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.     

金刚石表面终端和电解液pH值对铌基硼掺杂金刚石电极电化学性能的影响

以H2和CH4为反应气体,B2H6为硼掺杂源,采用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在金属Nb上制备不同硼原子浓度的硼掺杂金刚石薄膜(BDD)电极。采用场发射扫描电镜(FESEM)、拉曼光谱仪(Raman spectrometer)和电化学工作站对金刚石薄膜的形貌、质量和电化学性能进行分析,研究金刚石表面端基和电解液pH值对BDD电极电化学性能的影响。结果表明,硼烷:甲烷=1%~2%(体积分数)的氢终端BDD电极,在酸性电解液(1mol/L H2SO4)中具有最宽的电势窗口(3.8V),在酸性溶液中具有极低的背景电流(~10-5A)。     

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.     

基体梯度降温对钛合金表面沉积金刚石薄膜的影响

采用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在钛合金(Ti6Al4V)表面沉积金刚石薄膜,研究基体温度对金刚石形核的影响,及梯度降温CVD技术(即高温梯度降温形核-低温生长)对所得金刚石薄膜样品的物相组成、表面形貌和附着性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、激光拉曼光谱(Raman)和维氏硬度仪分析薄膜的形貌、结构、成分和附着性能。结果表明:基体温度较高时,基体表面钛原子和活性碳原子具有更高的能量,更利于活性碳原子向基体的扩散,促进碳化钛的形成,最终延长金刚石的孵化期;采用高温形核-低温生长的梯度降温法可以在550~600℃下沉积质量良好的金刚石薄膜;基体温度在30 min内从800℃逐渐降温至550℃后再生长7 h,所得金刚石薄膜样品具有较好的附着性能。     

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。     

碳纳米管增强CVD金刚石形核的研究

综述了近年来在不同基底上用碳纳米管来增强化学气相沉积金刚石成核的研究进展，并就碳纳米管增强CVD金刚石形核的机制进行了讨论。     

退火和氧化性酸处理对HFCVD法制备金刚石薄膜质量的影响

以H2和CH4为反应气源,采用热丝化学气相沉积法(hot filament chemical vapor deposition,缩写HFCVD),于不同温度下,在金属Mo表面上制备金刚石薄膜,并分别对薄膜进行退火和氧化性酸处理。采用场发射扫描电镜(FESEM)、拉曼光谱(Raman)及物相分析(XRD),研究沉积温度与后处理工艺对薄膜质量和薄膜表面内应力的影响。结果表明,在700℃下沉积的薄膜晶型良好,晶粒尺寸大且均匀,平均粒径为0.5μm,薄膜中存在2.72 GPa的压应力;该薄膜在氢气气氛中退火后质量得到提升,金刚石的Raman特征峰强与石墨的Raman特征峰强的比值从2.780 0上升至4.451 6,薄膜中无定型碳和石墨成分的总含量(质量分数)下降37.6%;采用过氧化氢氧化处理后,薄膜中无定型碳和石墨的总含量(质量分数)下降26.8%,薄膜中69.0%~73.0%(质量分数)的trans-PA被氧化处理掉,热应力得到释放。     

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。     

温度对含V和Ti生铁高温氧化性能的影响

摘要：为研究温度对含V、Ti生铁高温氧化性能的影响规律,采用静态不连续增重法绘制了氧化动力学曲线,并结合SEM-EDS和XRD检测手段,分析了含V、Ti生铁的高温氧化机制。结果表明,含V、Ti生铁的氧化增重与时间呈线性关系,900℃后氧化速率会迅速上升;高温下生成的氧化层为双层结构,表层主要氧化物为Fe2O3,外氧化层为连续的Fe2O3和TiO2的混合氧化物,内氧化层主要由V2O3组成;Ti在氧化层中扩散速率较快,随着氧化层变厚,TiO2逐渐从片层状氧化物中富集成团状。当氧化温度高于900℃后,TiO2能够破坏表层氧化物的连续性,导致含V、Ti生铁氧化层疏松脱落。     

