一、TiN和Ti_(1-x)Si_xN_y薄膜的微观结构分析（论文文献综述）
胡树郡[1]（2021）在《Ti3C2Tx及核壳结构Ti3C2Tx@Ni粉体的制备和电磁屏蔽性能研究》文中认为Ti3C2Tx MXene是一种新型二维（2D）纳米材料,具有高电导率、高比表面积、良好的亲水性和优异的电化学性能等优点,被认为是继石墨烯以后最有前途的二维纳米材料之一,在超级电容器、电池、电磁屏蔽和隐身等领域具有广泛的应用前景。目前普遍采用酸腐蚀Ti3Al C2来获得2D Ti3C2Tx,但存在制备时间长的问题。本论文通过优化制备工艺参数,以缩短2D Ti3C2Tx制备时间,并研究其热稳定性和电磁屏蔽性能。进一步采用化学镀技术对粉体改性,获得了电磁屏蔽性能优异的核壳结构Ti3C2Tx@Ni粉体。通过研究改性粉体的电导率、磁性能和电磁参数与电磁屏蔽性能的关系,揭示了其电磁波屏蔽机制。本文取得了如下创新成果:（1）通过系统研究腐蚀剂的浓度、刻蚀温度和时间对Ti3Al C2刻蚀效果的影响,确定了制备Ti3C2Tx的最优条件。采用浓度为40 wt.%HF酸刻蚀液,在50°C条件下,对200目Ti3Al C2刻蚀0.5 h即可获得2D Ti3C2Tx。这是目前文献报道中最短的制备Ti3C2Tx时间。（2）研究了Ti3C2Tx在空气和真空环境中的热稳定性,确定了其使用温度范围。在空气中,Ti3C2Tx能够稳定至300°C;高于此温度,Ti3C2Tx会被氧化成Ti O2。在真空条件下,Ti3C2Tx能够稳定至800°C;温度超过800°C,Ti3C2Tx会逐渐发生相变。（3）优化化学镀镍工艺参数,获得了Ni含量可调的核壳结构Ti3C2Tx@y Ni（y=10-80 wt.%）复合粉体。其中Ti3C2Tx@80Ni具有最优的磁性能、导电性能和电磁屏蔽效率。当Ti3C2Tx@80Ni在石蜡中的含量达到80 wt.%时,其电导率和电磁屏蔽效能最高分别可达19338.8 S/m和74.14 d B,均远远高于同含量的Ti3C2Tx。（4）Ti3C2Tx@Ni/wax的电磁屏蔽机制以吸收损耗为主,反射损耗为辅。与纯Ti3C2Tx相比,核壳结构粉体电磁屏蔽性能的提升主要来源于其导电性能的大幅提高和多重磁损耗机制的引入。另外,样品中大量的Ti3C2Tx/Ni异质界面的形成也利于提高颗粒内部界面极化和多重反射损耗等对电磁波的耗散。
刘晶晶[2]（2021）在《基于ALD制备HfxZr1-XO2铁电薄膜及其电学性能的研究》文中进行了进一步梳理铁电薄膜材料在微电子行业各个领域中都有着广泛的应用,比如锆钛酸铅（PZT）、钛酸锶钡（BST）等众多钙钛矿型结构的铁电材料早已被大量应用于记忆存储的电子器件中。但是,将铁电材料应用在硅基存储器上仍然面临着一些问题的困扰,例如缩放极限和不兼容的CMOS技术等。HfxZr1-xO2系列（HZO）铁电薄膜因其高介电常数、强铁电极化、良好的Si工艺兼容性与易于制备纳米级厚度薄膜等优点,引起了微电子领域研究人员的广泛关注。本文对HfxZr1-xO2铁电薄膜积极开展研究,以便将其更好地应用于半导体器件中。论文中主要研究的工作包括以下3个方面:1.HfO2与ZrO2薄膜的制备与研究,为HfxZr1-xO2薄膜的制备奠定基础。基于原子层沉积（ALD）技术,分别生长了ZrO2与HfO2薄膜,对薄膜微观结构进行分析。从XPS图谱中观察到典型的Hf4f、Zr3d和Ols的特征峰,利用软件进行拟合,发现薄膜中O元素主要以Hf（Zr）-O键的化合态而存在;XRD图谱表明制备的ZrO2与HfO2薄膜存在明显的衍射峰,处于结晶状态。其次,对制备的ZrO2薄膜进行电学性能分析,可以发现外加电压在-2V到2V之间时,薄膜漏电流在10-7A/cm2以下,绝缘性良好。2.研究不同电极结构与薄膜厚度对Hf0.5Zr0.5O2电学性能的影响。通过原子层沉积（ALD）技术实现膜厚的精确控制,制备了不同电极结构(TiN/Hf0.5Zr0.5O2/TiN,TiN/Hf0.5Zr0.5O2/Pt,Pt/Hf0.5Zr0.5O2/Pt)以及不同铁电层(Hf0.5Zr0.5O2)厚度的金属-铁电绝缘体-金属电容器,研究其微观结构及电学特性。结果表明,以TiN作为底部接触金属,生长的薄膜具有随机的晶体取向,正交相衍射峰相对较强。同TiN/Hf0.5Zr0.5O2/Pt,Pt/Hf0.5Zr0.5O2/Pt电容器件相比,TiN/Hf0.5Zr0.5O2/TiN结构器件具有更高的铁电剩余极化和抗疲劳特性。当铁电层薄膜厚度从10nm增至30nm时,表面平整度变差,铁电性能下降,介电系数减小。因此,为获得较大极化强度和介电常数,应对其厚度进行控制优化。3.在上述TiN/Hf0.5Zr0.5O2（10nm）/TiN薄膜结构的基础上,进一步研究了Zr含量（0.4-0.7）、Al2O3介质层及退火条件对HZO薄膜电学性能的影响。实验发现,适当增加Zr含量（X=0.4）,插入2nm氧化铝介质层,增加退火温度均可以提高HZO的剩余极化值,改善薄膜的铁电性能。
田忠杰[3]（2021）在《基于聚酰亚胺衬底的TiOxNy薄膜柔性超级电容器制备》文中指出随着电子器件的尺寸趋于微型化以及无线通讯协议（蓝牙、Wi-Fi等）的可靠性提高,使得无线物联网传感器的应用开辟了新的领域,如智能穿戴、医疗保健等。在智能穿戴领域,为了维持无线物联网传感器长期稳定的运行,对能量供给单元提出了更高的要求,通常情况下不仅需要具有较好的储能特性,而且要满足柔性化的需求。超级电容器由于兼具较长的循环寿命和较高的功率密度而被视为理想的锂离子电池替代品。目前,面向智能穿戴领域,多数的柔性超级电容器存在制备工艺不成熟和能量密度较低的问题。因此,开展柔性超级电容器制备工艺和能量密度提升的研究具有重要的意义。本文首先利用射频反应磁控溅射技术在Si衬底上制备TiN集流体薄膜,针对衬底偏压对TiN集流体结构与性能的影响进行了系统探究。采用四探针方阻测试仪、XPS、GIXRD和AFM等测试手段对TiN集流体的电阻率、化学成分、择优取向、表面形貌及薄膜均匀性进行表征和分析,并将优化后的制备工艺转移至聚酰亚胺衬底。其次利用直流反应磁控溅射法在生长TiN集流体的聚酰亚胺衬底上制备Ti OxNy薄膜电极,针对衬底温度和工作气压对Ti OxNy薄膜电极的微观结构、电学性能和电化学性能的影响进行了系统探究。采用GIXRD、FIB-SEM、四探针方阻测试仪、台阶仪、电化学工作站等测试手段对Ti OxNy薄膜电极的择优取向、微观形貌、电阻率、厚度、电化学性能进行表征分析。最终制备全固态柔性微型超级电容器并进行电化学表征分析。本文的主要研究成果如下:首先利用射频反应磁控溅射法制备得到具有超低电阻率的TiN集流体薄膜。在施加-200 V衬底偏压时,获得TiN集流体的最低电阻率值27μΩ·cm。将该工艺转移到聚酰亚胺衬底,TiN薄膜同样可以保持超低电阻率。其次利用直流反应磁控溅射法,通过优化衬底温度和工作气压得到具有较高比表面积的Ti OxNy薄膜电极。在电化学测试中,电极的比电容值最高为13.15 m F·cm-2。此外,通过引入Ti缓冲层和使用等离子体清洗法提升了膜基结合力,解决了柔性衬底上膜层开裂的问题,更好地实现了薄膜电极的柔性化。最终采用被1 M KCl溶液浸湿的滤纸作为固态电解质,将TiN集流体/Ti OxNy柔性薄膜电极组装成全固态柔性微型超级电容器,电化学测试结果可知,器件弯折不同角度对其电化学性能影响较小;串联器件充电后可点亮小型发光二极管15 s。以上测试结果说明该器件具有投入实际应用的潜力。
田莉,付超,李月明,范晓星,王恩哥,赵国瑞[4]（2021）在《MAX相陶瓷的结构、制备及物理性能研究》文中进行了进一步梳理MAX相陶瓷因具有独特的MX片层与A片层交替堆叠的晶体结构,使其兼具金属和陶瓷的优良特性,如良好的导热导电性、可加工性,同时具有良好的抗氧化性、耐腐蚀性以及耐摩擦磨损等性能,具有非常广泛的应用前景。本文首先介绍了MAX相陶瓷材料的种类与晶体结构,并简述了近几年新发现的MAX相陶瓷材料以及制备手段的发展动态。之后从MAX相物理性能的角度出发,重点综述了几种典型MAX相陶瓷材料的弹性性能、电学性能、热学性能、磁性能以及抗辐照性能的研究进展。此外,进一步介绍了MAX相的二维衍生物MXene的衍生过程、超导性以及其在电化学储能、催化领域的研究进展。最后,本文从探索MAX相材料新结构的多样性、MAX相物理性能及相关理论计算、MXene二维材料以及相应的制备、表征和应用等方面,展望了MAX相陶瓷材料的潜在研究方向及应用前景,为MAX相和MXene材料的深入研究提供了新的思路。
