CVD和CVD镀层工具钢的热处理

应用气相沉积技术可以获得微米级或纳米级的单层或多层新颖材料.其中硬质膜在机械零件和加工工具上的应用一直是人们最感兴趣的重要方面.目前,对涂层硬质合金主要应用CVD技术,涂层高速钢和高合金钢主要应用PVD和PECVD技术.本文阐述具有高淬透性、二次硬化能力和淬火加热奥氏体化温度接近CVD涂覆温度的工具钢,在CVD涂覆的前后采用强化的热处理和表面保护的工艺方法进行处理,可以获得具有优良的基材性能和优异的CVD涂层的零件,将大大提高零件的使用寿命.     

CVD温度对钼沉积层组织及性能的影响

介绍了化学气相沉积法(CVD)制备难熔金属钼膜层的原理和方法。以MoF_6和H_2为原料,采用化学气相沉积法在纯铜基体上沉积出难熔金属钼膜层。分析研究了沉积层的组织、结构和硬度。实验结果表明：沉积膜层显微组织随沉积温度变化而不同,沉积温度较低时,沉积层显微组织为细晶层状结构,沉积层硬度可达677×9.8 MPa：沉积温度较高时,沉积层显微组织为致密的柱状晶,硬度稍高于一般烧结钼的硬度。     

缠绕钨丝CVD钨管的组织及性能

为了提高CVD钨的强度和韧性,采用自制化学气相沉积装置,以WF6和H2为反应气体,在化学气相沉积钨过程中周期性地在基体上缠绕钨丝,沉积制备了钨丝-CVD钨复合材料。使用金相显微镜和扫描电镜(SEM)分别对沉积制备的钨丝-CVD钨复合材料涂层的显微组织和断口形貌进行观察和分析,使用X射线衍射仪(XRD)、电子能谱仪、密度测量仪、显微硬度仪和万能材料试验机分别测试分析了涂层的结构、成分、密度、显微硬度及压溃强度。结果表明:与不缠钨丝的CVD钨管相比,缠绕钨丝的CVD钨管中CVD钨晶粒得到了细化,择优取向基本消失;钨丝-CVD钨复合材料涂层具有较高纯度和致密度;钨丝-CVD钨管的压溃强度显著提高,断口形貌发生了明显的变化。     

喷射沉积高硅铝合金显微组织及形成机理

研究了喷射沉积Ａｌ－２０％Ｓｉ及Ａｌ－３０％Ｓｉ合金坯料的显微组织及形成机理。结果表明,两种合金的喷射沉积态组织为细小的团块状Ｓｉ均匀地分布于基体α上,没有共晶组织出现。形成该组织特征的机理是由于在沉积阶段凝固过程中合金发生了离异共晶,在雾化阶段大的冷却速度下形成的大量Ｓｉ相核心以及在沉积阶段相对较低的冷却速度为这一过程提供了动力学条件。通过自行设计的沉积阶段凝固的模拟实验,对这一机理进行了验证;     

CVD温度对钽沉积层性能的影响

介绍了化学气相沉积(CVD)制备难熔金属钽涂层的原理及方法。采用冷壁式化学气相沉积法,在钼基体上沉积出难熔金属钽层。分析研究了CVD温度对沉积层的沉积速率、组织、结构和硬度等的影响。结果表明:在1000～1200℃温度范围,沉积速率随温度升高而增大;当温度超过1200℃时,沉积速率随温度的升高反而略有减小;沉积层组织呈柱状晶并随温度的升高逐渐增大;沉积层的硬度及密度随温度的升高而逐渐降低。化学气相沉积钽的最佳温度在1100℃左右。     

喷射沉积Ni3Al—Mo合金的显微组织

利用电子显微术分子喷射沉积Ｎｉ３Ａｌ－Ｍｏ合金的显微组织。结果表明：合金具有细小的晶粒组织，局部区域有显微疏松，基体合金的主要组成相为γ’和γ；在γ相内存在Ｎｉ２Ｍｏ，Ｎｉ３Ｍｏ及一种富Ｎｉ新相。该新相具有同心立方结构，晶格常数α＝１．０９ｎｍ，空间群为Ｆｍ３ｍ。     

