磁控溅射镁合金表面改性技术及应用 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书内容结合了当今国内外对磁控溅射表面改性材料的研究以及发展情况，着重介绍了近年来作者在磁控溅射表面改性材料方面的基础理论知识的学习、实验材料与方法、制备工艺流程、分析检测方法以及相关的国内外先进技术手段的研究。主要内容包括：镁合金表面直流磁控溅射Ti-TiN镀膜研究、镁合金表面高功率磁控溅射Ti(Si)-TiN-Ti(Si)N镀膜研究、直流磁控溅射制备Ta膜及其性能分析、高功率脉冲磁控溅射制备Ta膜及其性能分析、高功率脉冲磁控溅射制备多层膜及性能分析。 本书涉及多门学科，可为研究磁控溅射表面改性材料的相关人员提供意见和建议，并且为材料领域的研究与应用提供参考资料。

第1章医用镁合金及磁控溅射技术概述1

1.1镁合金材料的特点及表面处理技术1

1.2磁控溅射技术及应用6

1.3氮化钛和Ti-Si-N薄膜及性能8

1.4Ta及Ta膜的研究与应用9

1.5医用镁合金的表面处理存在问题及解决方法11

参考文献12

第2章直流磁控溅射镁合金表面镀Ti-TiN膜19

2.1实验设计20

2.2AZ31镁合金镀膜前处理对结合状态的影响20

2.2.1溅射清洗对钛膜结合状态影响20

2.2.2氮离子注入对AZ31镁合金结合状态的影响25

2.3镀Ti-TiN膜参数设计及实验过程29

2.4镀钛时间对Ti-TiN镀膜组织结构及性能影响30

2.4.1镀钛时间对Ti-TiN镀膜组织结构的影响30

2.4.2镀钛时间对Ti-TiN膜耐蚀性的影响31

2.5Ar/N2流量比对Ti-TiN镀膜组织结构及性能影响34

2.5.1Ar/N2流量比对Ti-TiN镀膜组织结构的影响35

2.5.2Ar/N2流量比对Ti-TiN镀膜性能的影响37

2.6负偏压对Ti-TiN镀膜组织结构及性能影响42

2.6.1负偏压对Ti-TiN镀膜组织结构的影响42

2.6.2负偏压对Ti-TiN镀膜性能的影响44

参考文献48

第3章高功率磁控溅射镀Ti(Si)-TiN-Ti(Si)N膜51

3.1Ti(Si)-TiN-Ti(Si)N镀膜制备过程51

3.2Ar/N2流量比对Ti(Si)-TiN-Ti(Si)N镀膜的影响52

3.2.1镀膜组织结构分析52

3.3.2镀膜腐蚀性能分析54

3.2.3摩擦磨损性能分析57

3.2.4镀膜纳米压痕实验58

3.3直流磁控溅射与高功率磁控溅射镀膜对比59

参考文献60

第4章直流磁控溅射制备Ta膜63

4.1Ta膜表面SEM形貌观察及能谱分析63

4.1.1Ta膜表面SEM形貌观察63

4.1.2Ta膜能谱分析64

4.2Ta膜断面SEM形貌观察及沉积速率分析66

4.2.1Ta膜断面SEM形貌观察66

4.2.2膜层沉积速率分析67

4.3Ta膜相结构的分析68

4.4Ta膜纳米硬度的测定69

4.5Ta膜耐磨性的分析71

4.6Ta膜结合力的测定72

4.7工艺参数对Ta膜耐蚀性的影响74

4.8讨论76

参考文献77

第5章高功率脉冲磁控溅射制备Ta膜81

5.1Ta膜表面SEM形貌观察及能谱分析81

5.1.1Ta膜SEM表面形貌观察81

5.1.2能谱分析83

5.2Ta膜截面形貌观察及沉积速率分析83

5.2.1Ta膜截面形貌观察83

5.2.2沉积速率分析85

5.3工艺参数对Ta膜相结构的影响86

5.4工艺参数对Ta膜纳米硬度的影响87

5.5对Ta膜耐磨性的分析88

5.6Ta膜结合力的测定90

5.7工艺参数对Ta膜耐蚀性的影响92

5.8直流磁控溅射与高功率磁控溅射镀膜对比94

参考文献97

第6章高功率脉冲磁控溅射镀Ta/Ti-Si多层膜99

6.1多层膜表面SEM形貌观察及能谱分析99

6.1.1多层膜表面SEM形貌观察99

6.1.2多层膜能谱分析100

6.2多层膜截面形貌观察及沉积速率分析102

6.2.1多层膜截面形貌观察102

6.2.2沉积速率分析104

6.3多层膜表面AFM形貌观察及粗糙度分析106

6.3.1多层膜表面AFM形貌观察106

