微纳米力学在不锈钢表面微/纳米抗菌铜薄膜中的应用
发布时间：2022-07-15 13:05
材料的微小变形、损伤以及缺陷所导致材料的失效行为,引起了国内外学者对其微尺度的力学行为的关注。由于纳米压入/划入测试具备较高的载荷和位移分辨率,而发展成材料在微尺度的力学性能测试的主流技术。在力学、材料科学、半导体技术、薄膜以及生物医学工程等多个领域展现出重要的科学意义。目前,赋予不锈钢抗菌性能是抗菌材料研究的热点,吸引着科研工作者的研究兴趣。通过在不锈钢表面制备抗菌薄膜的方法来提高其抗菌能力,兼具经济性和实用性。虽然通过在不锈钢表面制备抗菌薄膜的方法能够呈现出较好的抗菌效果,但是仍然存在以下几点问题:（1）对于具备足够厚度并且薄膜和基体之间的结合性能优秀的抗菌薄膜,一般需要经过较高的温度处理,致使基体容易产生变形,针对形状复杂的试件加工存在困难。（2）厚度薄的抗菌薄膜容易发生磨损、开裂、脱落等失效行为,这容易使其抗菌能力减弱甚至丧失。因此,在满足不锈钢抗菌能力的条件下,针对薄膜易发生失效的问题,需要对不锈钢抗菌薄膜的微纳米力学性能进行研究,这对不锈钢使用范围的拓宽和使用寿命的延长都非常重要。基于不锈钢表面两种典型性薄膜的特点,本文的主要工作内容和结果如下:1.使用等离子合金化技术在不...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 不锈钢材料的概述
1.1.1 不锈钢的应用
1.1.2 抗菌不锈钢
1.2 薄膜材料
1.2.1 薄膜材料的特点
1.2.2 薄膜的制备方法
1.3 微/纳米力学在薄膜力学性能测试的研究现状
1.3.1 纳米压入法在薄膜力学性能测试的研究现状
1.3.2 划痕法在薄膜力学性能测试的研究现状
1.4 课题的提出及研究内容
1.4.1 课题的提出
1.4.2 课题的研究内容
第二章 薄膜实验制备及其分析方法
2.1 实验试剂与实验设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备
2.2 实验制备方法
2.2.1 不锈钢试样预处理
2.2.2 不锈钢表面等离子合金化技术制备渗铜薄膜
2.2.3 不锈钢表面阳极氧化和电沉积复合处理制备纳米多孔铜薄膜
2.3 薄膜组织结构与形貌表征
2.4 纳米压入实验
2.4.1 纳米压入实验原理
2.4.2 连续刚度测量法
2.5 划痕实验
第三章 不锈钢表面等离子合金化渗铜薄膜的力学性能研究
3.1 引言
3.2 XRD结果分析
3.3 微观形貌和能谱分析
3.4 纳米压入法测试不锈钢渗铜薄膜的力学性能
3.4.1 纳米压入实验
3.4.2 载荷—压入深度曲线分析
3.4.3 硬度—压入深度曲线
3.4.4 杨氏模量—压入深度曲线分析
3.5 划痕法测试渗铜薄膜和不锈钢基体的结合性能
3.6 不锈钢渗铜薄膜的力学性能，抗菌性能和微结构的关系
3.7 本章小结
第四章 不锈钢表面纳米多孔铜薄膜的力学性能和抗菌性能研究
4.1 引言
4.2 不锈钢表面阳极氧化和电沉积复合处理制备纳米多孔铜薄膜
4.2.1 不锈钢表面阳极氧化结果分析
4.2.2 不锈钢表面纳米孔结构电沉积铜薄膜结果分析
4.3 纳米压入法测试不锈钢表面纳米多孔铜薄膜的力学性能
4.3.1 纳米压入实验
4.3.2 载荷—压入深度曲线
4.3.3 硬度—压入深度曲线
4.3.4 杨氏模量—压入深度曲线
4.4 划痕法测试不锈钢纳米多孔铜薄膜的膜基结合性能
