CVD金刚石膜刀具材料研究进展

本文对CVD金刚石厚膜刀具材料的制备技术及后加工工艺，VCD金刚石厚膜刀具材料的研究现状和发展前景进行了简要的综述。     

CVD金刚石材料在高性能刀具上的应用

介绍了在激发氢气和碳氢混合气体的“活化”发光状态下使金刚石沉积的CVD金刚石制造工艺原理和“厚膜”CVD金刚石的新工艺。由于CVD金刚石的聚晶结构使其具有超过天然金刚石断裂韧性的优异特点,因此可作为切削刀具材料使用。介绍了其在高性能切削刀具和修整刀具上的实际应用情况。     

金刚石厚膜的制备及应用研究

用电子增强热灯丝ＣＶＤ（化学汽相沉积）方法制备出膜厚为０．１－２ｍｍ的金刚石厚膜，研究了金刚石厚膜的耐磨性和热导特性，用它制作了金刚石膜焊接刀具和半导体激光器用金刚石膜热沉。     

铜基体上CVD金刚石厚膜的制备

用MWCVD方法在无预处理铜基体上获得了金刚石薄膜和厚膜。所得金刚石膜从基体上自动脱落,但形貌分析和Ramman分析表明,所得金刚石膜具有较好的质量。因此铜是制备金刚石厚膜的理想基体材料。     

金刚石薄膜涂怪刀具基底材料的选择

金刚石薄膜涂层刀具的应用取决于基底材料的选择。讨论了基底材料的特征：（１）基底应是一种常用刀具材料，且其切削条件能为金刚石所适应；（２）成本较低；（３）沉积金刚石膜具有良好的粘着性。     

刀具涂层材料的使用概况

综述了目前常用的刀具涂层材料及其性能特点，着重介绍三元复合膜，金刚石膜，ｃ－ＢＮ膜以及固体润滑膜等新型膜材料的性能特点以及它们在刀具表面的应用情况。     

金刚石薄膜涂层刀具基底材料的选择

金刚石薄膜涂层刀具的应用取决于基底材料的选择。讨论了基底材料的特征:①基底应是一种常用刀具材料,且其切削条件能为金刚石所适应;②成本较低;③沉积金刚石膜具有良好的粘着性。比较分析了Si_3N_4陶瓷和硬质合金作为基底材料的优缺点及其发展趋势。     

基于CVD厚膜金刚石刀具的超声振动切削模具钢实验

采用化学气相沉积（chemicalvapordeposition,CVD）厚膜金刚石刀具进行模具钢超声振动切削实验．首先阐述刀具的材质特点,观测其刀尖微观形貌和切削刃截面轮廓．然后搭建了适应精密／超精密加工需求的超声振动切削实验装置,其中激振机构可稳定实现频率42．0kHz、振幅峰峰值8～9μm的振动输出．通过切削无氧铜实验证明该超声振动切削装置工作有效、稳定后,选用AISI420模具钢进行切削实验,研究切削工艺条件及切削用量对加工质量的影响,得到适用于CVD厚膜金刚石刀具的切削用量选取范围,对比研究发现超声振动切削在提升加工表面质量、减少金刚石刀具磨损方面均优于常规切削．本研究可使切削模具钢时的金刚石刀具磨损VBmax由500～600μm减少至40μm,模具铜表面粗糙度Ra由0．93μm改善至0．09μm．本研究为金刚石刀具超声振动切削模具钢的实用化积累工艺经验,并探索提供可行的技术实现途径．     

热阴极DC-PCVD方法制备的金刚石厚膜的生长特性和内应力

采用热阴极DC PCVD(DirectCurrentPlasmaChemicalVaporDeposition)方法制备出大尺寸高质量的金刚石厚膜,研究了金刚石厚膜的生长特性和内应力状态。由热阴极DC PCVD方法制备的金刚石厚膜大多数为〈110〉取向,表面显露面主要是(100)面和(111)面,厚膜的表面被较多的孪晶所覆盖,部分(111)面退化为3个相互垂直的(110)面,孪晶使厚膜表面结晶特性复杂化,金刚石厚膜的晶粒沿生长方向呈现柱状生长。金刚石厚膜的生长速率随甲烷流量和工作气压的增加而增加,但随生长速率的提高金刚石膜的品质明显下降。金刚石厚膜的内应力以压应力为主,随着甲烷浓度的增加压应力增加,随着工作气压的增加压应力减小,到某个气压之后变为张应力。     