6.3.2粗糙度分析106

6.4脉冲偏压对多层膜相结构的影响108

6.5脉冲偏压对多层膜纳米硬度的影响110

6.6脉冲偏压对多层膜耐磨性的影响111

6.7脉冲偏压对多层膜耐蚀性的影响114

6.8直流磁控溅射与高功率磁控溅射镀膜对比116

参考文献118

李慕勤，佳木斯大学材料学院，教授 院长，博士生导师、龙江学者特聘教授、省人民政府特殊津贴专家、省级教学名师。现任省级重点学科材料加工工程带头人，省级教学团队负责人。科研方向为生物医学材料和金属材料表面改性。目前主持国家自然科学基金、省自然科学基金重点项目、中俄国际合作项目各1项；在国内外学术期刊及会议发表论文共计50余篇，其中SCI/EI收录25篇；获得国家发明专利2项；获省科技进步三等奖3项、省教育厅科技进步一等奖1项，省教学成果二等奖1项。

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编辑推荐

由于镁合金具有良好的生物相容性和可降解性，因而医用镁合金在心血管支架、骨植入材料等方面应用广泛。其中,可控降解是医用镁合金的关键问题,腐蚀过快难以满足临床的需要。为了缓解其腐蚀过程，医用镁合金表面腐蚀与改性技术成为当前生物医用镁合金的研究热点。

磁控溅射表面氮化钛等镀膜技术可以极大地提升医用镁合金材料的防腐蚀性能和生物相容性。

本书根据医用镁合金材料的特性与生物降解等功能要求，有针对性地介绍了医用镁合金表面各种磁控溅射成膜改性技术的工艺过程、性能对比和机理分析，特别是对直流磁控溅射镁合金表面镀Ti-TiN膜和直流磁控溅射制备Ta膜等前沿热点技术进行了透彻讲解。书中阐述的成膜理论、制备工艺参数、性能分析数据，可以为从事医用镁合金表面改性技术研发可相关人员提供有益借鉴。

书摘插图

前言

当代科学技术迅速发展，随着生活水平的提高，人们对材料表面的各种性能的要求越来越高，对其进行研究已经成为材料科学研究的一个重要领域。表面改性技术研究的重要性在于在不改变材料基本性能的基础上采用各种技术方法改善或提高材料的表面性能。金属材料的表面改性可以提高材料的耐蚀性和耐磨性、抗菌和抗黏附功能等，提高经济效益。其中，磁控溅射技术是改变材料表面性能的一种重要方法。磁控溅射极大地提升了材料的相关性能，拓宽了材料的适用范围，促进了材料产业的进步和发展。由此可见，磁控溅射表面改性材料的发展具有广阔的发展前景和应用市场。

本书根据医用镁合金材料的特性与生物降解等功能要求，有针对性地介绍了医用镁合金表面各种磁控溅射成膜改性技术的工艺过程、性能对比和机理分析，特别是对直流磁控溅射镁合金表面镀Ti-TiN膜和直流磁控溅射制备Ta膜等前沿热点技术进行了透彻讲解。书中阐述的成膜理论、制备工艺参数、性能分析数据，可以为从事医用镁合金表面改性技术研发的相关人员提供有益借鉴。

全书由佳木斯大学的张德秋、李慕勤执笔完成。其中，第1～4章由张德秋执笔，第5～6章由李慕勤及指导的研究生王龙权执笔。全书由张德秋负责统稿，李慕勤校对。

感谢佳木斯大学材料科学与工程学院秦湘阁教授、王涛博士、吴明忠高级工程师、李海涛博士、袁士丹老师、田春英高级工程师及哈尔滨工业大学田修波教授及其团队成员在实验过程中给予的大力支持和帮助。

本书的编写工作还得到了国家自然科学基金项目（31370979）、黑龙江省教育厅项目基本科研业务费基础研究项目（2019-KYYWF-1395）的资助。

由于作者水平有限，书中难免有些不足之处，敬请各位专家和读者朋友们批评指正。

著者

书籍介绍

本书内容结合了当今国内外对磁控溅射表面改性材料的研究以及发展情况，着重介绍了近年来作者在磁控溅射表面改性材料方面的基础理论知识的学习、实验材料与方法、制备工艺流程、分析检测方法以及相关的国内外先进技术手段的研究。主要内容包括：镁合金表面直流磁控溅射Ti-TiN镀膜研究、镁合金表面高功率磁控溅射Ti(Si)-TiN-Ti(Si)N镀膜研究、直流磁控溅射制备Ta膜及其性能分析、高功率脉冲磁控溅射制备Ta膜及其性能分析、高功率脉冲磁控溅射制备多层膜及性能分析。 本书涉及多门学科，可为研究磁控溅射表面改性材料的相关人员提供意见和建议，并且为材料领域的研究与应用提供参考资料。