4.5 不锈钢表面纳米多孔铜薄膜的抗菌性能表征
4.5.1 菌种选择
4.5.2 薄膜密贴法测试抗菌性能
4.5.3 实验仪器和实验试剂
4.5.4 实验步骤
4.5.5 抗菌效果
4.5.6 不锈钢多孔铜薄膜的力学性能，抗菌性能和微结构的关系
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]不锈钢的种类和特点[J]. 薄鑫涛. 热处理. 2016(04)
[2]恒电位法制备氧化亚铜薄膜工艺的研究[J]. 刘昌龄,吴世彪,徐海燕,陶方涛,吴世龙,周醒. 合肥师范学院学报. 2013(06)
[3]Ni-P-Al2O3复合涂层划痕试验中的表面裂纹分析[J]. 谭援强,胡斌梁,冯剑军. 机械工程学报. 2013(20)
[4]材料表面工程与薄膜技术及其发展[J]. 黄利平,李克斯. 企业技术开发. 2011(12)
[5]纳米压痕法测量Cu膜的硬度和弹性模量[J]. 黎业生,汪伟. 金属学报. 2010(09)
[6]奥氏体抗菌不锈钢的微观组织及抗菌性能[J]. 张安峰,乔继英,李利军,张旭. 材料科学与工程学报. 2008(05)
[7]变形对镍镀层纳米压痕尺寸效应的影响及预测[J]. 马增胜,龙士国,韩海生,潘勇,周益春. 机械工程材料. 2008(08)
[8]拉伸变形对电沉积镍镀层微观结构及力学性能的影响[J]. 马增胜,龙士国,王宝华,潘勇,周益春. 材料保护. 2008(01)
[9]简述表面抗菌不锈钢材料的制备方法[J]. 刘超锋. 特钢技术. 2007(04)
[10]涂层／基体材料界面结合强度测量方法的现状与展望[J]. 杨班权,陈光南,张坤,罗耕星,肖京华. 力学进展. 2007(01)
博士论文
[1]不锈钢表面纳米多孔Ti-Cu薄膜的制备及性能研究[D]. 靳晓敏.太原理工大学 2016
[2]奥氏体不锈钢低温气体渗碳层组织性能及催渗技术研究[D]. 马飞.机械科学研究总院 2015
[3]微压入法研究各向同性固化导电胶的力学性能[D]. 肖革胜.太原理工大学 2015
[4]钛合金材料表面阳极氧化和微弧氧化改性涂层的构建及生物学研究[D]. 刘帅.第四军医大学 2014
[5]氧化亚铜薄膜的电化学制备及其光催化和光电性能的研究[D]. 张桢.上海交通大学 2014
[6]金属表面渗镀复合改性层接触力学行为探讨[D]. 马永.太原理工大学 2013
[7]不锈钢表面微、纳米薄膜的制备及光催化和抗菌性能研究[D]. 詹玮婷.武汉科技大学 2012
[8]不锈钢表面氮掺杂二氧化钛薄膜的制备及其性能研究[D]. 王鹤峰.太原理工大学 2011
[9]纳米压痕法表征金属薄膜材料的力学性能[D]. 马增胜.湘潭大学 2011
[10]镁合金AZ91D表面弧辉渗镀TiN、CrN、TiN/CrN薄膜及其性能研究[D]. 缪强.太原理工大学 2007
硕士论文
[1]稀土对钛合金化不锈钢表面制备双层涂层电化学及力学性能的影响[D]. 邢学刚.太原理工大学 2016
[2]铜抗菌作用的生物物理学研究[D]. 胡晓娟.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2016
[3]不锈钢托槽镀Ag涂层的制备及对变形链球菌的抗菌性实验研究[D]. 刘永红.佳木斯大学 2014
[4]电沉积法制备氧化亚铜及其防微生物附着研究[D]. 原瑞霞.中国海洋大学 2014