蔡乐平[5]（2020）在《A位固溶钛铝碳的表面自适应摩擦学特性研究》文中研究说明具有纳米层状结构的三元化合物MAX相陶瓷由于其块体材料所表现出的高温氧化行为、高损伤容限和抗热冲击性等与摩擦学特性相关的特殊性能,使其有望应用于摩擦领域。已有研究表明,典型的MAX相如Ti3Si C2、Ti3AlC2等在干滑动摩擦条件下与低碳钢盘高速对磨时,摩擦学特性表现优良,这主要与其摩擦面上形成的由Ti和A位元素（Si或者Al）混合氧化物组成的摩擦学薄膜有关。本文利用钛铝碳的A位元素氧化物摩擦薄膜对钛铝碳材料摩擦学特性的支配作用,研究具有摩擦学表面自适应的A位固溶钛铝碳材料。本文的研究结果主要包括以下几个方面:（1）以Ti、Al、Si、Sn和TiC粉为原料,制备了系列Ti2Al（1-x）SnxC（0≤x≤1）,Ti3Al0.8Sn0.2C2等A位固溶钛铝碳粉体和块体材料。其中Ti3Al0.5Si0.4Sn0.1C2和Ti3Al0.6Si0.2Sn0.2C2为首次成功合成的同时含三种元素掺杂的A位MAX固溶体材料。（2）对A位固溶钛铝碳块体材料的维氏硬度和弯曲强度等力学特性进行测试和分析,实验结果表明:在Ti3AlC2,Ti3Al0.8Sn0.2C2,Ti3Al0.8Si0.2C2和Ti3Al0.6Si0.2Sn0.2C2体系中,固溶强化作用明显;而在Ti2Al C和Ti2Al0.8Sn0.2C体系中,材料并未表现出固溶强化作用,元素掺杂对MAX相产生强化或者软化的作用机制还不明确。（3）在干滑动摩擦条件下,Ti2Al0.8Sn0.2C、Ti3Al0.8Sn0.2C2和Ti3Al0.8Si0.2C2等A位固溶钛铝碳材料均表现出良好的摩擦学特性,其摩擦表面生成的具有自润滑作用的摩擦氧化膜起到了主要作用。Ti2Al0.8Sn0.2C与Ti2Al C相比,其摩擦系数较小而磨损率较大;Ti3AlC2,Ti3Al0.8Sn0.2C2和Ti3Al0.8Si0.2C2的摩擦系数值大小排列依次为Ti3Al0.8Si0.2C2>Ti3AlC2>Ti3Al0.8Sn0.2C2,而磨损率的表现却基本相反。A位固溶元素种类及含量是影响钛铝碳材料摩擦学特性的内在因素。（4）Ti3Al0.6Si0.2Sn0.2C2在高温氧化过程中形成的氧化层为分层结构,其氧化层的物相组成由外至内依次为:最外层为TiO2和Al2O3混合层;第二层为不连续的SnO2中间过渡层;第三层为TiO2、Al2O3和SiO2的混合氧化物层;最内层为TiO2、Al2O3、SiO2和SnO2的混合层。（5）在实验条件下,Ti3Al0.6Si0.2Sn0.2C2也表现出优良的摩擦学特性。A位固溶元素的掺杂促进了高温氧化层的形成,导致Ti3Al0.6Si0.2Sn0.2C2的氧化速率加快,反而在其干滑动摩擦过程中可作为摩擦润滑膜起到积极作用。（6）滑动速度与法向载荷被认为是影响A位固溶钛铝碳摩擦学特性的主要外在因素。在较低的滑动速度和法向载荷下,摩擦膜零散分布,此时摩擦机制主要是磨粒磨损和粘着磨损,摩擦系数和磨损率较高;当滑动速度和法向载荷增加时,磨屑不断生成并被高速挤压形成连续光滑的摩擦膜,此时磨损机制主要为氧化磨损,材料表现出较小的摩擦系数且数值保持稳定。（7）通过有意识地引入不同种类A位元素固溶的方式来调节由干滑动摩擦诱导生成的Ti、Fe以及多种A位元素混合氧化物组成的摩擦膜的物相和化学状态,进而使钛铝碳材料的摩擦学特性具有可调控性是可行的,使得该体系材料可适用于不同摩擦工况以扩大其应用范围。
张权[6]（2020）在《复合PVD氮化物刀具涂层的制备及其性能研究》文中研究说明表面涂层可有效减少刀具的切削磨损、提升加工效率以及加工质量,已成为金属切削领域的研究重点。作为一种典型的刀具涂层,AlTiN具有良好的硬度和热稳定性,已成功在工业上获得大规模应用。然而,对生产效率的不尽追求以及难加工材料的普及应用给切削加工刀具及其表面涂层材料提出了愈来愈高的要求。刀具涂层不仅需具备高硬度和耐磨性,还要有优异的结合力和高温稳定性。纵观整个制造业的升级转型,无一不从生产技术和材料两方面来进行推动。刀具涂层的PVD制备技术有电弧离子镀和磁控溅射,它们各有优势、相互补充。而在材料设计方面,成分调制的纳米多层结构能结合不同组元的特点,且能协同提高硬质涂层的硬度和韧性,是近年来氮化物硬质涂层的研究热点。本文从纳米多层结构的设计出发,系统研究了 AlTiN/AlCrSiN涂层的结构和高温性能;然后基于电弧离子镀/磁控溅射复合沉积技术的开发,制备具有高膜基结合力和低残余应力的AlTiN基纳米多层涂层,并详细研究其高温摩擦磨损、抗氧化性能和高速干式切削性能,取得的主要研究成果如下:1)采用电弧离子镀制备具有不同调制周期的AlTiN/AlCrSiN纳米多层涂层,研究发现,当调制周期为8.3 nm时,AlTiN/AlCrSiN涂层表现最优的的力学性能,且在1000℃氧化后仅形成～0.3 μm厚的氧化层。高温摩擦磨损实验结果表明AlTiN/AlCrSiN（Λ=8.3 nm）涂层具有比单层涂层更为优异的耐磨性。在对SKD11模具钢的高速干式车削试验中,AlTiN/AlCrSiN（Λ=8.3 nm）涂层刀具的切削寿命是单层AlTiN涂层刀具的～4.5倍。2)电弧/溅射复合沉积的过程参数（如气体总压、氮气分压、溅射功率等）对AlTiN涂层的结构和性能有着显着影响。复合沉积AlTiN涂层是由电弧层和溅射层周期性堆叠而成,具有纳米多层结构。当调制周期为9.0 nm和调制比为3:1时,溅射AlTiN层在电弧AlTiN层实现外延生长,复合沉积涂层具有最高硬度值（>33 GPa）和良好的韧性、结合力,其在室温和高温下均表现出比单一电弧或溅射沉积的AlTiN更好的耐磨性。3)电弧/溅射复合沉积AlTiN/AlCrN纳米多层涂层具有面心立方结构,表现为柱状晶生长形貌。当调制周期为9.3 nm时,受剪切模量差、Hall-Patch以及交变应力场等强化机制的共同作用,AlTiN/AlCrN涂层表现出最大的硬度和H/E*比值。高温氧化过程中,AlTiN/AlCrN涂层表面生成致密的（Al,Cr）203混合氧化物,抗氧化性能显着提升。优异的力学与高温抗氧化性能让复合AlTiN/AlCrN涂层具有更好的耐磨性。4)进一步对复合沉积AlTiN（H-AlTiN）涂层的高速切削性能进行研究,并与商用AlTiN涂层（B-AlTiN）进行对比。高速干式切削316L不锈钢中,相同切削距离下B-AlTiN涂层刀具的后刀面磨损宽度是H-AlTiN涂层刀具的1.7倍。其中,B-AlTiN涂层刀具的主要磨损形式为切削刃的沟槽磨损与粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损以及扩散磨损造成的前、后刀面磨损;而H-AlTiN涂层刀具则表现为切削刃口涂层的轻微磨损与粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损以及扩散磨损造成的前、后刀面磨损。车削QT600-3球墨铸铁时,B-AlTiN涂层刀具的磨损机理为前、后刀面的热疲劳裂纹扩散与磨粒磨损、氧化磨损、粘着磨损以及扩散磨损造成的前、后刀面磨损;而H-AlTiN涂层刀具则为磨粒磨损、氧化磨损、粘着磨损以及扩散磨损造成的前、后刀面磨损。H-AlTiN涂层具有更高的硬度、结合强度以及韧性,因此在316L不锈钢与QT600-3球墨铸铁高速干式切削中表现出比B-AlTiN涂层刀具更优异的抗磨损性能。
