热丝辐射距离与甲烷浓度对CVD金刚石薄膜的影响

以H2和CH4作为反应气体,采用热丝化学气相沉积法(Hot filaments chemical vapor deposition,HFCVD),在WC-3%Co条状平板上制备金刚石薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)和洛氏硬度仪分析薄膜的形貌、结构、成分和附着性能,研究热丝辐...     

氧化铍金刚石膜及其导热性能

提高氧化铍的热导率,既能助其开拓新的发展空间,又能满足电子器件的散热需求,因而利用热丝化学气相沉积法在氧化铍上沉积得到与基体串、并联方式不同的、利于提高导热率的各种金刚石薄膜.通过扫描电镜和原子力显微镜观察薄膜表面的晶体形貌:采用X射线衍射仪分析薄膜成分;借助热物性激光测试仪测量金刚石膜/氧化铍基复合体的热扩散系数,并计算其热导率.结果表明:镀膜后可使氧化铍的热导率提高12.1%～34.4%;基体预处理方法、金刚石膜和氧化铍基体的串、并联方式对复合体的热导率均有较大影响.     

CVD金刚石薄膜的织构分析

采用极图和取向分布函数法分析CVD金刚石薄膜的不同织构.分析表明,高的多重性因子使得{110}面织构有更高的出现概率.具体分析了{221}面织构出现的孪生机制,强调了织构与性能关系研究的重要性,并推荐使用先进织构分析手段.     

基体温度对碳氮薄膜成分和结构的影响

采用微波等离子体化学气相沉积法,N₂/CH₄作反应气体,在Si(100)基体上沉积β-C₃N₄化合物.使用X射线光电子能谱(XPS)研究了基体温度对碳氮薄膜的成分和结构的影响,结果表明:随着温度的提高,N/C原子比迅速提高,α-和β-C₃N₄在薄膜中的比例随之提高,超过一定的温度后,N/C原子比将会降低.傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和喇曼(Raman)谱结果支持C-N键的存在.     

金刚石涂层刀具的制备及其切削性能研究

利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在硬质合金立铣刀上沉积金刚石薄膜,通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对制备的薄膜进行表征,并利用制备的涂层铣刀和未涂层的硬质合金铣刀进行切削实验以对比两种刀具的切削性能。结果表明:涂层刀具上的金刚石薄膜连续均匀,结构致密,无明显缺陷;切削实验中,涂层刀具的耐磨性好于硬质合金刀具,使用寿命有了明显地提高。     

低温沉积金刚石薄膜的红外光学性能

采用微波等离子体CVD两段式低温沉积技术,在700~400℃温度范围内沉积了红外增透性良好的金刚石薄膜,结果表明,采用高甲烷浓度可以实现较低沉积温度下的高密度形核,获得光学平整的金刚石薄膜,施加直流偏压的方法在低温下对金刚石形核的促进作用不明显,实验观测到的最大增透率达20%,最大红外透射率接近80%,可满足不同气氛下金刚石容器的应用。     

高温氧化协同原位掺硼提升金刚石薄膜的亲水性

用H₂、CH₄和B₂H₆气体作为气源,采用热丝化学气相沉积技术在单晶硅衬底上分别制备纯金刚石膜和含硼金刚石薄膜,然后在600~800℃高温氧化。通过扫描电镜、拉曼光谱及X射线衍射仪对金刚石膜层的形貌和成分进行表征,用常温接触角测试仪对其亲水性进行表征,研究高温氧化协同原位掺硼对金刚石薄膜亲水性的影响。结果表明,随高温氧化温度升高,膜层逐渐被刻蚀至出现微孔形貌,其中纯金刚石膜层在700℃下氧化后,接触角从68.1°降低至21.5°,膜层亲水性提高。随掺硼浓度提高,微孔逐渐消失,在V(H2):V(CH₄):V(B₂H₆)=97:3:0.4条件下制备的掺硼金刚石膜,并在800℃氧化处理后,具有最小接触角14.1°。在原位掺硼和高温氧化的协同作用下,膜层成分发生改变,同时金刚石完美构型出现缺陷,微孔形貌使金刚石膜层的表面能增大,从而有效提高金刚石薄膜的亲水性。     

火焰法沉积金刚石薄膜的组织结构

用透射电镜(TEM)对大气中火焰法沉积(CFD)金刚石薄膜的组织结构进行了分析研究。结果表明,所沉积的金刚石晶体中{111}面上存在着大量层错及显微孪晶;在{111}面上晶粒边界处的位错密度较低。此外,在金刚石薄膜中还观察到存在于金刚石颗粒间的非金刚石型碳(C),即无定形碳及微晶石墨。     