CVD金刚石厚膜刀具及应用研究

热丝CVD法沉积金刚石厚膜为全晶质纯多晶金刚石材料,是制造切削刀具的理想材料。本文针对国内外CVD金刚石厚膜焊接刀具研究与应用中存在的关键技术问题,结合我所近期相关技术研究进展,重点介绍了其制造工艺及关键技术。     

激光熔化沉积TC2钛合金显微组织及力学性能

采用激光熔化沉积直接成形技术制备了TC2钛合金中空薄壁盒,通过光学显微镜和X射线衍射仪分别分析了显微组织和相组成,并测试了室温拉伸性能.结果表明,激光熔化沉积TC2钛合金具有细小的网篮组织和优异的室温拉伸性能,但其塑性存在明显的各向异性,纵向伸长率较横向提高约42.5%.     

拉晶速率对单晶高温合金凝固析出行为及显微组织的影响

研究了拉晶速率对单晶高温合金凝固界面形态、一次臂间距、（γ＋γ＇）共晶和γ＇相析出行为的影响。结果表明，随拉晶速率的增加，凝固界面从平面向胞状、粗枝、细枝转变，一次臂间距先增加然后减小，（γ＋γ＇）共晶增多，γ＇尺寸减小，立方规则性增加。胞状、树状凝固时，γ＇尺寸出现“双峰”分布。     

直流等离子体CVD金刚石薄膜微观结构分析

采用直流等离子体CVD法制备了金刚石膜，利用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜、激光拉曼光谱等技术研究了金刚石膜的微观组织，晶粒择优取向生长过程。结果表明：开始形核时，晶粒随机无择优生长；对基体表面氢刻蚀预处理，有利于晶胚形核长大。甲烷浓度对金刚石膜晶粒择优取向生长有重要影响：甲烷浓度较低时，金刚石膜（100）面择优生长，形成以（111）为主的八面体晶体，并且可以制取中心和边缘均匀、高质量光学级自支撑金刚石膜，但生长速率慢，效率低。同时也发现金刚石膜存在空位、孔洞等缺陷。     

铝表面化学气相沉积SiOx膜层的显微结构和性能

采用低温常压化学气相沉积(CVD)方法在铝基底上制备了硅氧化物陶瓷膜层.使用SEM、XPS、AFM、XRD、HRTEM和UV-VIS等技术分析了膜层的形貌、成分和组织结构特征,测试了膜层的孔隙率、光学和显微力学性能.结果表明:硅氧化物SiOx陶瓷膜层在铝基表面以气相反应沉积硅氧化物颗粒-颗粒嵌镶堆垛-融合长大的方式生成,大部分膜层为非晶态区域,其中包含少量局部有序区域,SiOx中的硅氧原子比为1:1.60～1:1.75,膜层疏松多孔,具有很高的紫外-可见光吸收率,膜层与基底具有很好的结合性.     

加氮对直流电弧等离子体喷射金刚石膜显微组织和断裂强度的影响

利用DcArcP1asmaJetcVD法制备搀杂氮的金刚石厚膜。研究了在反应气体cH。／Ar／H：中加入N!对金刚石膜显微组织和力学性能的影响。在固定H2、Ar、CH4流量的情况下改变N2的流量，即反应气体中氮原子和碳原子的变化比例(N／C比，范围从0．06～0．68)，同时在固定的腔体压力(4kPa)和衬底温度(800℃)下进行金刚石膜生长。用扫描电镜(SEM)观察金刚石膜形貌、用X射线衍射表征晶体取向，用三点弯曲的方法来测量金刚石膜的断裂强度。结果表明，氮气在反应气体中的大量加入，对直流等离子体喷射制备金刚石膜的显微组织和力学性能有显著的影响。     

Deposition rate and morphology of carbon nanotubes at different positions in a CVD reactor

Carbon nanotubes (CNTs) were synthesized through the catalytic decomposition of a ferrocene-xylene mixture in a horizontal chemical va- por deposition reactor. The deposition rate of CNTs along the axial direction was measured. The morphology of CNTs was observed by scan- ning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the deposition rate of CNTs along the axial direction first increased and later decreased, the position achieving the maximum deposition rate was influenced by the operating conditions. The morphologies of CNTs also changed along the axial direction.     