[5]阳极氧化法制备不锈钢纳米多孔膜技术研究[D]. 卢文静.西安建筑科技大学 2014
[6]纳米压痕法表征316L不锈钢表面等离子合金化层的力学性能[D]. 张星.太原理工大学 2013
[7]等离子渗金属技术制备表面渗铜层抗菌不锈钢及性能研究[D]. 张景春.桂林电子科技大学 2011
[8]不锈钢基Cu2O/TiO2膜的制备及光催化性能研究[D]. 云广平.西安电子科技大学 2011
[9]划痕法表征薄膜材料界面结合性能[D]. 彭冰川.湘潭大学 2009
本文编号：3662102
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 不锈钢材料的概述
1.1.1 不锈钢的应用
1.1.2 抗菌不锈钢
1.2 薄膜材料
1.2.1 薄膜材料的特点
1.2.2 薄膜的制备方法
1.3 微/纳米力学在薄膜力学性能测试的研究现状
1.3.1 纳米压入法在薄膜力学性能测试的研究现状
1.3.2 划痕法在薄膜力学性能测试的研究现状
1.4 课题的提出及研究内容
1.4.1 课题的提出
1.4.2 课题的研究内容
第二章 薄膜实验制备及其分析方法
2.1 实验试剂与实验设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备
2.2 实验制备方法
2.2.1 不锈钢试样预处理
2.2.2 不锈钢表面等离子合金化技术制备渗铜薄膜
2.2.3 不锈钢表面阳极氧化和电沉积复合处理制备纳米多孔铜薄膜
2.3 薄膜组织结构与形貌表征
2.4 纳米压入实验
2.4.1 纳米压入实验原理
2.4.2 连续刚度测量法
2.5 划痕实验
第三章 不锈钢表面等离子合金化渗铜薄膜的力学性能研究
3.1 引言
3.2 XRD结果分析
3.3 微观形貌和能谱分析
3.4 纳米压入法测试不锈钢渗铜薄膜的力学性能
3.4.1 纳米压入实验
3.4.2 载荷—压入深度曲线分析
3.4.3 硬度—压入深度曲线
3.4.4 杨氏模量—压入深度曲线分析
3.5 划痕法测试渗铜薄膜和不锈钢基体的结合性能
3.6 不锈钢渗铜薄膜的力学性能，抗菌性能和微结构的关系
3.7 本章小结
第四章 不锈钢表面纳米多孔铜薄膜的力学性能和抗菌性能研究
4.1 引言
4.2 不锈钢表面阳极氧化和电沉积复合处理制备纳米多孔铜薄膜
4.2.1 不锈钢表面阳极氧化结果分析
4.2.2 不锈钢表面纳米孔结构电沉积铜薄膜结果分析
4.3 纳米压入法测试不锈钢表面纳米多孔铜薄膜的力学性能
4.3.1 纳米压入实验
4.3.2 载荷—压入深度曲线
4.3.3 硬度—压入深度曲线
4.3.4 杨氏模量—压入深度曲线
4.4 划痕法测试不锈钢纳米多孔铜薄膜的膜基结合性能
4.5 不锈钢表面纳米多孔铜薄膜的抗菌性能表征
4.5.1 菌种选择
4.5.2 薄膜密贴法测试抗菌性能
4.5.3 实验仪器和实验试剂
4.5.4 实验步骤
4.5.5 抗菌效果
4.5.6 不锈钢多孔铜薄膜的力学性能，抗菌性能和微结构的关系
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]不锈钢的种类和特点[J]. 薄鑫涛. 热处理. 2016(04)
[2]恒电位法制备氧化亚铜薄膜工艺的研究[J]. 刘昌龄,吴世彪,徐海燕,陶方涛,吴世龙,周醒. 合肥师范学院学报. 2013(06)