含Si金刚石涂层的工艺研究

利用微波等离子体辅助化学气相沉积的方法,以H₂、CH₄和D₄(八甲基环四硅氧烷)为沉积先驱物,探索了一种在硬质合金基底上制备出含Si元素的金刚石涂层的新工艺.试图利用这种新的方法,进一步提高金刚石涂层对硬质合金基底的附着力.实验结果表明:当D₄的流量相对CH₄的流量较大时,得到球团状的胞状组织;只有当D₄和CH₄的流量相当的情况下,才能沉积出质量较好的金刚石涂层,同时又含有少量的Si使金刚石涂层的附着力较好.     

Influence of yttrium addition on high temperature oxidation resistance of single crystal superalloy

Two experimental single crystal superalloys Y-free alloy and Y-containing alloy were cast in the directionally solidified furnace, while other alloying element contents were basically kept unchanged. T...     

料浆涂覆法制备W-Si-ZrO_2-Y_2O_3高温抗氧化涂层的组织与高温氧化行为

采用料浆涂覆和多步反应烧结工艺在难熔钨合金表面制备W-Si-ZrO_2-Y2O3高温抗氧化陶瓷复合涂层,对涂层的成分、组织特征及1 700℃下的抗氧化性能进行分析。结果表明,在反应烧结过程中涂层形成了以WSi2为主体,ZrO_2和Y2O3均匀分布的多相陶瓷复合结构,涂层与基体形成良好的冶金结合。涂层在1 700℃空气环境中具有良好的抗氧化性能,高温下其表面生成光滑致密的Si O2玻璃膜,有效抗氧化寿命达14 h。     

Nb对铸造双相耐热钢高温氧化的影响

摘要：为探究Nb对双相耐热钢高温抗氧化性能的影响规律，采用扫描电镜、能谱分析和XRD等分析测试手段研究了1000和1100℃下含Nb双相耐热钢高温氧化性能。结果表明，双相耐热钢氧化层结构为氧化外层(MnCr2O4)→氧化内层(Cr2O3)→Si的内氧化层；Nb的加入加速双相耐热钢的表层氧化膜生长，降低了其抗氧化性能；随着Nb含量的增加，表层基体内部形成富Nb相，促进Si的沿晶界氧化而抑制Si的界面氧化，Cr2O3层和Si的内氧化层厚度均增加。在对高温抗氧化性能要求高的情况下，本双相耐热钢中Nb的质量分数应控制在0.8%以下。     

直插式高温工业电视系统的优化和应用

针对宝钢原有直插式高温工业电视系统存在的图像质量不佳、结构不合理、可靠性差、控制单元操作繁琐等技术缺陷,对其进行了优化,具体包括：采用高温光学镜头解决摄像机和镜头直接受到高温烘烤的问题;在防护罩外层内部设计冷却水导流槽避免局部过热;采用近红外成像技术提高图像质量,摒弃控制单元中繁琐且无用的接线和功能。现场应用后效果良好,图像清晰稳定,各项技术指标满足需求,系统运行可靠稳定。     

Mo-TiC金属陶瓷的高温抗氧化行为及机理

采用粉末冶金法制备Mo-TiC金属陶瓷,研究不同TiC含量的Mo-TiC陶瓷在1 200℃下的氧化行为,并测定该陶瓷氧化前后的抗弯强度。结果表明,随TiC含量增加,Mo-TiC金属陶瓷的高温抗氧化能力增强,Mo-40%TiC和Mo-60%TiC在1 200℃下氧化60 min后质量损失率分别为23.91%和4.79%。氧化从陶瓷基体表面缺陷和晶界处开始,逐步向内部侵蚀。陶瓷中的钼被氧化生成易挥发的MoO3,TiC被氧化生成TiO2,TiO2颗粒在陶瓷表面形成连结紧密的片层状组织,延缓氧化行为向基体内部侵蚀,而且随TiC含量提高,这种效果愈明显。Mo-TiC金属陶瓷的抗弯强度随TiC含量增加而降低,氧化后抗弯强度明显下降。Mo-40%TiC在氧化前抗弯强度为502 MPa,而在氧化之后降到160 MPa。Mo-TiC陶瓷氧化后的抗弯强度随TiC含量增加而略有升高。     