CVD制备Nb-W合金的显微组织和性能

采用化学气相沉积（CVD）法制备Nb-W二元合金材料,通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针和显微硬度仪研究了Nb-W二元合金的显微组织、力学性能。结果表明,CVD法制备的Nb-W二元合金具有规则角度层状结构特征,层状结构主要以柱状晶为主,并伴随着相应的成分起伏：层与层连接处以Nb为基体,周围分布有Nb-W固溶体,层内以Nb-W固溶体为基体,周围分布着Nb原子。宏观上在沿着晶体生长方向上开始基本以W原子为主形成一个W层,随后经过（NbW）固溶过渡到Nb原子;而微观上Nb和W原子的分布又显现出含量交替变化的特征。利用有限元模拟计算分析验证Nb-W合金材料的层状结构,以及层间的成分差异,发现层间晶粒尺寸的交叠差异对力学性能起到了明显的提升作用。揭示了Nb-W合金CVD成型机理与强化机制。     

Ultrananocrystalline Diamond Films Deposited in Ar-CO2- CH4 Gas Mixtures by Microwave CVD

Ultrananocrystalline diamond film was deposited by microwave chemical vapor deposition (CVD) system using Ar- CO2-CH4 as gas source. The effects of process conditions on the morphology of diamond film were investigated. Results show that the compact ultrananocrystalline films with thickness of 5 μm, crystal size of 20 nm and surface roughness below 16 nm can be deposited. The deposition rate is significantly improved by adding CO2 into the Ar-CH4 system. However, the parameter window of gas source for the deposition of compact nanodiamond films is quite narrow when this gas source is employed. Further research is needed to investigate the reasons and optimal process condition     

基底材料和温度对CVD金刚石沉积的影响

使用热丝CVD装置在钢渗铬层、三氧化二铝、YG8硬质合盒基底上沉积了金刚石膜、结果表明，在700～900℃温度范围内，热稳定性好的基底材料有利于金刚石晶核的形成。硬质合金和三氧化二铝的热稳定性都比钢港铬层好，在700～900℃能获得10^7cm^-2以上的形核密度，而钢渗铬层超过800℃后．形核密度低于10^6cm^-2。     

CVD自支撑金刚石厚膜的氧化动力学研究

为了了解直流等离子喷射CVD自支撑金刚石膜高温氧化机理,利用热失重的方法研究了金刚石膜在不同温度、不同氧浓度条件下的氧化反应.结果表明:CVD金刚石膜氧化反应中的反应指数大约为0.63,氧化反应的激活能为220kJ/mol.通过X-Ray和Raman分析可知,CVD金刚石膜的氧化经历3个过程:1)金刚石膜表面氢的解吸和氧的吸附;2)金刚石与氧发生化学反应;3)金刚石氧化产物(CO、CO2)的解吸.     

Ta涂层对CVD单晶金刚石焊接强度的影响

目的 提高金刚石的可焊性,促进金刚石与异质合金的连接。方法 采用双辉等离子体表面合金化(DGPSA)技术在CVD单晶金刚石表面沉积Ta涂层,然后利用Ag–Cu–Ti(Ti的质量分数为2%)钎料合金将Ta涂层单晶金刚石与硬质合金(WC–Co)在真空钎焊炉中进行焊接。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪分析Ta涂层及焊后截面的物相组成、表面微观形貌、截面微观形貌、元素分布。使用万能试验机对有Ta涂层和无Ta涂层的焊后样品进行剪切断裂试验,对焊接后样品的界面结合强度进行探究。结果 在合金化温度为850 ℃下,随着沉积时间(5、15、30、60 min)的延长,Ta涂层的厚度从0.35 μm增至7.96 μm,晶粒由纳米晶转变为柱状晶,整个涂层由沉积层Ⅰ和扩散层Ⅱ组成,且在金刚石/Ta涂层界面处生成了2种力学性能良好的金属型碳化物,即TaC和Ta2C。焊接接头的剪切强度随着Ta涂层沉积时间的延长,呈先增大后减小的趋势。结论 当沉积时间为30 min时,Ta涂层的厚度为3.47 μm,与WC–Co焊接后其剪切强度达到最大值(115.6 MPa),且大于无Ta涂层焊接样品的剪切强度(75.6 MPa),证明Ta涂层对单晶金刚石的可焊性有明显的促进作用。