热丝CVD法制备金刚石涂层刀具的研究现状

金刚石涂层刀具具有优异的硬度、耐磨性及导热性,在军事、航空航天等高精尖应用领域加工石墨、高硅铝合金、碳纤维增强塑料等难切削材料时无可替代,但目前金刚石涂层刀具存在两个问题:一是涂层与刀具间膜基结合力较差,导致涂层在使用中过早脱落;二是涂层表面粗糙度较大,难以保证被加工面的平整度与尺寸精度。本文从增强涂层结合力与降低涂层粗糙度两方面,将近年来科研人员对HFCVD法制备金刚石涂层的研究成果加以综述,并分析了各种因素对金刚石涂层刀具性能的影响。     

石墨烯/碳纳米管复合粉体制备工艺的研究

研究了利用膨化石墨制备石墨烯/碳纳米管复合粉体技术。以膨胀石墨为基体,利用硝酸铁、碳酸铵等对其进行修饰,结合化学气相沉积工艺,原位制备出石墨烯/碳纳米管复合粉体材料;研究了不同的修饰液相、不同沉积工艺对复合粉体比例、微观形貌的影响。利用扫描电镜对复合粉体进行了表征。结果表明,实现了石墨烯/碳纳米管复合粉体材料的批量制备;其中石墨烯为透明薄片,其厚度最小可达到10nm;通过控制工艺参数,可以实现碳纳米管/石墨烯的质量比在0.625～8.250之间变化;并初步获得了最佳修饰液相和最佳工艺。研究结果表明该方法可以制备出性能优异的石墨烯/碳纳米管复合粉体材料。     

CVD金刚石厚膜的稀土化合物浆料刻蚀

与现有的金刚石膜势光工艺相匹配的高效刻蚀技术,是目前研究的热点,自行研制的稀土化合物浆料对CVD金刚石厚膜进行了刻蚀研究,刻蚀过程在低于金刚石氧化点的温度下和大气环境中完成,其刻蚀结果,用扫描电子显微镜给出。实验表明,该工艺采用廉价的稀土化合物为原料,具有简单、完全、高效的特点。     

稀土化合物浆料对CVD金刚石厚膜的刻蚀

ＣＶＤ金刚石厚膜具有极高的硬度,使得对其进行表面抛光极为困难．传统的机械抛光方法既不经济又耗费时间,而一些新的抛光技术又由于实验条件限制而难以推广．针对以上情况,我们寻求到一种新的化学刻蚀方法,即利用稀土化合物浆料对金刚石厚膜生长表面进行刻蚀,破坏表面的晶粒使之成为晶骸,降低表面的耐磨性,以提高表面粗糙的金刚石厚膜的抛光效率．     

抛光对化学气相沉积金刚石自支撑膜断裂强度的影响

研究了抛光对化学气相沉积金刚石自支撑膜断裂强度的影响。结果表明,金刚石自支撑膜粗糙表面所带来的V形缺口会降低其断裂强度,而且随着膜厚的增加,降低的程度越明显,通过抛光粗糙表面,消除了V形缺口对断裂强度的影响,有利于提高金刚石膜的抗破坏能力。提出了一种金刚石膜断裂强度的经验计算方法,获得的断裂强度值更接近于金刚石膜的本征断裂强度。     

大面积高光学质量金钢石自支撑膜的制备

介绍了一种新型的磁控/流体动力学控制的大口径长通道直流电弧等离子体炬，并据此设计建造了100千瓦级高功率DC Arc Plasma Jet CVD金刚石膜沉积系统，讨论了该系统采用的半封闭式气体循环系统的工作原理，以及在气体循环条件下制备大面积高光学质量金刚石自支撑膜的研究结果。     

