Mg-Al复合薄膜的制备与性能的研究

发布时间：2017-07-05 10:13

  本文关键词：Mg-Al复合薄膜的制备与性能的研究

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【摘要】：Z-箍缩(Z-pinch)是载流等离子体中出现的一种自约束现象,其在内爆动力学、辐射脉冲整形等方面有着广泛的应用。Mg-Al合金丝构成丝阵负载在Z箍缩实验装置中有着重要应用。在箍缩实验中,当Mg含量大于10%wt,可通过测量Mg的Kα谱线,得到丰富的动态物理信息。在Mg-Al合金制备方面,常规冶炼方法难以获得Mg含量大于10%wt的Al基固溶体及制备出相应的Mg-Al合金丝。但采用真空热蒸发技术在超细铝丝表面原位包覆金属镁有可能实现这一要求,因此有必要开展Mg-Al复合薄膜制备与性能的研究。本文探索采用真空蒸发镀膜的技术,在铝表面镀覆镁薄膜和铝薄膜,并对薄膜制备工艺进行研究、总结,优化技术参数,最终通过此技术制备Mg含量大于10%wt的Mg-Al合金丝,并对其进行退火处理。通过X射线衍射谱(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)等分析手段对薄膜进行表征,分析薄膜的形貌、抗氧化性能和合金丝退火前后的变化。主要的研究结果和结论如下:(1)采用真空蒸发镀膜技术,通过不断地调试镀膜技术参数最终成功的在基底上镀覆了所需要的镁薄膜、铝薄膜和Mg-Al复合薄膜。(2)薄膜物相(XRD)测试表明铝薄膜呈(111)密排面的择优取向,镁薄膜呈(110)密排面的择优取向。从表面形貌上看,铝薄膜表面呈现出类似于点状的小平面结构,并且层与层之间排列特别紧凑;镁薄膜表面呈现出类似于花瓣的片状结构,并且片状结构的层与层之间排列特别疏松、空隙特别大;Mg-Al复合薄膜的形貌和单层薄膜相比有所变化,与单纯的Al薄膜表面相比复合薄膜表面不再那么的平整,有高低起伏现象;从复合薄膜截面上可以观测到Mg-Al复合薄膜中镁薄膜已被铝薄膜完全覆盖,并且两层薄膜之间有明显的分界线。(3)Mg-Al复合薄膜在一定的环境(25℃,相对湿度75%)下的氧化情况显示:最外层致密的铝薄膜对镁薄膜起到了很好的防氧化作用。(4)将探索的镀膜技术应用在直径为18um的超细铝丝上,获得了Mg含量大于10%wt,直径为19.5um左右Mg-Al合金丝。(5)对镀膜后的铝丝在350℃的真空条件下,进行退火处理,退火后合金丝的断裂力和伸长率有所增加,强度有所减小。
【关键词】：真空蒸发 Mg-Al复合薄膜 抗氧化性能 退火
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 镁、铝薄膜的应用和研究现状10-12
• 1.2.1 镁薄膜的应用和研究现状10-11
• 1.2.2 铝薄膜的应用和研究现状11-12
• 1.3 薄膜制备方法12-17
• 1.3.1 薄膜制备方法的介绍12-13
• 1.3.2 真空蒸发镀膜法13
• 1.3.3 真空蒸发镀膜法的工作过程和基本原理13-15
• 1.3.4 真空蒸发速度的影响因素15
• 1.3.5 蒸发源的类型15-17
• 1.4 本文的工作目的和内容17-19
• 1.4.1 本文的工作目的17-18
• 1.4.2 本文的研究的内容18-19
• 2 实验设备和实验过程19-22
• 2.1 实验设备19-20
• 2.2 蒸发源和蒸发材料的选取20
• 2.2.1 蒸发源的选取和制备20
• 2.2.2 蒸发材料的选取20
• 2.3 薄膜性能的分析测试20-22
• 2.3.1 物相分析20-21
• 2.3.2 薄膜表面形貌及成分分析21
• 2.3.3 薄膜厚度的测试21
• 2.3.4 薄膜的退火处理21
• 2.3.5 镀膜铝丝拉伸强度的测试21-22
• 3 真空蒸发制备薄膜工艺的探索22-37
• 3.1 蒸镀Mg薄 膜的前期准备22-23
• 3.1.1 蒸发材料的制备和处理22-23
• 3.1.2 基底与蒸发源的选择和处理23
• 3.2 Mg薄 膜制备工艺的探索23-25
• 3.2.1 铝片上蒸镀镁薄膜23-24
• 3.2.2 蒸镀镁薄膜实验结果24
• 3.2.3 蒸镀工艺的改进24
• 3.2.4 改进后实验结果24
• 3.2.5 成功蒸镀镁薄膜实验总结24-25
• 3.3 Al薄 膜制备工艺的探索25-27
• 3.3.1 基底与蒸发源的选择和处理25
• 3.3.2 铝薄膜的蒸镀实验25-26
• 3.3.3 蒸镀铝薄膜的实验结果和分析26-27
• 3.3.4 成功蒸镀铝薄膜实验总结27
• 3.4 镁薄膜厚度和镁蒸发量之间的关系27-31
• 3.4.1 真空蒸发镀膜膜厚的理论分布27-28
• 3.4.2 薄膜厚度的实验研究28-31
• 3.5 镁铝复合薄膜的制备实验31
• 3.6 Al丝 包覆 10wt%金 属镁的工艺研究31-36
• 3.6.1 实验前处理31-32
• 3.6.2 制备Al丝 包覆 10wt%金 属镁薄膜的初步实验32
• 3.6.3 实验结果和分析32-33
• 3.6.4 改进后实验结果和分析33-34
• 3.6.5 探索铝丝上薄膜厚度与蒸发量之间的关系34-36
• 3.7 Al丝 上镀覆镁铝复合薄膜的工艺总结36
• 3.8 本章小结36-37
• 4 薄膜的物相和表面形貌37-55
• 4.1 薄膜的X射 线衍射分析37-39
• 4.2 薄膜的表面形貌分析39-44
• 4.2.1 铝平面和铝丝上镁薄膜的形貌39-40
• 4.2.2 铝平面和铝丝上铝薄膜的形貌40-41
• 4.2.3 不同厚度下铝薄膜的表面形貌41-42
• 4.2.4 铝平面和铝丝上镁铝复合薄膜的形貌42-43
• 4.2.5 薄膜的截面形貌43-44
• 4.3 薄膜的氧化性能分析44-49
• 4.3.1 铝平面和铝丝上镁薄膜的氧化情况分析44-46
• 4.3.2 铝平面和铝丝上铝薄膜的氧化情况分析46-48
• 4.3.3 镁铝复合薄膜的防氧化情况分析48-49
• 4.4 不同退火温度对薄膜形貌的影响49-51
• 4.4.1 退火对镁薄膜形貌的影响49-50
• 4.4.2 退火对镁铝复合薄膜形貌的影响50-51
• 4.5 退火对合金丝性能的影响51-54
• 4.5.1 退火前后合金丝的形貌对比51-52
• 4.5.2 退火前后丝阵上薄膜氧化性能的变化52-53
• 4.5.3 退火前后铝丝强度的变化53-54
• 4.6 本章小结54-55
• 结论55-57
• 致谢57-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文63

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本文编号：521532