CVD金刚石自支撑薄膜的织构分析

金刚石薄膜的性能对其织构有很强的依赖关系，而织构又受其沉积条件的影响。本实验采用直流等离子注射法，制备了若干金刚石自支撑薄膜样品，并利用极图和ODF研究了不同沉积温度和不同CH4／H2值条件下薄膜的织构变化，同时对组织形貌进行了分析。结果表明，随着沉积温度的升高，{110}织构的强度越来越高，{111）织构的强度逐渐降低，而{221）织构，作为{100}织构的孪生产物，它的强度应该越来越低。另外，随着CH4／H2值的增加，织构的变化不明显，但薄膜的形核密度和二次形核现象有所增加。     

衬底温度对CVD金刚石薄膜织构的影响

利用扫描电镜观察了CVD自支撑金刚石薄膜的表面形貌组织,利用X射线衍射技术检测了薄膜织构。研究表明,不同衬底温度条件下制备的金刚石薄膜形成不同的织构和表面形貌组织,衬底温度升高使生长速率参数α减小,金刚石晶体最快生长晶向由〈100〉晶向向〈011〉和〈111〉晶向转变,使得薄膜中{011}和{111}织构随温度提高不断...     

HFCVD在硬质合金基体上沉积（110）＆（100）金刚石薄膜

以CH4和H2为反应气体,用热丝化学气相沉积(HFCVD)法在YG6(WC-6%Co)硬质合金基体上沉积了具有(110)和(100)织构的金刚石薄膜.用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、压痕仪对样品进行了分析.结果表明金刚石薄膜由约1μm大小立方金刚石晶粒组成,其形核密度大于2×108/m2;(110)和(100)织构系数分别为0.59和0.033,压痕荷载为588N时附着性能良好.     

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利用扫描电镜、X射线衍射和电子背散射衍射研究了CVD自支撑金刚石薄膜的表面形貌组织、织构和晶界分布。研究表明:金刚石薄膜制备气氛纯度较低,造成薄膜中存在较多孪晶。沉积气体中甲烷浓度升高,孪晶发生频率增加,孪晶对织构组分的影响程度增加。高频率孪晶使薄膜中{100}织构转变为{122}织构,但没有观察到明显的{511}和{411}孪晶织构,说明孪晶取向的变化具有一定的选择性。     

甲烷浓度对CVD多晶金刚石薄膜孪晶的影响

利用扫描电镜、X射线衍射和电子背散射衍射研究了CVD自支撑金刚石薄膜的表面形貌组织、织构和晶界分布。研究表明:金刚石薄膜制备气氛纯度较低,造成薄膜中存在较多孪晶。沉积气体中甲烷浓度升高,孪晶发生频率增加,孪晶对织构组分的影响程度增加。高频率孪晶使薄膜中{100}织构转变为{122}织构,但没有观察到明显的{511}和{411}孪晶织构,说明孪晶取向的变化具有一定的选择性。     

MPCVD多晶金刚石薄膜的生长特性研究

本文用微波等离子化学气相沉积系统（MPCVD）在单晶硅衬底上制备多晶金刚石薄膜,反应气体为CH4和H2。利用扫描电镜（SEM）和Raman光谱研究了CH4流量和反应时间对多晶金刚石薄膜形貌和碳结构的影响。结果表明：随着CH4流量的增加,金刚石的成核密度增加,并出现二次形核,金刚石颗粒从单晶逐渐转变为多晶结构。多晶金刚石薄膜的生长过程为：生长初期在单晶硅衬底上形成非晶碳层,金刚石在非晶碳层上成核长大,并伴随着二次成核,最终形成多晶金刚石膜。     

退火温度对无取向硅钢再结晶行为的影响

使用EBSD和XRD技术研究了1.3%Si无取向硅钢在不同退火温度条件下的微观组织、宏观织构和微观取向。分析了退火温度对此成分体系无取向硅钢再结晶组织和织构的影响;讨论了退火温度与无取向硅钢成品板磁性能的关系。实验结果表明:无取向硅钢的退火温度对其再结晶组织和成品板铁损值有影响,随着退火温度的上升,再结晶晶粒平均尺寸增大且铁损值下降。γ纤维织构是再结晶织构中的优势组分,高斯{110}100织构强度也较高。退火温度对再结晶织构也有影响,随着退火温度上升,γ织构的含量不断上升,其中{111}121织构强度高于{111}110织构强度;退火温度的上升降低了立方{100}100织构和旋转立方{100}110织构但增加了高斯{110}100织构的强度,高斯织构的强度在870℃时达8.8。高斯取向晶粒主要在{111}121取向晶粒附近出现,旋转立方取向晶粒主要出现{111}110取向晶粒附近。由于{111}面织构强度增加和立方织构、旋转立方织构强度的降低,随着退火温度的上升,无取向硅钢的磁感应强度下降。     

高质量金刚石自支撑膜织构与断裂强度的关系研究

利用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积在Mo基体上制备了不同织构的金刚石厚膜。用扫描电境(SEM)观察金刚石膜的形貌，用XRD表征晶体取向，用极图和取向分布函数法计算金刚石膜的不同织构，利用三点弯曲法测量金刚石膜的断裂强度。结果表明，金刚石膜的断裂强度随着衍射峰强度比值，I(111)／I(220)的增大而不断降低。{110}织构的金刚石膜具有最高的断裂强度。     