MPCVD法生长曲面多晶金刚石薄膜研究

金刚石振膜具有高保真、声传播速率快、弹性模量高、声阻尼特性好、优异的高频响应特性,是高保真扬声器高音单元喇叭膜的理想材料。目前微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法生长单晶金刚石以及平面多晶金刚石薄膜技术都较为成熟,实现了规模化生产,但是对于曲面多晶金刚石薄膜的研究鲜有报道。利用现有MPCVD设备生长曲面金刚石薄膜,由于等离子体火球在曲面周围分布不均匀,存在曲面膜厚度不均、内应力大、脱模困难等问题。文章根据曲面膜生长的要求,设计谐振腔尺寸及结构并利用有限元设计分析软件进行仿真分析,使等离子体火球均匀分布在曲面基底表面。并制作了相应的MPCVD设备进行曲面多晶金刚石薄膜的生长。最终获得厚度40μm、直径25.7mm、球面半径为25mm的多晶金刚石曲面膜。拉曼测试结果显示,薄膜为质量较好的多晶金刚石。     

声表面波器件金刚石薄膜基片的制备工艺

为制备高质量的声表面波器件,探索金刚石薄膜的沉积工艺,采用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积技术和特殊的复合衬底技术,在单晶硅衬底上制备了大面积、高质量的金刚石薄膜,成功解决了单晶硅衬底在沉积金刚石薄膜过程中产生的变形问题.研究了甲烷浓度和沉积温度对金刚石薄膜质量的影响,优化了沉积工艺.结果表明,甲烷气体体积分数为1.8%时,晶粒最为细小,同时金刚石薄膜的表面粗糙度最小,表面最为光滑.衬底温度为1000℃时生长的金刚石薄膜的晶粒尺寸较小.     

倾斜角度对激光选区熔化成形Ti6Al4V合金的影响

利用自主研发的Di Metal-100型激光选区熔化设备制备与基板平面成不同倾斜角的Ti6Al4V非标准拉伸试样,研究熔化成形后合金的显微组织、物理和力学性能。结果表明,Ti6Al4V合金粉末熔化成形后的组织为针状α′马氏体和(α+β)相,随倾斜角度变化,试样中α/α′相与β相的相对含量也发生变化,倾斜角为45°试样中β相含量最高;α′马氏体呈柱状分布于(α+β)相中,并且方向始终平行于成形方向(Z轴方向)。随SLM成形试样的倾斜角从0°增加到90°,其相对密度先减小后增大,并在90°时达到最大值96.1%;试样的硬度和抗拉强度均先升高后降低,在45°时达到最大值,硬度为393 HV,抗拉强度为1 288 MPa;试样表面粗糙度Ra也呈先增大后减小的趋势,在0°时达到最小值8.77μm,在30°时达到最大值19.55μm。     

粉末冶金Ti6Al4V合金的研究

采用Ti粉、AlV中间合金粉,通过模压和真空烧结制备了Ti6Al4V合金,并通过随后的锻造和热处理来改变其组织和性能.通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)及力学性能检测等分析手段,系统研究了压制压力对Ti6Al4V烧结体密度的影响,以及试样状态(烧结态及烧结淬火态)、锻造温度、淬火温度及时效温度等工艺参数对粉末冶金Ti6Al4V合金组织和性能的影响.结果表明:通过模压和烧结可制备出相对密度达97.4%的Ti6Al4V合金;Ti6Al4V烧结态及烧结淬火态合金经过锻造后,相对密度接近100%;通过不同热处理工艺得到不同组织和性能,能获得等轴组织,其α晶粒尺寸在5μm左右.     

粉末冶金Ti6Al4V合金的研制进展

Ti6Al4V合金具有良好的力学性能和广阔的应用领域.该文作者在阅读大量新、老文献的基础上,综述了采用传统粉末冶金法和粉末冶金新技术制备Ti6Al4V合金的历史及现状,并将粉末冶金Ti6Al4V合金的力学性能与相应的铸造和锻造合金性能进行对比.结果表明,采用传统和新的粉末冶金技术制备Ti6Al4V合金,都能在降低成本的同时,使合金性能满足应用要求;随着近净成形技术的发展,制品性能和成本都将进一步优化.还对粉末冶金法制备多孔Ti6Al4V材料的研究进展进行了论述,认为粉末冶金法能进一步扩大Ti6Al4V合金在医学领域的应用范围.     