李友兵[7]（2020）在《A位调控策略合成全新MAX相和MXene及其性能研究》文中进行了进一步梳理Mn+1AXn（MAX）相是一类具有六方晶体结构（P63 mm/c）的三元纳米层状碳/氮化物,兼具金属和陶瓷性质,在大功率电接触、摩擦磨损和事故容错核燃料包壳材料等领域作为结构材料有着广阔的应用前景。自上世纪60年代以来,MAX相A位元素仍局限在主族元素（如Al,Si,Sn等）,如何将MAX相的A位元素从传统定义的主族元素拓展到电子轨道结构最外层富含d电子的后过渡族金属（如Mn,Fe,Co,Ni,Cu等）,赋予MAX相全新性质并实现其功能化应用是目前该领域的一个重大挑战。此外,化学剥离MAX相A原子层制备二维过渡金属碳/氮化物（MXenes）掀开了二维材料研究的新篇章。目前MXene的制备主要通过含氟溶液选择性刻蚀MAX相Al原子层,该方法极大地限制了MXene的大规模制备及在能源储存等领域的实际应用。因此,发展新型的过渡金属碳化物前驱体、探索新的无氟合成策略具有重要意义。从MAX相的成键特征来看,M-X层由强键合的离子键和共价键组成,而M-A则由较弱的金属键构成,从而使MAX相的A原子层具有可调谐性。因此,可通过MAX相A位元素调控策略,为MAX相和MXene新材料提供全新的合成策略。本文的主要研究内容如下:（1）采用A位合金化策略,利用Sn与Fe/Co/Ni/Mn可形成与MAX相材料相同空间群合金相来调控A原子层,从而将Fe/Co/Ni/Mn磁性元素引入MAX相A的原子位。合成出15种全新纳米层状磁性V2(AxSn1-x)C（A=Fe,Co,Ni,Mn及其组合）MAX相材料,包括A位同时含五种元素的A位高熵MAX相材料。并通过密度泛函理论计算和相图理论计算对MAX相结构稳定性和形成机制进行了讨论。V2(AxSn1-x)C MAX相呈现铁磁性质,其磁性强烈依赖各化学组成元素。二维A原子层合金化策略对MAX相晶体结构设计、物理化学性质调控以及功能化应用具有重要意义。（2）利用A位元素元素置换策略,选取合适的MAX相前驱体（Ti2Al N,Nb2AlC,Ta2AlC）和路易斯酸盐（FeCl2,CoCl2,NiCl2）,合成17种A位为单一或多元磁性元素的M2AX（A=Fe,Co,Ni及其二元/三元组合）MAX相材料,并可通过改变反应条件调控A位磁性元素成分和数量。MAX相的磁性对组分具有强烈的依赖性,M,A,X元素的改变均影响MAX相磁性质。其中Nb2Fe C和Ta2Fe C具有近室温铁磁性质;Nb2(FexCo1-x)C的矫顽力为0.9 T,为目前报道MAX相材料中的最大值。MAX相材料独特的纳米层状结构,高稳定性,各向异性以及成分可调等性质,使其在电子和自旋电子等领域具有巨大的应用潜力。（3）通过MAX相A位元素置换策略,将电子轨道结构最外层富含d电子的Cu元素引入MAX相的A位,得到化学表达式为Ti3(Al1/3Cu2/3)C2（命名Cu-MAX）的全新MAX相。并通过密度泛函理论和Cu-Al二元合金相图对Cu-MAX相的结构稳定性以及形成机制进行了讨论。实验研究结果表明Cu-MAX相可催化双氧水分解产生羟基自由基,进而氧化3’,3’,5’,5’-四甲基联苯胺（TMB）并形成蓝色溶液,表现出类酶催化性质。由Cu-MAX相组装的H2O2电化学生物传感器具有线性范围宽、检测极限低（0.06μM）和灵敏度高的优点,在食品安全、催化、传感、生物标记等领域有巨大的应用潜力。（4）通过构建高温熔盐环境下熔盐阳离子与A元素的氧化还原电位和A位元素置换反应的吉布斯自由能映射图谱,提出了一种路易斯酸熔盐刻蚀MAX相合成2D MXene的通用策略。以Ti3Si C2和CuCl2反应为例,氯化铜路易斯酸熔盐中离子态的Cu2+可轻易的将Si原子原位剥离,最终得到表面含Cl,O混合官能团的Ti3C2Tx（T=Cl,O）MXene。该剥离策略可成功拓展到多种路易斯酸氯化物熔盐（ZnCl2、FeCl2、CuCl2、Ag Cl等）和更广的MAX相家族成员（如A元素为Al、Zn、Si、Ga等）。电化学测试表明路易斯酸熔融盐剥离策略制备的Ti3C2Tx MXene电极材料不需要后续的单片剥离就可以实现高容量(738 C g-1)、高倍率充放电（<1min）和大电位窗口（0.2–3V versus Li+/Li）的优异性能。路易斯酸熔盐剥离法合成MXene材料区别于溶液剥离的主流方案（如广泛采用的HF酸）,极大提高了实验过程的化学安全性和降低废液处置难度与成本,有望进一步推动MXene材料在能源存储、催化化工、通信电磁信号管理和生物诊断等领域的研究进展。
张冰烨[8]（2020）在《TiN/ZrOxNy周期结构多层膜的制备及性能研究》文中认为近年来,由于周期结构涂层因其多界面效应、晶粒细化和周期可调制等特点,使得涂层具有较高硬度、良好韧性、优秀的耐磨耐腐蚀和防止裂纹扩展等综合性能,因而得到了广泛关注。本文采用反应磁控溅射法首先制备了TiN和ZrOxNy单层膜,并交替沉积两种单层膜制备了TiN/ZrOxNy多层膜。探索研究了不同沉积参数对单层膜的相结构和元素组成的影响以及调制周期对多层膜力学性能的影响,并且对多层膜中调制层之间的相互扩散和相互反应进行研究。研究主要结果如下:对TiN单层膜的研究结果表明:以纯Ti和TiN化合物为靶材沉积的TiN薄膜均为NaCl型面心立方结构,并沿（220）晶面择优生长。薄膜的元素组成研究表明使用TiN靶制备的薄膜在氧含量控制方面更加优异,薄膜中O原子占比仅为6%,N/Ti原子百分比为0.74。对ZrOxNy单层膜的研究表明:以ZrN化合物为靶材在氧氩气氛下制备ZrOxNy薄膜时,当氧气流量过大时,会造成薄膜中氮元素流失严重,薄膜中Zr/O最大原子百分比约为1:2.7,薄膜相结构主要以ZrO2的形式存在。以ZrO2化合物为靶材在氮氩气氛下制备的ZrOxNy薄膜均沿Zr2ON2（620）晶面择优生长,但气体比例的变化对薄膜结晶度有较大影响。随着氮氩流量比增加,薄膜化学组成相对稳定,主要以氧化锆和氮氧化锆的形式存在。薄膜表面均致密,且气体流量的变化对薄膜生长速率的影响不明显,平均生长速率约为0.19nm/min。TiN/ZrOxNy周期结构多层膜的研究结果表明:通过对薄膜的周期结构进行调制能够有效优化周期结构多层膜的性能。由于调制层厚度过小,膜层间发生混合,导致多层结构消失,薄膜的硬度仅为15.3GPa。当周期结构为Ti/[TiN（5.2nm）/ZrOxNy（0.6nm）]100时,薄膜的结晶性能最佳,此时其摩擦系数为0.46。继续增加周期厚度,薄膜的结晶性能变差,摩擦系数升高。对膜/基结合力的研究表明,在基底上预镀金属Ti层和增加基底表面粗糙度都能改善薄膜的膜/基结合力。双层膜的界面研究结果表明:无论沉积顺序如何,TiN层和ZrO2（ZrON）层之间均产生相互作用。当ZrO2或ZrON层沉积在TiN层上时,O原子能更容易的替换N原子,从而进入TiN层,并且氧贯穿在Si/TiN/ZrO2和Si/TiN/ZrON的整个样品中。然而,在Si/TiN/ZrN系列样品中,TiN和ZrN层之间没有显着的相互作用。
莫亚杰[9]（2020）在《电弧离子镀（Cr,Al）N及（Cr,Al）N-DLC硬质薄膜的制备及其弹韧性研究》文中进行了进一步梳理过渡族金属氮化物（TMN）薄膜具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀、良好的热稳定性等优异性能,在机械加工、微电子器件、光学元件等众多工程领域都有着极为广泛的应用,在TiN、CrN等一代硬膜基础上,经逐年发展形成了完备的多组元薄膜、多层膜、纳米晶复合膜与非晶纳米晶复合膜五代硬膜体系。以往的研究过多地专注于提高硬度而忽略了薄膜韧性,导致它们在服役过程中极易产生裂纹甚至剥离失效。现今为了提高薄膜的耐受性,如何获得高硬度和良好韧性兼具的柔性硬质薄膜成为了科研工作者探索的焦点。本论文采用电弧离子镀技术,选择工业上应用十分广泛的CrAlN薄膜为研究对象,分别在单晶硅及硬质合金基体上制备出了4组不同Al成分含量的Cr1-xAlxN薄膜,通过薄膜的形貌、物相结构、化学组成等基础表征及纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机等力学性能检测,发现在接近临界固溶点的x=0.53处,Cr1-xAlx N薄膜表现出最佳的综合力学性能。随后在优选的Al含量的基础之上,通过添加单独的碳靶并调整弧流、交替沉积制备出3组CrAlN-DLC复合膜及1组CrAlN/DLC多层膜,发现相较于CrAlN单层膜,它们的硬度有所下降,但弹韧性提升明显。所得具体结果如下:1)采用分离靶弧流调控技术制备出了4组结构致密、膜基结合良好的Cr1-xAlx N薄膜,其中x=0.41、0.53、0.64和0.73;薄膜的粗糙度Ra及厚度均随着Al靶弧流增加而递增;当x=0.41时,薄膜由单一的c-（Cr,Al）N相构成,而当x≥0.53时,则由c-（Cr,Al）N相和hcp-AlN相混相构成,表明在本实验条件下,Al含量的固溶临界值在x=0.53附近;Al元素固溶能起到细晶强化的作用,在x=0.64时晶粒尺寸达到最小值8.9 nm,此时薄膜硬度达到峰值的35.3 GPa;Cr1-xAlx N薄膜的弹性恢复能力、韧性及耐磨性能同样受到元素固溶的程度影响,在x=0.53处,薄膜的弹性恢复系数最高为57.4%,硬度也高达34.7 GPa,且具有最低的摩擦系数,综合力学性能最佳。2)CrAlN-DLC（IC=30 A）复合膜的相结构与Cr0.47Al0.53N单层膜类似,由单一的c-（Cr,Al）N固溶相构成,但具有更强的弹韧性,弹性恢复系数高达65.1%,断裂韧性高达2.04 MPa·m1/2,同时兼具较高的硬度为25 GPa;随着碳靶弧流升高,（Cr,Al）N晶体衍射峰弱化,并且有明显的非晶相生成,薄膜的弹韧性及硬度下降明显。3)CrAlN/DLC多层膜的相结构与Cr0.47Al0.53N单层膜类似,由单一的c-（Cr,Al）N固溶相构成,硬度较高为24.2 GPa,且具有更好的弹韧性,弹性恢复系数高达62.7%。