化学脱钴对硬质合金沉积金刚石薄膜的影响

采用HFCVD系统,以CH4和H2为反应气体,分别在YG3、YG6、YG10、YG13硬质合金上沉积了金刚石薄膜,研究了化学脱钴处理对不同钴含量硬质合金沉积金刚石薄膜的影响.通过对105个样品的实验结果进行统计分析发现,YG3所得金刚石薄膜样品具有足够结合强度的比例为89%;而YG6、YG10 和YG13所得样品的相应值分别为24%、7%和0%.相反,YG3、YG6、YG10 和YG13所得金刚石薄膜严重破坏的比例分别为0%、64%、72%和79%.研究表明,化学腐蚀脱钴处理能够解决金刚石涂层形核率低的问题,但难以解决高钴硬质合金的附着性差的问题.     

冷轧3004铝合金再结晶织构的研究

应用取向分布函数 (ODF)研究和分析了冷轧 3 0 0 4铝合金的形变织构和不同工艺退火后的再结晶织构。结果表明 :3 0 0 4铝合金 70 %～ 95 %冷轧形变范围内 ,形变织构均由C{112 }〈111〉、B{110 }〈112〉、S{12 3 }〈63 4〉织构组分组成 ,其中B{110 }〈112〉、S{12 3 }〈63 4〉织构组分强度变化不大 ,C{112 }〈111〉织构组分强度随形变量的增加而增大 ,当形变量增加到 90 %～ 95 %以后 ,其取向密度基本稳定在 7级。冷轧形变量对 3 0 0 4铝合金再结晶织构有明显影响 ,形变量在 80 %～ 90 %范围时 ,再结晶织构均由强的立方织构和弱的冷轧织构组成 ;70 %形变时 ,再结晶织构中立方织构{0 0 1}<10 0 >、R/S{12 4}<2 11>织构、S{12 3 }〈63 4〉织构和C{112 }〈111〉织构组分强度均较弱 ;95 %形变时 ,再结晶织构则由强的冷轧织构和较弱的立方织构组成。预回复 (相当于慢速加热 )具有增强立方织构的作用 ;快速加热则相反。     

退火温度对无取向电工钢组织和磁性能的影响

主要研究了0.7%Si无取向电工钢退火试样的组织、晶粒尺寸和织构对其磁性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,组织的均匀性得到改善;ɑ取向线上的纤维织构多集中于{114}<110>和{223}<110>附近,再结晶结束后,织构含量变化不大。{111}<110>织构取向密度值随温度升高而下降,{112}<111>织构与{111}<110>织构变化相反。晶粒尺寸增大对磁感强度的影响较小,而对铁损的影响较大。     

引入CO2提高金刚石薄膜的沉积速率

微波等离子体法合成的金刚石薄膜质量好，但常规小型微波等离子体沉积金刚石薄膜速率低，为此，本实验在H2-CH4系统中引入CO2来提高金刚石薄膜的沉积速率。研究了不同碳源体积分数、功率、压力对沉积速率、金刚石形貌、电阻率的影响。其规律是随着碳源体积分数的增加，金刚石膜的沉积速率增加；随着压力的增加，生长速率呈现一个先增后减的趋势；随着功率的增加，也存在一个先增后降的趋势。研究结果表明碳源体积分数对沉积速率影响最大。综合各种因素，得到在H2＋CH4＋CO2的条件下沉积金刚石薄膜的最佳工艺条件为：碳源体积分数为0．63％；C／O=1．086；功率为490W；压力为5．33kPa。引入CO2使沉积速率得到提高，为常规方法沉积速率的3倍左右，表明引入CO2是一种提高沉积速率的有效方法。     

梯度基体温度法和反应溅射TiC过渡层对钛合金基体沉积金刚石薄膜的影响

以H2和CH4作为反应气体,采用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在钛合金(Ti6Al4V)平板基体上制备金刚石薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)和洛氏硬度仪分析薄膜的表面形貌、结构、成分和附着性能,研究了高温形核-低温生长的梯度降温法对原始钛合金和反应磁控溅射TiC过渡层的钛合金表面沉积金刚石薄膜的影响。结果表明:原始基体区和TiC过渡层区沉积的金刚石薄膜平均尺寸分别为0.77μm和0.75μm,薄膜内应力分别为-5.85GPa和-4.14GPa,TiC层的引入可以有效提高金刚石的形核密度和晶粒尺寸的均匀性,并减少薄膜残余应力;高温形核-低温生长的梯度降温法可以有效提高金刚石的形核密度和质量,并提高原始基体上沉积金刚石薄膜的附着性能。     

