金刚石薄膜膜基界面结合强度测量技术的研究进展

膜基界面结合强度的测量与评价是金刚石薄膜制备与应用关键问题，本文介绍了国内外金刚石薄膜膜基界面结合强度的几种典型的测量方法，着重探讨了膜基界面结合强度的精确定量测量技术的研究现状以及发展趋势，提出了用一种新的内涨鼓泡测量法，对复杂形状基体上金刚石薄膜膜基界面结合强度进行精确定量检测，为金刚薄膜的制备工艺优化及其质量的评估提供可靠的依据和标准。     

基于内涨鼓泡实验的金刚石膜附着强度精确定量评价

根据内涨作用下薄膜发生鼓泡变形的原理，开发了1种新的适用于金刚石膜附着强度精确定量评价的测试系统。并在传统的硅平面加工工艺的基础上发展了1种新的在沉积好的基片上制备自支撑窗口试样的方法，该方法可以保证在刻蚀基底形成自支撑窗口的同时不会损坏到薄膜。通过实验，实现了对硅基底金刚石膜结合强度的定量检测，实验得到的薄膜结合强度为4．28726J／m^2。实验所测得的附着强度结果与有限元仿真结果类比的吻合，证实了该模型的有效性，从而为金刚石膜的制备工艺优化及其质量的评估提供了可靠的依据和标准，对促进金刚石膜材料的深度开发和工程应用将具有积极的意义。     

金刚石薄膜结合强度的测量

本文介绍了新型的、可用于硬质薄膜结合强度测量的刮剥式结合强度测量方法及其装置,利用刮剥法测量了在不同基底（硬质合金和陶瓷基底）上生长的金刚石薄膜的结合强度,研究了基底表面状态及薄膜制备工艺对金刚石薄膜结合强度的影响。研究工作发现,如制备工艺适当,无论是采用热丝ＣＶＤ法还是采用微波离子束法,在基片未经表面处理和经过表面处理两种情况下,金刚石薄膜结合强度强度基本处于同一强度水平。基底的表面处理可以明显     

鼓泡法薄膜力学性能测试的研究现状

对鼓泡法薄膜力学性能测试的现状做了评述,重点分析了该实验方法所用力学模型的最新进展,剖析了所涉及的制样方法和力学模型的特点及所存在的问题;对该方法的未来发展作了展望。     

热丝CVD金刚石涂层膜基界面结合强度研究新进展

硬质合金基体金刚石涂层工具产业化应用的主要障碍之一在于涂层的膜基界面结合强度较差,易引发涂层早期脱落。提高膜基界面结合强度、保证刀具正常使用寿命,已成为金刚石涂层工具产业化亟待解决的主要问题。我们介绍了近年来在提高硬质合金基体金刚石涂层膜基界面结合强度方面所取得的一系列研究新进展,并提出了进一步改善其膜基界面结合强度的新思路,以促进热丝CVD金刚石涂层工具的产业化应用。      

CVD金刚石薄膜及膜-基界面形态

采用直流等离子体财流CVD法在硬质合金基体上沉积了多晶金刚石薄膜,借助XRD、Raman光谱、SEM和EPMA等对金刚石薄膜及膜-基界面的结构、形貌和成分进行了研究.结果表明,结晶度高的刻面型金刚石薄膜质量、纯度较好,膜-基界面处较致密,机械锚固作用明显,结合性能较好沉积前后基体表面形貌变化很大,存在数十微米厚的脱钴-等离子体刻蚀层,等离子体刻蚀导致脱钻表面更加凹凸不平,为金刚石形核提供了有利条件.     

鼓泡法测量高分子和金属薄膜弹性模量的方法探讨

在自制的鼓泡仪上对高分子薄膜和金属镍膜的弹性模量进行了测量,并研究了孔径对薄膜弹性模量测量的影响。结果表明,高分子薄膜的弹性模量为2.7±0.2GPa,孔径对薄膜弹性模量的测量没有影响;受仪器精度限制,该仪器目前尚难用于金属镍膜的弹性模量的精确测量。     

膜基界面结合强度表征和评价

膜基界面结合强度是直接关系到膜基体系最终使用性能和可靠性的关键因素。对现用的薄膜与基体之间界面结合强度表征方法进行了综合评述,并报道了一些研究新进展。     

准分子激光预处理对硬质合金表面沉积金刚石薄膜结合强度的影响

研究了不同表面预处理条件下,硬质合金表面沉积金刚石薄膜的附着强度和破坏方式。结果表明,准分子激光预处理可以大幅度提高金刚石薄膜的附着强度,其作用机理是由于准分子激光辐照处理使硬质合金表面层的Ｃｏ选择性蒸发,避免了Ｃｏ对金刚石薄膜沉积的有害影响,以及由于高能激光束引起的表面改性（粗糙化）所产生的对金刚石薄膜的“锚链效应”。     

硬质合金基底表面线缺陷对金刚石涂层膜基界面结合强度的影响

基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,研究了不同硬质合金基底线缺陷率下的金刚石涂层膜基界面结合强度。通过建立[111]、[110]、[100]3种不同晶向的金刚石涂层膜基界面分子模型,研究了硬质合金基底线缺陷率对涂层膜基界面结合强度的影响以及[111]、[110]、[100]3种不同金刚石涂层晶向下的最优膜基界面结合强度。研究结果表明:硬质合金基底的表面能随着基底线缺陷率的增加而逐步增大;当线缺陷率ρ=12.5%时,基底表面能达到最大值;其后,随着基底线缺陷率继续增大,基底表面能逐渐呈减小趋势。进一步研究显示,不同晶向的金刚石涂层膜基界面的最优界面结合能的最优线缺陷率不同,[111]晶向和[110]晶向的金刚石涂层的最优基底线缺陷率均为6.25%,而[100]晶向金刚石涂层的最优基底线缺陷率则为0%。      