[3]Ni-P-Al2O3复合涂层划痕试验中的表面裂纹分析[J]. 谭援强,胡斌梁,冯剑军. 机械工程学报. 2013(20)
[4]材料表面工程与薄膜技术及其发展[J]. 黄利平,李克斯. 企业技术开发. 2011(12)
[5]纳米压痕法测量Cu膜的硬度和弹性模量[J]. 黎业生,汪伟. 金属学报. 2010(09)
[6]奥氏体抗菌不锈钢的微观组织及抗菌性能[J]. 张安峰,乔继英,李利军,张旭. 材料科学与工程学报. 2008(05)
[7]变形对镍镀层纳米压痕尺寸效应的影响及预测[J]. 马增胜,龙士国,韩海生,潘勇,周益春. 机械工程材料. 2008(08)
[8]拉伸变形对电沉积镍镀层微观结构及力学性能的影响[J]. 马增胜,龙士国,王宝华,潘勇,周益春. 材料保护. 2008(01)
[9]简述表面抗菌不锈钢材料的制备方法[J]. 刘超锋. 特钢技术. 2007(04)
[10]涂层／基体材料界面结合强度测量方法的现状与展望[J]. 杨班权,陈光南,张坤,罗耕星,肖京华. 力学进展. 2007(01)
博士论文
[1]不锈钢表面纳米多孔Ti-Cu薄膜的制备及性能研究[D]. 靳晓敏.太原理工大学 2016
[2]奥氏体不锈钢低温气体渗碳层组织性能及催渗技术研究[D]. 马飞.机械科学研究总院 2015
[3]微压入法研究各向同性固化导电胶的力学性能[D]. 肖革胜.太原理工大学 2015
[4]钛合金材料表面阳极氧化和微弧氧化改性涂层的构建及生物学研究[D]. 刘帅.第四军医大学 2014
[5]氧化亚铜薄膜的电化学制备及其光催化和光电性能的研究[D]. 张桢.上海交通大学 2014
[6]金属表面渗镀复合改性层接触力学行为探讨[D]. 马永.太原理工大学 2013
[7]不锈钢表面微、纳米薄膜的制备及光催化和抗菌性能研究[D]. 詹玮婷.武汉科技大学 2012
[8]不锈钢表面氮掺杂二氧化钛薄膜的制备及其性能研究[D]. 王鹤峰.太原理工大学 2011
[9]纳米压痕法表征金属薄膜材料的力学性能[D]. 马增胜.湘潭大学 2011
[10]镁合金AZ91D表面弧辉渗镀TiN、CrN、TiN/CrN薄膜及其性能研究[D]. 缪强.太原理工大学 2007
硕士论文
[1]稀土对钛合金化不锈钢表面制备双层涂层电化学及力学性能的影响[D]. 邢学刚.太原理工大学 2016
[2]铜抗菌作用的生物物理学研究[D]. 胡晓娟.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2016
[3]不锈钢托槽镀Ag涂层的制备及对变形链球菌的抗菌性实验研究[D]. 刘永红.佳木斯大学 2014
[4]电沉积法制备氧化亚铜及其防微生物附着研究[D]. 原瑞霞.中国海洋大学 2014
[5]阳极氧化法制备不锈钢纳米多孔膜技术研究[D]. 卢文静.西安建筑科技大学 2014
[6]纳米压痕法表征316L不锈钢表面等离子合金化层的力学性能[D]. 张星.太原理工大学 2013
[7]等离子渗金属技术制备表面渗铜层抗菌不锈钢及性能研究[D]. 张景春.桂林电子科技大学 2011
[8]不锈钢基Cu2O/TiO2膜的制备及光催化性能研究[D]. 云广平.西安电子科技大学 2011
[9]划痕法表征薄膜材料界面结合性能[D]. 彭冰川.湘潭大学 2009
本文编号：3662102
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3662102.html