H_2/CH_4流量比对含氢DLC薄膜结构及摩擦学性能的影响

利用等离子体增强化学气相沉积法在Si(100)基体上制备不同H2/CH4流量比下的类金刚石薄膜,采用拉曼光谱、红外光谱、扫描电子显微镜(SEM)、纳米力学性能综合测试仪以及摩擦磨损试验机对薄膜的组织结构、力学以及摩擦学性能进行了分析。结果表明:该条件下制备的薄膜具有典型的类金刚石结构且膜中氢含量较高,薄膜表面光滑,膜层致密且均匀,薄膜的硬度及与基底的附着力均随着H2/CH4流量比的增加而降低。薄膜在大气环境下具有优异的摩擦学性能,在相同的载荷及转速条件下,H2/CH4流量比对薄膜的摩擦因数影响不大。当载荷为5N时,随着转速的增加,摩擦因数降低;而载荷为10N时,摩擦因数约为0.05,转速对其影响较小。薄膜的磨损率在10-8~10-7 mm3/Nm之间变化,且随H2/CH4流量比的增加而增大。     

低功率MPCVD制备金刚石薄膜

通过微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,以CH4/H2为气源,合成高质量金刚石薄膜,在150 W低微波功率下,从衬底预处理方法、沉积气压、流量比等方面对制备高质量金刚石薄膜的工艺参数进行研究.结果表明:高流量比不利于金刚石颗粒的粒径控制,二次形核的存在可以获得近纳米级颗粒尺寸的金刚石薄膜;较大的沉积气压有利于制备...     

湿H2气氛下CGO硅钢初次再结晶织构演变行为

通过对湿H2气氛下,相同退火温度、不同退火时间的CGO硅钢初次再结晶样品进行金相组织观察,并进行了EBSD微观织构分析,研究了CGO硅钢初次再结晶过程中的组织及再结晶织构演变行为。结果表明,在湿H2气氛下,820℃保温,CGO硅钢初次再结晶过程约在120 s时完成。随着退火时间的延长,γ面上{111}<112>织构含量逐渐减少,{111}<110>织构先减少后增多,随着再结晶的完成,部分{111}<112>取向晶粒向高斯{110}<001>取向转化的同时,也向{111}<110>取向转化,高斯{110}<001>织构含量逐渐增多。高斯取向晶粒较多是由{111}<112>取向晶粒转化而来,同时也证明了CGO硅钢高斯取向晶粒的二次再结晶异常长大生长机制为择优形核。     

冷轧压下率对含Nb细晶高强IF钢织构形成机制的影响

以含Nb细晶高强IF钢热轧板为研究对象,研究了冷轧压下率对实验钢冷轧织构以及再结晶织构形成影响。结果表明,退火后铁素体晶粒细化,强度提高。实验钢经冷轧后主要的织构为{112}110、{111}112、{111}110、{001}110,并且随冷轧压下率增加,织构组分无变化,各组分强度整体增加。再经退火后,在α线上织构减弱,甚至一些织构逐渐消失。提高冷轧压下率时,织构峰值逐渐由{001}110转为{111}110。对于γ取向线,峰值由{111}110取向变为{111}112取向,最终{111}112比{111}110取向强度大。实验钢再结晶机制由定向形核和选择生长共同作用的结果,并且随冷轧压下率增大,{111}面织构强度增大,所以r(塑性应变比)值增大,深冲性能提高。     

ULC-BH钢连续退火过程织构的演变规律研究

利用X射线衍射研究了340 MPa级超低碳烘烤硬化钢(ULC-BH钢)连续退火三个阶段的织构演变规律.结果表明:再结晶初期,定向形核和选择生长的共同作用使得{111}织构增强,定向形核作用占据主体地位；再结晶后期,选择长大是{111}织构发展的主要方式.其中,{111}＜110＞织构在再结晶初期的定向形核作用下大幅度增加,而{111}＜112＞织构则是在再结晶后期选择长大的过程中涨幅较大；再结晶结束后适当升高温度有助于{111}织构的发展,过高升温则会引起相反的效果.     

反应气体对纳米金刚石薄膜的显微力学特性影响

本文采用电子辅助增强热丝化学气相沉积(HFCVD)系统,CH4/H2、CH4/H2/Ar气体和不同比例的四种气氛制备了纳米金刚石薄膜,利用Raman光谱和原子力显微镜(AFM)表征了薄膜的结构和显微形貌,采用纳米压入测试技术测量了纳米金刚石薄膜的显微力学特性,获得了加载、卸载曲线,以及硬度和模量随压入深度的变化曲线。结果表明:薄膜具有明显的纳米结构特点,随着CH4、Ar浓度的增加,晶粒更加细化,表面粗糙度更低。无Ar气氛制备的纳米金刚石薄膜的弹性恢复较好,硬度和模量较高,CH4和Ar含量越低的制备气氛,其硬度和模量相对较高。     

直流反应磁控溅射制备 a-C:H 薄膜及其表面粗糙度研究

为研究含氢类金刚石(a-C:H)薄膜的制备及性能,充入含—CH3原子团的CH4气体,在不同CH4/Ar流量比条件下于N型硅基底上沉积a-C:H薄膜,并借助椭偏仪、非接触式白光干涉仪及激光波面干涉仪对薄膜的沉积速率及表面粗糙度进行测定。结果表明,含氢碳源气体的加入提高了类金刚石薄膜的沉积速率,改善了表面平整度。