TC4合金基体上激光熔敷钛、铝、二氧化硅碳粉末的显微组织

Laser cladding experiment of Ti + Al + SiO2 + C was carried out on Ti6Al4V alloy substrate, thenthe microstructure of the clad layer was analyzed with SEM and its Anti - oxidation function was discussed.Analyses microstructure show that the clad coating can be divided into three zones along the depth direction:clad, binding and heat - affected zones. Ti5Si3 in the clad zone exists in the form of fine dendrites, TiAl matrix filling among Ti5Si3 dendrites plays a role of connecting the Ti5Si3 with the TiAl3 and transferring load,so the clad coating has been strengthened obviously.     

Microstructure of laser clad Ti ＋ Al ＋ SiO2 ＋ C powders on Ti6Al4V alloy

Laser cladding experiment of Ti ＋ Al ＋ SiO2 ＋ C was carried out on Ti6Al4V alloy substrate, then the micmstructure of the clad layer was analyzed with SEM and its Anti - oxidation function was discussed. Analyses microstructure show that the clad coating can be divided into three zones along the depth direction： clad, binding and heat -affected zones. Ti5Si3 in the clad zone exists in the form of fine dendrites, TiAI matrix filling among Ti5Si3 dendrites plays a role of connecting the Ti5Si3 with the TiAl3 and transferring load, so the clad coating has been strengthened obviously.     

水基凝胶注Ti-6Al-4V合金坯体

将凝胶注模工艺应用于金属Ti6Al4V合金粉末的成形,研究了高固相含量的Ti6Al4V合金粉末的料浆的制备,比较了金属浆料与陶瓷浆料的不同。结果表明粉末的颗粒形状是影响浆料固相含量的重要因素,浆料的固相含量随分散剂的增加而增加。最后制备出了固相含量为54%(体积分数,下同)的钛合金粉末浆料和形状复杂的坯体。坯体的抗弯强度随气雾化(GA)Ti6Al4V含量增加先增大后减小,随着坯体的固相含量增大而减小。当GA-Ti6Al4V含量为80%,固相含量为50%时生坯抗弯强度最大,为18.5 MPa。     

Effect of HIP post-treatment on the HIPed Ti6Al4V powder compacts

Hot isostatic pressing (HIP) is an ideal fabrication technique for products with complex structure, but also a reliable post-treatment method. The individual effect of the HIP or HIP post-treatment (HIPPT) on the mechanical properties of powder compacts have been investigated, but little attention has been paid to their combined effect. In this study, the effect of HIPPT on the densification, microstructure and mechanical properties of HIPed powder compacts were investigated. The relative density shows a regional increase after HIPPT. The interlayer spacing of lamellar α phase is increased, equiaxial grains are coarsened and high-angle grains are decreased. Moreover, an obvious increase in elongation is detected, which demonstrates that HIPPT is beneficial to improve the properties of HIPed powder compacts.     

Ti6Al4V合金热浸铝研究

采用热浸镀法在Ti6Al4V合金表面制备出TiAl3金属间化合物涂层,并在不同温度下对浸镀后的试样进行热扩散处理.通过XRD、SEM等分析手段对涂层结构和成分进行测试分析,探讨涂层形成机理.结果表明:Ti6Al4V合金经750℃ 5 min热浸铝后,在其表面形成了由纯铝和TiAl3组成的涂层,TiAl3合金层厚约1.5 μm;经550℃退火5h后,TiAl3含量增多而纯铝层含量则相应减少,纯铝层几近消失,合金层厚度约为40μm,涂层致密;经930℃退火5h后,表面的涂层转化为单相的TiAl3,产物纯净,但涂层中出现了较多的孔洞,自涂层表面到钛合金基体,孔洞浓度呈梯度变化.     

线性回归法建立Ti6Al4V合金超塑变形本构关系

材料的本构关系是描述材料变形的基本信息,是联系材料塑性变形过程中流动应力和变形工艺参数的桥梁.本文通过在Gleeble1500热模拟试验机上,在温度860～950 ℃、应变速率0.0005～0.05 s-1范围内对Ti6Al4V(w[Al]=6%,w[V]=4%)合金进行超塑性等温压缩变形试验,分析了压缩变形过程中的变形行为.结果表明,Ti6Al4V合金在超塑性压缩变形中,随着温度的升高或应变速率的降低,材料的流变应力显著降低,动态再结晶是其主要的软化机制.在实验数据的基础上采用多元线性回归方法建立了反映流动应力与各影响因素间关系的本构方程.