铜含量对改良型T91钢高温氧化行为的影响

 为了研究铜元素对改良型T91钢抗高温氧化性能的影响,在650 ℃空气环境下,采用了高温氧化试验法和不连续称重法,获得了3种不同铜含量的高温氧化动力学曲线,并利用XRD、SEM、EDS对其高温氧化膜的物相、表面及截面形貌结构和特征进行了分析。结果表明,随着铜含量的增加,改良型T91耐热钢的抗高温氧化性能得到提高,表面氧化膜的晶粒增大,且更为均匀、致密;氧化膜为双层结构,外层为疏松多孔的Fe₂O₃“非保护性”氧化膜,内层则拥有连续致密的“保护性”氧化膜;铜元素在高温氧化过程中对铝、硅元素的扩散有一定的促进作用,可生成Al₂O₃和SiO₂保护性氧化膜,在与Cr₂O₃保护性氧化膜的共同作用下提高了试验钢的抗高温氧化性能。     

铈对Cr12铁素体不锈钢抗高温氧化性能的影响

参照标准HB5258-2000中的增重法对不同铈含量的Cr12铁素体不锈钢的抗高温氧化性能进行测试,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)技术等实验手段进行氧化形貌观察和氧化物物相分析,并对氧化物的生成热力学进行了计算.实验结果表明:氧化物的分析结果与热力学计算结果相吻合.在600℃、700℃及800℃较低温度时生成的氧化产物为具有尖晶石结构的M₃O₄型氧化物,具有良好的保护性,铈的添加可促进这种氧化膜的形成,降低氧化速率;在900℃时生成的氧化产物类型主要为M₂O₃型,保护性差,晶粒细的含铈钢初期氧化速率快,但是铈可改善氧化膜与基体的黏附性,在氧化后期阻止实验钢进一步的剧烈氧化.利用反应元素效应和晶粒尺寸效应可以较好地解释该氧化动力学机制.     

金刚石含量与粒度对自蔓延高温烧结钛铝碳结合剂/金刚石复合材料组织与形貌的影响

采用Ti、Al、石墨和金刚石粉体为原料,通过自蔓延高温烧结制备Ti2AlC结合剂/金刚石复合材料,研究金刚石含量和粒度对该复合材料的物相组成与显微形貌的影响。结果表明,原料粉末发生自蔓延反应,可生成Ti2AlC基体相,同时亦生成TiC和Al_3Ti相。金刚石粒度较细(W5)时,金刚石表面C元素充分地与Ti反应生成TiC,同时基体主相变成TiC和Al,没有Ti_2AlC形成。当金刚石粒度较粗(30/40目)时,基体的主相为Ti_2AlC;金刚石与基体结合紧密。当添加金刚石粒度为120/140目时,基体的主相为Ti_2AlC和TiC。当采用170/200目金刚石为原料时,研究金刚石含量对复合材料基体组成与显微组织的影响时,发现原料中添加10%与20%的金刚石后得到的样品基体的主相为Ti_2AlC、TiC和Al3Ti相与金刚石;金刚石表面均包覆着良好的TiC与Ti_2AlC组织。但是当金刚石含量增加至30%时,基体的主相为TiC,同时含有少量的Ti_2AlC、Ti和Al_3Ti等相;金刚石表面受到一定程度的侵蚀,被一些TiC晶粒所包裹。提出一个Ti-Al-石墨-金刚石体系的自蔓延反应机制,即Ti和Al首先发生化学反应,生成Al_3Ti并放出大量的热,然后,原料中的石墨与金刚石表面转变的石墨都与Ti反应形成TiC,TiC与周围的Ti-Al相不断反应形成Ti2AlC。最后,基体主相为Ti_2AlC,金刚石表面亦形成Ti2AlC。