压对Ti6Al4V合金进行了氦离子注入.分别采用纳米硬度仪和X射线衍射方法对Ti6Al4V合金的氦离子注入表面层(≤700 nm)进行了纳米硬度、弹性模量测试和物相分析.结果表明,在室温至600 °C温度范围内,氦离子注入温度越高,Ti6Al4V合金注入层的硬度也越高,而其弹性模量则变小.氦离子注入温度为700 °C时,Ti6Al4V合金发生了软化,其弹性模量也有所提高.氦离子注入引起的硬化现象与点缺陷和Ti6Al4V合金中β相的析出有关,而软化现象则与β相的粗化和γ-TiH相的形成有关.

摘要： 氮气下，以TC4钛合金为电极，在45钢表面电火花沉积原位反应生成氮化钛涂层.分别研究了电压、电容、频率和转速对沉积层厚度和形貌的影响规律.结果表明，综合考虑沉积层厚度和表面形貌，则放电能量不宜过大，工艺参数宜采用较低电压和较高电容，且较高的频率和转速利于改善沉积层质量。还与氩气下的钛合金沉积层组织性能进行对比，氮气下沉积层含(200)择优取向的立方氮化钛，氩气下主要是(101)择优取向的α-Ti.氮气下沉积层弹性模量与氩气下沉积层及基体的相差不大，但抗变形能力较好，硬度却高达15.18 GPa，可以有效地改善钛合金沉积层的性能.

摘要： 本发明涉及镀膜领域，具体涉及一种纳米镀膜材料及利用纳米渗透提升磨具硬度的方法。一种纳米镀膜材料主要由多种原料制成，以质量百分比计，多种所述原料包括0.1‑0.9％钒钛混合物、0.5‑1.5％硅类物质、0.05‑0.2％树脂类化合物、2‑5％含铝化合物以及其余量为金属。其与磨具基体有良好的结合力，同时，能够显著提升磨具表面的硬度和耐磨性能。

摘要： 本申请涉及复合材料技术领域，具体公开了一种国际竞技比赛碳纤维体育器材用高透明高硬度高TG高弹性模量纳米改性环氧树脂AB胶。该产品由A组分和B组分组成，A组分包括以下重量份的原料：双酚A型环氧树脂100份，纳米增韧剂0.2‑0.5份，润湿剂1‑5份，偶联剂0.5‑2.5份；B组分包括以下重量份的原料：脂环族胺固化剂20‑40份，脂肪族胺固化剂60‑80份，偶联剂1‑3份。本申请的环氧树脂AB胶的韧性与强度协调性好，综合力学性能优异，尤其在冲击强度、断裂伸长率、断裂韧性上尤为突显，既满足了国际竞技比赛需求，也满足了人们体育休闲和时尚审美，而且又顺应绿色环保、轻量化时代方向发展需求。

摘要： 本发明涉及建筑地坪技术领域，旨在提供一种高硬度水泥基自流平纳米硬化装饰地坪的制备方法。包括：在施工现场基面的表面涂刷界面处理剂；以掺混了增强剂的水泥砂浆浇筑找平层并涂刷界面处理剂；以自流平水泥砂浆分别浇筑彩色自流平砂浆面层；对彩色自流平砂浆面层进行研磨处理，在其表面喷涂高渗透超耐磨纳米硅硬化剂，打磨抛光形成饰面层；在饰面层的表面涂覆高抗渗纳米硅晶面材料，进一步抛光对成品地坪进行晶面保护。本发明的装饰地坪具有表面硬度高、抗渗性好、整洁度以及美观度佳等特点。因而能够弥补水泥基自流平自身硬化过程造成的龟裂导致表面硬度不高，水化过程中产生的空隙导致的致密性及抗渗性差等缺点。

摘要： 本发明公开了一种高硬度低压缩变形橡胶纳米复合材料及其制备方法，其原料包括A组分和B组分，所述A组分和所述B组分交联的重量比为1：1‑1.5：1；所述A组分的原料(按重量份数计)包括：甲基乙烯基硅油100份、聚四乙氧基硅烷3‑8份、正硅酸甲酯交联剂2‑5份、防老剂0.5‑1.2份、铂催化剂1‑1.3份和琼脂糖3‑8份；所述B组分的原料(按重量份数计)包括：有机纳米蒙脱土100份、硫化剂40‑60份、纳米级氮化铝粉体9‑17份、含氢硅油3‑6份、二乙烯基苯交联剂3‑8份、硅烷偶联剂0.5‑4份和消光剂1‑5份。通过上述方式，本发明能够能够提高橡胶材料的折射率、耐黄变性和气密性，有效提高封装元器件的长期可靠性。