丁守兵[10]（2019）在《过渡金属氮化物及其复合材料修正的嵌入原子势的研究与应用》文中研究表明过渡金属氮化物如TiN、VN和CrN等,因为其优异的热稳定性、化学稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性和高硬度等性质而被广泛的用作切削工具的表面涂层。尤其是由两种单一氮化物层交替排列组合而成的纳米过渡金属氮化物多层膜,由于其具有比单一氮化物更高的硬度,从而在表面涂层上得到了广泛的应用。人们在研究纳米多层膜的硬化机理时,发现材料宏观性质与原子尺寸上的行为有着密切的联系。然而,材料在原子尺寸上的行为很难在实验上观察到。因此,能够用来处理高达百万原子体系的分子动力学模拟,在纳米多层膜的研究中得到了广泛应用。第二近邻修正的嵌入原子相互作用势（The second nearest-neighbor modified embedded-atom method,2NN MEAM）作为一种进行分子动力学模拟的半经验相互作用势,被认为是非常适用于纳米多层膜的研究。本论文针对过渡金属氮化物及其复合三元体系的2NN MEAM势参数及其应用进行了研究,主要进展如下:1)首先基于单元体系2NN MEAM势参数,系统地研究了过渡金属氮化物TM-N（TM=Ti、V、Cr和Fe）二元体系的2NN MEAM势参数,并提出了一种优化二元体系2NN MEAM势参数的新方法,通过这种新方法,我们将二元体系中需要优化的参数从13个减少到了2个,大大简化了参数的优化过程。为了验证新方法的正确性,我们利用新优化的二元体系的2NN MEAM势参数计算了过渡金属氮化物的结构性质、弹性性质、表面性质和热力学性质,结果表明新开发的二元体系的2NN MEAM势参数能够很好地再现材料的各种基本物理性质。然后利用这种新方法,对过渡金属合金Ti-X（X=V、Cr和Fe）二元体系的2NN MEAM势参数进行研究,并基于本文优化的二元体系的势参数开发了Ti-X-N（X=V、Cr和Fe）三元体系的2NN MEAM势参数。通过验证发现,本文新开发的2NN MEAM势参数是可靠的。2)应用分子动力学模拟研究了四种过渡金属氮化物单晶在不同温度下的变形和断裂行为。发现TiN、VN、CrN单晶的断裂强度随温度的升高而减小,断裂应变随温度的升高而增大。而FeN单晶的断裂应力强度和断裂应变均随温度的升高而降低;拉伸演变过程的分析表明,在高温下微裂纹的扩展被位错成核阻碍,是导致过渡金属氮化物单晶的塑性增加主要原因。3)应用分子动力学模拟研究了TiN/VN复合材料的力学性能。首先分析了应变率和温度对TiN/VN复合材料的力学性能的影响,结果表明,应变率对杨氏模量几乎没有影响,而对断裂强度和断裂应变有很大影响。而温度对TiN/VN复合材料的杨氏模量、断裂强度和断裂应变都有很大的影响。我们还发现TiN/VN复合材料在低温下是脆性断裂,断裂发生在VN层。此外,我们还预测了TiN/VN复合材料的位错滑移机制,模拟了不同滑移体系的GSFE曲线。结果表明,在每一个滑移位置处的所有可能的滑移体系中,{110}<110>滑移体系都是最优滑移体系,说明在TiN/VN复合材料中,完美位错的滑移和成核应该是主要的变形机制。我们还发现,在TiN/VN复合材料中,滑移最可能发生在VN层内。这些模拟表明复合材料的断裂和位错滑移都只发生VN层,很难穿过界面进入TiN层,说明位错运动在界面处受阻是其主要的硬化机理之一。
二、TiN和Ti_(1-x)Si_xN_y薄膜的微观结构分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、TiN和Ti_(1-x)Si_xN_y薄膜的微观结构分析（论文提纲范文）
（1）Ti3C2Tx及核壳结构Ti3C2Tx@Ni粉体的制备和电磁屏蔽性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电磁屏蔽理论 |
| 1.2.1 电磁屏蔽原理及电磁屏蔽效能 |
| 1.2.2 电磁屏蔽效能的计算 |
| 1.3 电磁屏蔽材料概述 |
| 1.4 二维MXene的制备工艺研究现状 |
| 1.4.1 HF酸刻蚀法 |
| 1.4.2 原位形成氢氟酸刻蚀法 |
| 1.4.3 熔盐刻蚀法 |
| 1.4.4 制备MXene的其它方法 |
| 1.5 MXene的稳定性 |
| 1.6 MXene在电磁屏蔽领域的应用 |
| 1.6.1 MXene薄膜 |
| 1.6.2 MXene泡沫及气凝胶 |
| 1.6.3 M-MXene复合材料 |
| 1.6.4 MXene磁性电磁屏蔽材料 |
| 1.7 本文的研究目标和内容 |
| 1.8 本文拟解决的关键问题和研究思路 |
| 1.8.1 拟解决的关键问题 |
| 1.8.2 研究思路 |
| 第二章 实验原料及实验方法 |
| 2.1 实验试剂与合成设备 |
| 2.2 Ti_3C_2T_x的制备 |
| 2.2.1 Ti_3AlC_2前驱体粉体的制备 |
| 2.2.2 Ti_3C_2T_x的快速制备工艺探究 |
| 2.3 Ti_3C_2T_x的热处理 |
| 2.4 Ti_3C_2T_x@Ni复合粉体的制备 |
| 2.4.1 Ti_3C_2T_x的活化处理 |
| 2.4.2 Ti_3C_2T_x化学镀镍 |
| 2.4.3 化学镀镍反应评价指标 |
| 2.5 石蜡复合样品制备 |
| 2.6 材料表征及性能测试 |
| 2.6.1 相组成和成分分析 |
| 2.6.2 微观结构分析 |
| 2.6.3 电导率测试 |
| 2.6.4 磁滞回线测试 |
| 2.6.5 电磁屏蔽效能测试 |
| 2.6.6 Ti_3C_2T_x的差热分析 |
| 第三章 Ti_3C_2T_x的快速制备和微观结构表征 |
| 3.1 Ti_3C_2T_x晶体结构的绘制和XRD结果模拟 |
| 3.2 Ti_3C_2T_x快速制备的影响因素 |
| 3.2.1 刻蚀时间对Ti_3AlC_2刻蚀效果的影响 |
| 3.2.2 刻蚀温度对Ti_3AlC_2刻蚀效果的影响 |
| 3.2.3 刻蚀剂浓度对Ti_3AlC_2刻蚀效果的影响 |
| 3.3 不同腐蚀时间制备的Ti_3C_2T_x截面分析 |
| 3.4 Ti_3C_2T_x的TEM分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Ti_3C_2T_x的热稳定性研究 |
| 4.1 Ti_3C_2T_x在空气中的热稳定性研究 |
| 4.2 Ti_3C_2T_x在真空中的热稳定性研究 |
| 4.3 Ti_3C_2T_x的差热分析 |
| 4.4 真空热处理Ti_3C_2T_x的TEM表征 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 核壳结构Ti_3C_2T_x@Ni复合粉体的制备和微观结构表征 |
| 5.1 Ti_3C_2T_x的活化处理研究 |
| 5.1.1 无活化Ti_3C_2T_x化学镀镍 |
| 5.1.2 Ti_3C_2T_x的活化处理 |
| 5.2 络合剂对Ti_3C_2T_x化学镀镍反应的影响 |
| 5.3 反应温度和pH值对Ti_3C_2T_x化学镀镍的影响 |
| 5.3.1 反应温度对Ti_3C_2T_x化学镀镍的影响 |
| 5.3.2 pH值对Ti_3C_2T_x化学镀镍的影响 |
| 5.4 核壳结构Ti_3C_2T_x@Ni复合粉体的制备机理 |
| 5.5 不同镍含量Ti_3C_2T_x@y Ni复合粉体的制备 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 Ti_3C_2T_x及Ti_3C_2T_x@Ni粉体的导电及电磁屏蔽性能研究 |
| 6.1 Ti_3C_2T_x@y Ni复合粉体的磁性能 |
| 6.2 Ti_3C_2T_x/wax和 Ti_3C_2T_x@y Ni/wax的导电性能 |