大尺寸CVD金刚石厚膜的制备及应用

采用电子辅助化学气相沉积法（ＥＡＣＶＤ）制备了直径１２０ｍｍ、厚度１ｍｍ以上的大尺寸金刚石厚膜,这是国内已见报道的最大成膜尺寸．ＳＥＭ和Ｒａｍａｎ光谱分析表明它是一种纯晶质的多晶金刚石材料;其硬度接近天然金刚石,远高于聚晶金刚石．将这种材料加工成拉丝模具,现场拉丝结果表明其拉丝效果与天然金刚石和进口优质聚晶相当,优于国产聚晶．用这种金刚石制成的拉丝模具可广泛用于拉制钨、钼、铜和不锈钢丝．     

Preparation and characterization of TiC-coated molybdenum wall for the JT-60 reactor

In order to prepare a surface of low atomic number Z for the first wall of the JT-60 reactor, TiC-coated molybdenum wall components were developed using a new technique of plasma-assisted chemical vapour deposition, known as three-dimensional plasma chemical vapour deposition (TP CVD). Using this method components of various sizes can be coated with a TiC film 20 μm thick without causing recrystallization of the molybdenum substrate. The characteristics of the TiC films obtained by TP CVD did not seem to differ from those of TiC films obtained by conventional CVD or those of solid TiC (bulk) as far as the composition, structure and mechanical properties are concerned. The adhesion between the TiC film and the molybdenum substrate was found to be adequate even when the molybdenum was deformed or fused.     

CVD Polymers for Devices and Device Fabrication

Chemical vapor deposition (CVD) polymerization directly synthesizes organic thin films on a substrate from vapor phase reactants. Dielectric, semiconducting, electrically conducting, and ionically conducting CVD polymers have all been readily integrated into devices. The absence of solvent in the CVD process enables the growth of high‐purity layers and avoids the potential of dewetting phenomena, which lead to pinhole defects. By limiting contaminants and defects, ultrathin (<10 nm) CVD polymeric device layers have been fabricated in multiple laboratories. The CVD method is particularly suitable for synthesizing insoluble conductive polymers, layers with high densities of organic functional groups, and robust crosslinked networks. Additionally, CVD polymers are prized for the ability to conformally cover rough surfaces, like those of paper and textile substrates, as well as the complex geometries of micro‐ and nanostructured devices. By employing low processing temperatures, CVD polymerization avoids damaging substrates and underlying device layers. This report discusses the mechanisms of the major CVD polymerization techniques and the recent progress of their applications in devices and device fabrication, with emphasis on initiated CVD (iCVD) and oxidative CVD (oCVD) polymerization.     

PZT铁电薄、厚膜及其制备技术研究进展

铁电薄、厚膜材料具有良好的铁电、压电、热释电、电光及非线性光学特性,在微电子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域有许多重要的应用.近年来,随着铁电薄、厚膜制备技术的发展,PZT厚膜材料及厚膜器件成为科学工作者研究的热点.介绍了PZT铁电薄、厚膜材料与器件的研究进展以及PZT铁电薄、厚膜制备技术及几种典型的PZT铁电薄、厚膜材料制备技术的特点,并指出了目前存在的一些问题和未来的发展方向.     

Development and application of CVD diamond detectors to 14 MeV neutron flux monitoring

CVD diamond is an interesting material for radiation detection, its atomic number (Z = 6) is close to that of soft tissues (Z = 7.1) and it can also work in harsh environments. Since many years CVD diamond films have been grown at the Faculty of Engineering, Rome 'Tor Vergata' University, and in 1998 a collaboration with ENEA Fusion Division was established to develop fast neutron monitors to be used in fusion tokamak environment. In this paper the first test of a 120 microm thick polycrystalline CVD diamond detector used for monitoring 14.7 MeV neutrons emission produced with the Frascati Neutron Generator (FNG) is reported. The detector operates in air and in pulse mode. The time irradiation profiles recorded with the CVD diamond detector were compared with those recorded by the standard monitors available at FNG (SSD, fission chamber, NE-213). Good stability and capability to operate in neutron flux up to 1.5 x 10(8) n cm(-2) s(-1) was observed. The radiation hardness property was also investigated using a 460 microm thick film and these results are also reported.