人造金刚石抗压强度检测中样本容量的研究

在人造金刚石抗压强度检测过程中，我国现行标准JB/T7988.1-1999规定取样40粒。本文利用国内具有代表性的4种锯用金刚石，分别按照40粒，60粒，80粒进行了多次取样检测。结果表明增大样本容量能够有效地鉴定金刚石的牌号，随着我国检测仪器自动化程度的提高，建议在金刚石抗压强度检测中每次取样80粒进行。     

用球滚接触疲劳法评定硬质薄膜的结合强度

采用滚动接触疲劳法对气相沉积硬质薄膜的结合强度进行了研究。结果表明,反映膜基结合强度的力学参量为界面最大剪应力幅。采用数值计算的方法,可以定量得到膜基界面处的应力分布。     

金刚石膜与硬质合金基体间的界面状态

采用ＳＥＭ,ＴＥＭ对金刚石膜－硬质合金基体横截面的形态进行了研究,探讨了甲烷含量对ＣＶＤ金刚石膜－基横截面各组织层次的影响。结果表明,经化学侵蚀脱钴和等离子体刻蚀脱碳预处理的ＹＧ８硬质合金基体上所沉积的金刚石膜－基横截面组织的典型层次依次为：金刚石／薄的石墨碳中间层／细小的ＷＣ层／残留的脱碳层／残留的疏松层／ＹＧ８原始基体,甲烷含量对ＣＶＤ金刚石膜－基横截面各组织层次的形成有显著的影响。     

硬质合金基体上金刚石膜的XRD研究

采用直流等离子体射流CVD法在硬质合金 (WC + 8wt.%Co)基体上生长金刚石膜 ,主要借助XRD分析方法对CVD金刚石膜的微观结构和残余应力进行了研究 ,探讨了CVD金刚石膜中残余应力的形成及其对金刚石膜粘附性能的影响。研究结果表明 :CVD金刚石膜中通常存在GPa数量级的残余压应力 ,膜中存在适中的残余压应力 ,有利于CVD金刚石膜获得最佳的粘附性能     

离子注入Cu薄膜的氧化行为研究

研究了用强流金属蒸汽弧离子源（ＭＥＶＶＡ源）注入Ｃｒ对Ｃｕ薄膜的抗氧化性能、导电性能和氧化特征的影响。利用Ｘ射线衍射、Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ背散射和扫描电镜 离子注入前后氧化物结构和氧化物形态演变。结果表明,在薄膜的表面层注入一定剂量的Ｃｒ能有效地改善Ｃｕ薄膜的抗氧化性能,而对薄膜的电导性能无显著影响;离子注入显著影响薄膜表面氧化铜的结构和形态。探讨了离子注入对氧化铜结构和形态的影响机理。     

脉冲高能量密度等离子体沉积氮化钛膜的结合强度

本文用脉冲高能量密度等离子体技术，在室温条件下，成功地在ＧＣｒ１５钢表面沉积了性能良好的氮化钛薄膜。用自动划痕试验仪测量了氮化钛薄膜的结合强度。研究结果表明：表征薄膜结合强度的临界载荷有相当高的值；氮化钛薄膜的临界载荷随脉冲轰击次数、内外电极的电压变化而变化。对沉积膜结合强度的这些变化给予了理论上的解释与讨论。     

Pd／Ag双层膜系统扩散过程的XRD结构深度分布分析

研究了Ｘ射线衍射的结构深度分布分析新方法，该方法以不同的入射角入射，测量各物查的衍射谱，进而解出中确定深度处薄层的Ｘ射线衍射谱，从而可无损和定量地得到各深度处的衍射线的角度位置，强度和线型等全部结构信息，此方法可是到各确定深度处 结构信息，而不是由表面到某深度处的平均结构信息；并且适用于具有择优取向的样品和吸收系数随深度而变化的样品。     

CVD金刚石膜的机械抛光加工研究

在简要综述 CVD金刚石膜光整加工方法的基础上 ,在自动抛磨机上对 CVD金刚石厚膜进行了初步的机械抛光工艺研究 ,借助扫描电子显微镜 (SEM)对抛光前后及抛光过程中 CVD金刚石膜的表面形貌变化进行了观察 ,初步讨论了 CVD金刚石的去除过程。     

金刚石铣刀加工花岗石磨损规律的试验研究

本文以金刚石圆柱成形铣刀在SPEED3石材加工中心上加工花岗石台板面边缘曲线为对象进行试验，分析研究刀具宏观几何尺寸参数(直径、质量、圆柱度)的变化量与工件材质及其去除量间的关系，探询刀具磨损规律。通过利用不同构成和工艺参数的刀具加工两种花岗石的对比实验，得出了刀具几何参数与工件材料去除量关系的变化曲线。据此，可分析计算刀具直径的磨损变化规律、预测刀具寿命，并可方便地校正补偿加工中心刀具轴线的运动轨迹。