| 6.2.1 Ti_3C_2T_x/wax的导电性能 |
| 6.2.2 Ti_3C_2T_x@y Ni/wax的导电性能 |
| 6.2.3 Ti_3C_2T_x@80Ni含量对石蜡复合材料导电性能的影响 |
| 6.3 Ti_3C_2T_x与Ti_3C_2T_x@y Ni的电磁屏蔽性能 |
| 6.3.1 Ti_3C_2T_x/wax的电磁屏蔽性能 |
| 6.3.2 Ti_3C_2T_x@y Ni/wax的电磁屏蔽性能 |
| 6.4 Ti_3C_2T_x@80Ni/wax的电磁屏蔽性能 |
| 6.4.1 Ti_3C_2T_x@80Ni含量对石蜡复合材料电磁屏蔽性能的影响 |
| 6.4.2 Ti_3C_2T_x@80Ni/wax电磁屏蔽机理 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）基于ALD制备HfxZr1-XO2铁电薄膜及其电学性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 铁电材料概述 |
| §1.1.1 铁电体特征和性质 |
| §1.1.2 铁电材料的发展及应用 |
| §1.2 铁电薄膜制备方法 |
| §1.2.1 溶胶-凝胶法 |
| §1.2.2 脉冲激光沉积技术 |
| §1.2.3 原子层沉积技术 |
| §1.3 Hf_xZr_(1-x)O_2薄膜及其铁电性 |
| §1.3.1 HfO_2与ZrO_2薄膜 |
| §1.3.2 HZO薄膜的极化 |
| §1.4 论文主要内容及结构安排 |
| 第二章 实验原理与方法 |
| §2.1 实验流程 |
| §2.1.1 基片清洗工艺 |
| §2.1.2 薄膜介质层的制备 |
| §2.1.3 电极的制备 |
| §2.2 测试分析方法 |
| §2.2.1 X射线衍射分析 |
| §2.2.2 X射线光电子能谱分析 |
| §2.2.3 原子力显微镜 |
| §2.2.4 台阶仪与光谱椭偏仪 |
| §2.2.5 铁电、压点、热释电综合测试系统 |
| 第三章 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜制备及电学性能的研究 |
| §3.1 HfO_2与ZrO_2的制备及电学性能测试 |
| §3.2 电极材料对Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的影响 |
| §3.2.1 不同电极结构Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的制备及表征 |
| §3.2.2 不同电极结构Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的电学性能测试 |
| §3.3 厚度对Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的影响 |
| §3.3.1 不同厚度Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的制备及表征 |
| §3.3.2 不同厚度Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的电学性能测试 |
| §3.4 本章小结 |
| 第四章 TiN/HZO/TiN结构铁电性能的优化 |
| §4.1 Zr掺杂量的优化 |
| §4.1.1 不同Zr掺杂量的Hf_xZr_(1-x)O_2薄膜制备 |
| §4.1.2 Zr掺杂量对Hf_xZr_(1-x)O_2薄膜电学性能的影响 |
| §4.2 结构优化 |
| §4.2.1 Al_2O_3介质层薄膜的制备及性能分析 |
| §4.2.2 TiN/Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2/Al_2O_3/TiN结构的制备及电学性能分析 |
| §4.3 热处理工艺优化 |
| §4.3.1 不同退火气氛Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的制备及电学测试 |
| §4.3.2 不同退火温度Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的制备及表征 |
| §4.3.3 不同退火温度Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的电学性能测试 |
| §4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| §5.1 总结 |
| §5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（3）基于聚酰亚胺衬底的TiOxNy薄膜柔性超级电容器制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超级电容器 |
| 1.2.1 双电层机理 |
| 1.2.2 赝电容机理 |
| 1.3 微型超级电容器的结构 |
| 1.4 柔性超级电容器电极的研究现状 |
| 1.4.1 自支撑柔性电极 |
| 1.4.2 基于柔性衬底支撑的电极 |
| 1.5 论文研究内容及目的 |
| 2 实验方法和原理 |
| 2.1 基片清洗工艺 |
| 2.2 双室高真空磁控溅射设备介绍 |
| 2.3 薄膜制备工艺介绍 |
| 2.4 薄膜微观结构及性能表征 |
| 2.4.1 物相分析 |
| 2.4.2 厚度测试 |
| 2.4.3 化学成分分析 |
| 2.4.4 电阻率测试 |
| 2.4.5 微观形貌分析 |
| 2.4.6 电化学性能测试 |
| 3 TiN集流体的制备 |
| 3.1 衬底偏压对薄膜电阻率的影响 |
| 3.2 衬底偏压对薄膜成分及结构的影响 |
| 3.2.1 薄膜成分分析 |
| 3.2.2 薄膜物相分析 |
| 3.2.3 表面粗糙度表征 |
| 3.3 柔性衬底上TiN集流体的制备 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 TiO_xN_y柔性电极的制备及性能研究 |
| 4.1 衬底温度对电极性能的影响 |
| 4.1.1 单层TiO_xN_y电极厚度及电阻率分析 |
| 4.1.2 复合薄膜电极的微观分析 |
| 4.1.3 复合薄膜电极的电化学分析 |
| 4.2 工作气压对电极性能的影响 |
| 4.2.1 单层TiO_xN_y电极厚度及电阻率分析 |
| 4.2.2 复合薄膜电极微观分析 |
| 4.2.3 复合薄膜电极的电化学分析 |
| 4.3 关于膜基结合力的研究 |
| 4.4 三明治结构全固态柔性微型超级电容器的制备及其性能研究 |
| 4.4.1 全固态柔性微型超级电容器的制备 |
| 4.4.2 器件的电化学性能表征 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）MAX相陶瓷的结构、制备及物理性能研究（论文提纲范文）
| I.前言 |
| II.MAX相种类与结构特征 |
| A.传传统MAX相相的结构特征 |
| B.新新结构MAX相 |
| C.固固溶体型MAX相 |
| III.MAX相的制备 |
| A.MAX相相粉体与块体的制备 |
| B.MAX相相薄膜材料的制备 |
| C.MAX相相多孔结构的制备 |
| IV.MAX相的物理性能 |
| A.弹弹性性能 |
| B.热学学性能 |
| C.磁磁性能 |
| D.电电磁屏蔽性能 |
| E.电电学性能 |
| F.抗抗辐照损伤性能 |
| V.MAX相的二维衍生物—MXene |
| VI.总结与展望 |
（5）A位固溶钛铝碳的表面自适应摩擦学特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 材料的磨损类型及磨损机理 |
| 1.2 固体润滑材料 |
| 1.2.1 材料的润滑机理 |
| 1.2.2 固体润滑剂 |
| 1.2.3 固体自润滑材料 |
| 1.3 MAX相及其固溶体 |
| 1.3.1 MAX相简介 |
| 1.3.2 MAX相固溶体简介 |
| 1.3.3 MAX相及其固溶体的制备方法 |
