炭/炭复合材料ZrC涂层的制备及显微组织结构

通过冷态输送ZrCl4粉末,利用低压化学气相沉积法在C/C复合材料表面制备ZrC涂层。采用X射线衍射和扫描电镜研究沉积温度和沉积位置对ZrC涂层物相成分和微观形貌的影响。结果表明:在1 400~1 600℃时,沉积涂层物相均为单一的ZrC。ZrC晶粒择优取向随沉积温度的升高而发生变化;在1 400和1 500℃时,ZrC晶粒择优取向面为(200);1 600℃时,晶粒择优取向面转变为(220)和(200),且择优不明显;随着沉积温度的进一步升高,涂层晶粒尺寸明显增大,涂层表面ZrC颗粒由球形逐渐转变为金字塔形多面体。在1 400~1 600℃沉积时,反应器的100~230mm沉积区间内可以得到成分单一、择优取向一致、表面形貌相同的ZrC涂层。     

CVD法制备ZnS的数值模拟

介绍了红外用光学材料ZnS的性能和制备方法.通过建立CVD法制备ZnS的物理模型,针对流量和压力对沉积过程的影响进行了数值模拟.结果表明,随气体流量的减小,沉积室内气流柱增高,回流区域增大,沉积速率增大且最大值上移.随沉积压力的减小,沉积室内气流柱同样增高,回流区域增大,沉积速率分布逐渐均匀化,但沉积速率整体减小.数值模拟的结果对具体的掌握沉积过程中的影响因素有一定的帮助.     

碳纤维表面生长纳米碳管及其增强的炭/炭复合材料

采用化学气相沉积工艺在碳纤维表面生长了纳米碳管,将此种碳纤维作为增强材料,以中间相沥青为基体炭前驱体采用浸渍炭化工艺制备了炭/炭复合材料.观察了所得复合材料断口的微观形貌,测试了抗弯强度及热物理性能.结果表明,碳纤维表面的纳米碳管可以有效地提高纤维与基体的粘结力,复合材料的抗弯性能提高了50%,而对复合材料的导热性能影响较小.     

热处理温度对炭/炭复合材料性能的影响

利用热梯度化学气相沉积工艺制备了炭／炭复合材料,研究了热处理温度对炭／炭复合材料石墨化度、硬度、抗弯强度和摩擦性能的影响。结果表明：石墨化度随着热处理温度的升高而增大,炭,炭复合材料石墨化的能垒在2200℃附近;炭／炭复合材料的抗弯强度随着热处理温度的升高,先升高后降低,当热处理温度是2000℃时,所得材料的抗弯强度最高;炭／炭复合材料的硬度和摩擦系数随着热处理温度的升高而降低。     

CVD金刚石自支撑膜的研究进展

金刚石膜以其最高的硬度、热导率、热震性能以及极高的强度等优点得到了越来越多的关注。自20世纪低压化学气相沉积技术成功制备出金刚石以来,在世界范围内,金刚石的制备技术及应用研究得到了快速发展。分别对国内外自支撑金刚石膜材料的制备技术及相关应用进行简要介绍,并讨论近几年我国在高质量金刚石膜材料制备技术方面取得的进展。目前主要的制备技术有热丝、直流辅助等离子体、直流电弧等离子体喷射、微波等离子体化学气相沉积(CVD)等方法。在小尺寸、高质量金刚石膜的制备技术基础上,21世纪初,国外几大技术强国先后宣布实现了大面积、高质量CVD金刚石膜的制备,并将其用于诸如红外光学窗口等高技术领域。我国也在CVD金刚石膜研发方面不断进步,先后掌握了热丝、直流电弧等离子体喷射、直流辅助等离子体CVD等合成大面积金刚石自支撑膜技术,近几年也掌握了915 MHz微波等离子体CVD技术,这些成果也标志着我国在高质量金刚石膜制备技术领域跟上了世界先进水平。     

并联导热结构的金刚石/铜基复合材料的制备

为提高金刚石/铜基复合材料的导热性能,在芯材表面预先化学气相沉积(CVD)高质量金刚石膜,获得柱状金刚石棒,再将其垂直排列,填充铜粉后真空热压烧结,制备并联结构的金刚石/铜基复合材料。分别采用激光拉曼光谱(Raman)与扫描电子显微镜(SEM)对CVD金刚石膜的生长进行分析,并通过数值分析讨论复合材料的热性能。结果表明:金刚石/铜基复合材料结构致密,密度为9.51g/cm3;CVD金刚石膜构成连续的导热通道,产生并联式导热,复合材料的热导率为392.78 W/(m·K)。     