摘要： 本发明属于硬质合金材料及制造技术领域，特别涉及一种制备高强度、高硬度纳米硬质合金的方法。其技术方案为：一种制备高强度、高硬度纳米硬质合金的方法，包括以下步骤：将W、Co、V原料粉末按照质量百分比85%～90%：6%～8%：2%～9%混合均匀；将混合粉末抽真空；再通入碳源气体，控制还原碳化反应温度在850°C～1050°C，反应时间4～6h，制得WC、Co和VC按比例均匀混合的碳包覆的核/壳结构纳米复合材料；将WC‑Co‑VC纳米复合粉末在石墨模具中压制成坯；将步骤S4所得的坯采用充高纯惰性气体保护，置于真空烧结炉中连续烧结，然后随炉冷却即得硬质合金产品。本发明提供了一种制备高强度、高硬度纳米硬质合金的方法。

摘要： 本发明公开一种一种高硬度的纳米TiC颗粒增强磷酸反应槽搅拌桨叶片高熵合金复合涂层及其制备方法，按照如下方法制备：1)准确称取FeCoCrNi高熵合金粉和TiC颗粒；2)将FeCoCrNi高熵合金粉和TiC颗粒置于球磨罐中球磨，使得粉末混合均匀，然后过筛、干燥保存；3)选择904L不锈钢板作为基材，去除表面氧化皮，清洗掉表面油污，吹干备用；4)采用预制粉末法，利用不锈钢模具在基材表面预置一层粉末，并用不锈钢刀压实，采用宽带激光熔覆制备涂层，熔覆过程中通氩气保护。提高高熵合金的硬度，耐磨性和耐蚀性。为我国磷化工产业提供高耐磨耐蚀的材料配方及表面涂层制备技术。

摘要： 本发明提供了一种用于校准纳米压痕仪的高硬度值纳米硬度标准物质。具体而言，该标准物质量块为圆柱体，单个直径1.5cm，高度0.5cm，表面粗糙度RMS约为1.2nm，为纳米WC硬质合金压制而成，属于六方晶系，体心立方结构，硬度值和弹性模量均一(硬度平均值为23.09GPa，弹性模量平均值为543.61GPa)，耐磨性能优异，在强酸强碱环境下不易被腐蚀。该硬质合金是通过高温液相反应，首先制得纳米WC颗粒，然后进行原位包敷稀土晶粒生长抑制剂，再与球形纳米Co共同研磨获得粉体之后，通过压制、成型、煅烧、切割和抛光，得到硬质合金标准样块。所制得的WC‑Co硬质合金硬度标准物质，符合标准物质性质和量值稳定的特征，能够满足纳米压痕仪在高硬度值区间的仪器校准与建立溯源链的需求。

摘要： 本发明提供了一种用于校准纳米压痕仪的高硬度值纳米硬度标准物质的制备方法。具体而言，首先将钨源、碳源和还原剂混合进行高温液相反应，制得WC纳米颗粒，然后通过高温液相反应进行原位包覆稀土氧化物晶粒生长抑制剂，最后与球形纳米Co粉进行湿法球磨得到WC‑Co粉体。经过除杂、成型、压制、脱胶、煅烧、切割和抛光得到硬质合金标准样块。本发明研制的硬质合金标准物质对微纳技术计量标准化研究而言，能够满足纳米压痕仪在高硬度值区间的仪器校准与建立溯源链的需求。另外，纳米钨系硬质合金标准物质可以填补国内外刚性纳米硬度标准物质的空白，满足相关检测技术研究、产品仲裁和国际比对的需求。

摘要： 本发明提供了一种用于校准纳米压痕仪的高硬度值纳米硬度标准物质。具体而言，该标准物质量块为圆柱体，单个直径1.5cm，高度0.5cm，表面粗糙度RMS约为1.2nm，为纳米WC硬质合金压制而成，属于六方晶系，体心立方结构，硬度值和弹性模量均一(硬度平均值为23.09GPa，弹性模量平均值为543.61GPa)，耐磨性能优异，在强酸强碱环境下不易被腐蚀。该硬质合金是通过高温液相反应，首先制得纳米WC颗粒，然后进行原位包敷稀土晶粒生长抑制剂，再与球形纳米Co共同研磨获得粉体之后，通过压制、成型、煅烧、切割和抛光，得到硬质合金标准样块。所制得的WC-Co硬质合金硬度标准物质，符合标准物质性质和量值稳定的特征，能够满足纳米压痕仪在高硬度值区间的仪器校准与建立溯源链的需求。

摘要： 本发明提供了一种用于校准纳米压痕仪的高硬度值纳米硬度标准物质的制备方法。具体而言，首先将钨源、碳源和还原剂混合进行高温液相反应，制得WC纳米颗粒，然后通过高温液相反应进行原位包覆稀土氧化物晶粒生长抑制剂，最后与球形纳米Co粉进行湿法球磨得到WC?Co粉体。经过除杂、成型、压制、脱胶、煅烧、切割和抛光得到硬质合金标准样块。本发明研制的硬质合金标准物质对微纳技术计量标准化研究而言，能够满足纳米压痕仪在高硬度值区间的仪器校准与建立溯源链的需求。另外，纳米钨系硬质合金标准物质可以填补国内外刚性纳米硬度标准物质的空白，满足相关检测技术研究、产品仲裁和国际比对的需求。