| 1.3.4 MAX相及其固溶体的研究进展 |
| 1.4 MAX相固溶体的性能 |
| 1.4.1 力学性能 |
| 1.4.2 抗氧化性能 |
| 1.4.3 摩擦学特性 |
| 1.5 本文的研究目标和内容 |
| 1.6 本文的关键问题和研究思路 |
| 1.6.1 存在的关键问题 |
| 1.6.2 研究思路 |
| 第2章 实验原料及实验方法 |
| 2.1 材料的制备 |
| 2.1.1 A位固溶钛铝碳粉体的制备 |
| 2.1.2 A位固溶钛铝碳块体的制备 |
| 2.2 相组成及微观结构分析 |
| 2.2.1 相组成和成分分析 |
| 2.2.2 微观结构分析 |
| 2.3 粒度测试 |
| 2.4 密度测试 |
| 2.5 力学性能测试 |
| 2.5.1 硬度测试 |
| 2.5.2 弯曲强度测试 |
| 2.5.3 断裂韧性测试 |
| 2.6 高温氧化性能测试 |
| 2.7 摩擦磨损试验 |
| 2.7.1 实验设备及条件 |
| 2.7.2 摩擦表面的观察与分析 |
| 2.7.3 磨屑的差热分析 |
| 第3章 A位固溶钛铝碳的制备和微观结构表征 |
| 3.1 A位固溶钛铝碳粉体的制备和微观结构表征 |
| 3.1.1 Ti_2Al_(1-x)Sn_xC(0≤x≤1)系列粉体的制备 |
| 3.1.2 Ti_3Al_(0.8)Sn_(0.2)C_2和Ti_3Al_(0.8)Si_(0.2)C_2粉体的制备 |
| 3.1.3 Ti_3Al_(0.6)Si_(0.2)Sn_(0.2)C_2和Ti_3Al_(0.5)Si_(0.4)Sn_(0.1)C_2粉体的制备 |
| 3.2 A位固溶钛铝碳块体的制备和微观结构表征 |
| 3.2.1 原位热压烧结制备Ti_2AlC和Ti_2Al_(0.8)Sn_(0.2)C块体 |
| 3.2.2 热压烧结制备Ti_2AlC和Ti_2Al_(0.8)Sn_(0.2)C块体 |
| 3.2.3 热压烧结制备Ti_3Al_(0.8)Sn_(0.2)C_2和Ti_3Al_(0.8)Si_(0.2)C_2块体 |
| 3.2.4 热压烧结制备Ti_3Al_(0.6)Si_(0.2)Sn_(0.2)C_2和Ti_3Al_(0.5)Si_(0.4)Sn_(0.1)C_2块体 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 A位固溶钛铝碳的力学性能 |
| 4.1 Ti_2AlC和Ti_2Al_(0.8)Sn_(0.2)C的力学性能 |
| 4.1.1 原位热压烧结制备的Ti_2AlC和Ti_2Al_(0.8)Sn_(0.2)C的力学性能 |
| 4.1.2 热压烧结制备的Ti_2AlC和Ti_2Al_(0.8)Sn_(0.2)C的力学性能 |
| 4.2 Ti_3Al(Si Sn)C_2的力学性能 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 A位固溶钛铝碳的摩擦学特性 |
| 5.1 Ti_2AlC和 Ti_2Al_(0.8)Sn_(0.2)C的摩擦学特性 |
| 5.2 Ti_3Al_(0.8)Sn_(0.2)C_2和Ti_3Al_(0.8)Si_(0.2)C_2的摩擦学特性 |
| 5.3 Ti_3Al_(0.6)Si_(0.2)Sn_(0.2)C_2的摩擦学特性 |
| 5.3.1 Ti_3Al_(0.6)Si_(0.2)Sn_(0.2)C_2的高温氧化性能 |
| 5.3.2 Ti_3Al_(0.6)Si_(0.2)Sn_(0.2)C_2的摩擦学特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新之处 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）复合PVD氮化物刀具涂层的制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 纳米多层硬质涂层的研究现状 |
| 1.3 物理气相沉积技术 |
| 1.3.1 电弧离子镀 |
| 1.3.2 磁控溅射 |
| 1.3.3 复合沉积技术 |
| 1.4 难加工材料的切削研究 |
| 1.4.1 高硬度模具钢 |
| 1.4.2 奥氏体不锈钢 |
| 1.4.3 球墨铸铁 |
| 1.5 研究内容 |
| 第二章 涂层制备与表征技术 |
| 2.1 涂层设备与沉积过程 |
| 2.1.1 涂层设备与靶材 |
| 2.1.2 基体的前处理 |
| 2.1.3 涂层沉积过程 |
| 2.2 涂层及涂层刀具性能测试方法 |
| 2.2.1 化学成分 |
| 2.2.2 生长形貌与表面状态 |
| 2.2.3 微观结构 |
| 2.2.4 力学性能 |
| 2.2.5 结合力 |
| 2.2.6 涂层应力测试 |
| 2.2.7 摩擦磨损性能 |
| 2.2.8 高温抗氧化性 |
| 2.2.9 车削性能评价 |
| 第三章 AlTiN/AlCrSiN涂层的结构和性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 涂层的制备 |
| 3.3 涂层的微观结构 |
| 3.4 涂层的力学性能 |
| 3.5 高温摩擦磨损性能 |
| 3.6 高温抗氧化性能 |
| 3.7 车削测试 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 AlTiN涂层的复合沉积及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 总气压的影响 |
| 4.3 氮气分压的作用 |
| 4.4 调制周期的作用 |
| 4.5 磁控溅射功率的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 AlTiN/AlCrN涂层的复合沉积和性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 涂层的结构和力学性能 |
| 5.3 涂层的抗氧化性能 |
| 5.4 涂层的摩擦磨损性能 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 复合沉积AlTiN涂层的切削性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 不锈钢的车削 |
| 6.3 球墨铸铁的车削 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得与学位论文相关的成果 |
| 致谢 |
（7）A位调控策略合成全新MAX相和MXene及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 三元层状碳化物简述 |
| 1.2 三元层状MAX相材料 |
| 1.2.1 MAX相材料发展 |
| 1.2.2 MAX相材料的制备方法 |
| 1.2.3 MAX相材料的性能与应用 |
| 1.3 二维过渡金属碳化物MXenes材料 |
| 1.3.1 MXenes材料的合成 |
| 1.3.2 MXenes材料的应用 |
| 1.4 本论文研究内容及意义 |
| 第2章 V_2(Sn,A)C(A= Fe,Co,Ni,Mn)MAX相的制备及性质研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 V_2(A_xSn_(1-x))C MAX(A=Fe,Co,Ni,Mn或其任意组合)相材料的制备 |
| 2.2.2 相图计算方法细节 |
| 2.2.3 第一性原理计算细节 |
| 2.2.4 材料表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 A位为单一磁性元素MAX相的制备 |
| 2.3.2 A位为两种磁性元素MAX相的制备 |
| 2.3.3 A位为三元/四元磁性元素MAX相的制备 |
| 2.3.4 MAX相形成机制的研究 |
| 2.3.5 MAX相的磁性质表征 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 M_2AC(A= Fe,Co,Ni)MAX相的制备及性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 M_2ACMAX(A=Fe,Co,Ni或其任意组合)相材料的制备 |
| 3.2.2 材料表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 A位为单一磁性元素MAX相的制备 |
| 3.3.2 A位为二元/三元磁性元素MAX相的制备 |
| 3.3.3 MAX相的磁性质表征 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 Ti_3(Al_xCu_(1-x))C_2 MAX相的制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 Ti_3(Al_xCu_(1-x))C_2 MAX相材料的制备 |
| 4.2.2 Ti_3(Al_xCu_(1-x))C_2 MAX相材料的过氧化物酶催化活性测试 |
| 4.2.3 制备Ti_3Al C_2/聚壳糖/GCE和Ti_3(Al_xCu_(1-x))C_2/聚壳糖/GCE电化学传感器 |
| 4.2.4 制备Ti_3Al C_2/聚壳糖/GCE和Ti_3(Al_xCu_(1-x))C_2/聚壳糖/GCE电化学传感器 |
| 4.2.5 第一性原理计算细节 |
| 4.2.6 材料表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Ti_3(Al_xCu_(1-x))C_2 MAX相材料的化学组成和微观结构 |
| 4.3.2 Ti_3(Al_xCu_(1-x))C_2 MAX相材料的形成机制 |
| 4.3.3 Ti_3(Al_(1/3)Cu_(2/3))C_2 MAX(Cu-MAX)相类酶行为及其催化机理研究 |
| 4.3.4 Ti_3(Al_xCu_(1-x))C_2 MAX(Cu-MAX)相的电化学传感研究 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 路易斯酸熔盐路线合成MXene及性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 MXenes材料的制备 |
| 5.2.2 电化学性能测试 |
| 5.2.3 Situ XRD测试 |
| 5.2.4 材料表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Ti_3C_2T_x(T= Cl,O)MXene的合成及其形成机制 |
| 5.3.2 高温熔盐路易斯酸路线制备MXenes的通用策略研究 |
| 5.3.3 Ti_3C_2T_x(T= Cl,O)MXene在非水电解质中的电化学性能 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果 |
（8）TiN/ZrOxNy周期结构多层膜的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 周期结构多层膜的研究现状 |
| 1.2.1 周期结构多层膜的体系 |
| 1.2.2 周期结构多层膜中的模板效应 |
| 1.3 致硬机理 |
| 1.3.1 模量差理论 |
| 1.3.2 Hall-Petch强化理论 |
| 1.3.3 共格协调应变理论 |
| 1.4 周期结构多层膜的界面研究 |
| 1.5 薄膜的制备工艺 |
| 1.5.1 化学气相沉积(CVD) |
| 1.5.2 物理气相沉积(PVD) |
| 1.6 本文的主要研究目的及研究内容 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 样品的制备 |
| 2.1.1 镀膜设备 |
| 2.1.2 样品制备 |
| 2.2 薄膜的表征方法 |
| 2.2.1 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.2.2 X射线反射(XRR) |
| 2.2.3 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.2.4 扫面电子显微镜(SEM) |
| 2.2.5 原子力显微镜(AFM) |
| 2.2.6 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.7 纳米力学综合测试系统 |
| 2.2.8 摩擦磨损 |
| 2.2.9 X射线吸收谱(XAS) |
| 2.2.10 飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS) |
| 第3章 TiN和 ZrO_xN_y单层膜的制备及表征 |
| 3.1 TiN单层膜的制备及表征 |
| 3.1.1 TiN单层膜的制备 |
| 3.1.2 TiN单层膜的相结构 |
| 3.1.3 TiN单层膜的元素组成 |
| 3.2 ZrN靶制备ZrO_xN_y单层膜的表征 |
| 3.2.1 ZrO_xN_y单层膜的制备 |
| 3.2.2 气体流量对ZrO_xN_y薄膜相结构的影响 |
| 3.2.3 气体流量对ZrO_xN_y薄膜的元素组成的影响 |
| 3.2.4 气体流量对ZrO_xN_y薄膜表面形貌的影响 |
| 3.2.5 溅射功率对ZrO_xN_y薄膜相结构的影响 |
| 3.2.6 溅射功率对ZrO_xN_y薄膜元素组成的影响 |
| 3.2.7 溅射功率对ZrO_xN_y薄膜沉积速率的影响 |
| 3.3 ZrO_2靶制备ZrO_xN_y单层膜的表征 |
| 3.3.1 ZrO_xN_y单层膜的制备 |
| 3.3.2 气体流量对ZrO_xN_y单层膜相结构的影响 |
| 3.3.3 气体流量对ZrO_xN_y单层膜元素组成的影响 |
| 3.3.4 气体流量对ZrO_xN_y单层膜表面形貌的影响 |
| 3.3.5 气体流量对ZrO_xN_y单层膜生长速率的影响 |
| 3.4 Zr靶制备ZrO_2单层膜的表征 |
| 3.4.1 ZrO_2薄膜的制备 |
| 3.4.2 ZrO_2单层膜的元素组成 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 TiN/ZrO_xN_y周期结构多层膜的微结构和力学性能研究 |
| 4.1 TiN/ZrO_xN_y周期结构多层膜的微结构分析 |
| 4.1.1 TiN/ZrO_xN_y周期结构多层膜的制备 |
| 4.1.2 TiN/ZrO_xN_y周期结构多层膜的XRD分析 |
| 4.1.3 TiN/ZrO_xN_y周期结构多层膜的TEM分析 |
| 4.1.4 多层膜的表面粗糙度 |
| 4.2 周期结构多层膜的力学性能 |
| 4.2.1 周期结构多层膜的硬度 |
| 4.2.2 周期结构多层膜的摩擦磨损性能 |
| 4.2.3 多层膜的膜/基结合力 |
| 4.3 周期结构多层膜的透射电镜(TEM)分析 |
| 4.4 周期结构多层膜的XPS分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 TiN/ZrON双层膜的界面研究 |
| 5.1 双层膜的X射线吸收谱分析 |
| 5.2 双层膜的飞行时间二次离子质谱分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）电弧离子镀（Cr,Al）N及（Cr,Al）N-DLC硬质薄膜的制备及其弹韧性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 过渡族金属氮化物薄膜 |
| 1.2.1 二元、三元及多元过渡族金属氮化物薄膜 |
| 1.2.2 过渡族金属氮化物多层膜 |
| 1.2.3 过渡族金属氮化物复合膜 |
| 1.3 类金刚石DLC薄膜 |
| 1.3.1 DLC薄膜的结构 |
| 1.3.2 DLC薄膜的研究现状 |
| 1.4 薄膜的强韧化设计思路 |
| 1.4.1 细化晶粒 |
| 1.4.2 合金化 |
| 1.4.3 纳米多层结构 |
| 1.4.4 纳米复合结构 |
| 1.5 本论文研究意义及研究内容 |
| 2 实验设计、薄膜制备及表征方法 |
| 2.1 实验流程和技术路线 |
| 2.2 镀膜设备及薄膜制备 |
| 2.2.1 镀膜设备 |
| 2.2.2 薄膜制备工艺过程 |
| 2.3 薄膜的表征方法 |
| 2.3.1 场发射扫描电镜(FE-SEM) |
| 2.3.2 原子力显微镜(AFM) |
| 2.3.3 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.4 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.3.5 纳米压痕仪 |
| 2.3.6 划痕仪 |
| 2.3.7 摩擦磨损试验机 |
| 3 Cr_(1-x)Al_xN薄膜的制备及表征 |
| 3.1 Cr_(1-x)Al_xN薄膜的制备 |
| 3.2 Cr_(1-x)Al_xN薄膜的表征 |
| 3.2.1 Cr_(1-x)Al_xN薄膜的形貌与厚度 |
| 3.2.2 Cr_(1-x)Al_xN薄膜的成分及元素化合状态 |
| 3.2.3 Cr_(1-x)Al_xN薄膜的相结构 |
| 3.2.4 Cr_(1-x)Al_xN薄膜的硬度及弹性模量 |
| 3.2.5 Cr_(1-x)Al_xN薄膜的膜基结合力及划痕韧性 |
| 3.2.6 Cr_(1-x)Al_xN薄膜的摩擦学性能 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 CrAlN-DLC、CrAlN/DLC薄膜的制备及表征 |
| 4.1 CrAlN-DLC、CrAlN/DLC薄膜的制备 |
| 4.2 CrAlN-DLC、CrAlN/DLC薄膜的表征 |
| 4.2.1 CrAlN-DLC、CrAlN/DLC薄膜的形貌与厚度 |
| 4.2.2 CrAlN-DLC、CrAlN/DLC薄膜的相结构 |
| 4.2.3 CrAlN-DLC、CrAlN/DLC薄膜的硬度及弹性模量 |
| 4.2.4 CrAlN-DLC、CrAlN/DLC薄膜的韧性评估 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（10）过渡金属氮化物及其复合材料修正的嵌入原子势的研究与应用（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 过渡金属氮化物 |
| 1.2 过渡金属氮化物多层膜 |
| 1.2.1 过渡金属氮化物多层膜的研究意义 |
| 1.2.2 过渡金属氮化物多层膜硬化机理的研究现状 |
| 1.2.3 过渡金属氮化物多层膜的研究方法 |
| 1.2.4 修正的嵌入原子相互作用势的研究现状 |
| 1.3 本文的研究意义、研究内容和创新点 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.3.3 创新点 |
| 2 理论方法 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.1.1 概述 |
| 2.1.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.1.3 Kohn-Sham方程 |
| 2.1.4 局部密度近似和广义梯度近似 |
| 2.1.5 VASP软件包介绍 |
| 2.2 分子动力学模拟 |
| 2.2.1 概述 |
| 2.2.2 数值求解方法 |
| 2.2.3 边界条件 |
| 2.2.4 系综 |
| 2.2.5 势函数 |
| 2.3 修正的嵌入原子相互作用势 |
| 2.3.1 概述 |
| 2.3.2 EAM势 |
| 2.3.3 MEAM势 |
| 2.3.4 Lammps软件 |
| 2.4 计算分析方法 |
| 2.4.1 表面能的计算 |
| 2.4.2 热膨胀系数的计算 |
| 2.4.3 体积热熔的计算 |
| 2.4.4 粘附功的计算 |
| 2.4.5 微结构分析方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 过渡金属氮化物及相关二元和三元体系势参数的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 过渡金属氮化物二元体系2NN MEAM势参数的研究 |
| 3.2.1 MEAM势参数的优化方法 |
| 3.2.2 单元体系的2NN MEAM势参数 |
| 3.2.3 过渡金属氮化物2NN MEAM势参数的优化过程 |
| 3.2.4 过渡金属氮化物2NN MEAM势参数的验证 |
| 3.3 过渡金属合金Ti-X二元体系2NN MEAM势参数的研究 |
| 3.3.1 Ti-X二元体系2NN MEAM势参数的优化过程 |
| 3.3.2 Ti-X二元体系2NN MEAM势参数的验证 |
| 3.4 Ti-X-N三元体系2NN MEAM势参数的研究 |
| 3.4.1 Ti-X-N三元体系2NN MEAM势参数的确定方法 |
| 3.4.2 Ti-X-N三元体系2NN MEAM参数的验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 过渡金属氮化物的变形和断裂行为的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型及模拟细节 |
| 4.3 应力应变曲线 |
| 4.4 单轴拉伸的演变过程 |
| 4.4.1 单晶Ti N的演变过程 |
| 4.4.2 单晶FeN的演变过程 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 TiN/VN复合材料的力学性能的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 应变率对Ti N/VN复合材料力学性能的影响 |
| 5.2.1 模型及模拟细节 |
| 5.2.2 不同应变率下的应力应变曲线 |
| 5.2.3 应变率敏感度分析 |
| 5.3 温度对Ti N/VN复合材料力学性能的影响 |
| 5.3.1 模型及模拟细节 |
| 5.3.2 不同温度下的应力应变曲线 |
| 5.3.3 不同温度下的拉伸演变过程 |
| 5.4 TiN/VN复合材料的滑移体系 |
| 5.4.1 模型及模拟细节 |
| 5.4.2 TiN/VN界面处的GSFE曲线 |
| 5.4.3 TiN层和VN层的GSFE曲线 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| B作者在攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| C学位论文数据集 |
| 致谢 |
四、TiN和Ti_(1-x)Si_xN_y薄膜的微观结构分析（论文参考文献）
- [1]Ti3C2Tx及核壳结构Ti3C2Tx@Ni粉体的制备和电磁屏蔽性能研究[D]. 胡树郡. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]基于ALD制备HfxZr1-XO2铁电薄膜及其电学性能的研究[D]. 刘晶晶. 桂林电子科技大学, 2021(02)
- [3]基于聚酰亚胺衬底的TiOxNy薄膜柔性超级电容器制备[D]. 田忠杰. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]MAX相陶瓷的结构、制备及物理性能研究[J]. 田莉,付超,李月明,范晓星,王恩哥,赵国瑞. 物理学进展, 2021(01)
- [5]A位固溶钛铝碳的表面自适应摩擦学特性研究[D]. 蔡乐平. 北京交通大学, 2020
- [6]复合PVD氮化物刀具涂层的制备及其性能研究[D]. 张权. 广东工业大学, 2020(05)
- [7]A位调控策略合成全新MAX相和MXene及其性能研究[D]. 李友兵. 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所), 2020(02)
- [8]TiN/ZrOxNy周期结构多层膜的制备及性能研究[D]. 张冰烨. 江苏科技大学, 2020(02)
- [9]电弧离子镀（Cr,Al）N及（Cr,Al）N-DLC硬质薄膜的制备及其弹韧性研究[D]. 莫亚杰. 大连理工大学, 2020(02)
- [10]过渡金属氮化物及其复合材料修正的嵌入原子势的研究与应用[D]. 丁守兵. 重庆大学, 2019(01)