微波CVD金刚石薄膜用作LED散热片的制备

由于金刚石具有室温下最高的热导率,因此用化学气相沉积(CVD)制备的金刚石膜是大功率发光二极管(LED)理想的散热材料.本文利用微波等离子体CVD研究了不同沉积工艺下金刚石薄膜的生长.用扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱对得到的金刚石薄膜进行了表征,并将金刚石薄膜用作LED散热片的散热效果进行了检测.结果表明:在硅衬底上沉积20-30μm的CVD金刚石薄膜可以有效地降低LED的工作温度;在相同的制备成本下,提高薄膜的厚度(甲烷浓度4%)比提高薄膜的质量(甲烷浓度2%)更有利于提高LED的散热效果.本研究表明微波等离子体CVD制备的金刚石薄膜是大功率LED的理想散热衬底材料.     

Time-modulated CVD process optimized using the taguchi method

The Taguchi method is used herein to optimize the time-modulated chemical vapor deposition (TMCVD) process. TMCVD can be used to deposit smooth, nanocrystalline diamond (NCD) coatings onto a range of substrate materials. The implementation of the Taguchi method to optimize the TMCVD process can save time, effort, and money. The Taguchi method significantly reduces the number of experiments required to optimize a fabrication process. In this study, the effect of five TMCVD process parameters is investigated with respect to five key factors of the as-grown samples. Each parameter was varied at four different values (experimental levels). The five key factors, taking into consideration the experimental levels, were optimized after performing only 16 experiments. The as-grown films were characterized for hardness, quality, surface roughness, and microstructure using scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, surface profilometry, and Vickers hardness testing. This paper was presented at the fourth International Surface Engineering Congress and Exposition held August 1–3, 2005 in St. Paul, MN.     

铝表面化学气相沉积SiOx膜层的显微结构和性能

采用低温常压化学气相沉积(CVD)方法在铝基底上制备了硅氧化物陶瓷膜层.使用SEM、XPS、AFM、XRD、HRTEM和UV-VIS等技术分析了膜层的形貌、成分和组织结构特征,测试了膜层的孔隙率、光学和显微力学性能.结果表明:硅氧化物SiOx陶瓷膜层在铝基表面以气相反应沉积硅氧化物颗粒-颗粒嵌镶堆垛-融合长大的方式生成,大部分膜层为非晶态区域,其中包含少量局部有序区域,SiOx中的硅氧原子比为1:1.60～1:1.75,膜层疏松多孔,具有很高的紫外-可见光吸收率,膜层与基底具有很好的结合性.     

回转窑内物料停留时间的计算方法

对回转窑内物料停留时间的不同经验公式进行了验证,验证结果表明公式计算值与实验测试值之间存在一定的偏差,需要对其修正。由此着手,采用了两种方法对经验公式进行修正。通过比较得出了合理的修正方法,这种修正方法将对回转窑的设计与运行有着重要的意义。     

钢板卷制过程的数学模型

针对大型卷板机数控自动化的工程需求,根据板材的力学性能及卷制流程中的几何参数,研究并建立了适用于大型板材卷制工艺要求的一般数学模型.在此基础上,以某弯板机为例,研发了大型板材卷制数控系统及数控程序,并结合实际工程样件完成了大型板材的卷制加工,验证了提出的大型板材卷制工艺流程数学模型的正确性.研究内容不仅对同类装备方案设...     

Deposition rate and morphology of carbon nanotubes at different positions in a CVD reactor

Carbon nanotubes (CNTs) were synthesized through the catalytic decomposition of a ferrocene-xylene mixture in a horizontal chemical va- por deposition reactor. The deposition rate of CNTs along the axial direction was measured. The morphology of CNTs was observed by scan- ning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the deposition rate of CNTs along the axial direction first increased and later decreased, the position achieving the maximum deposition rate was influenced by the operating conditions. The morphologies of CNTs also changed along the axial direction.     

SiC纤维束界面层连续化学气相沉积设备研制

SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料具有低密度、耐高温、高强韧性的优异性能,是新型航空发动机热端部件的理想结构材料。界面层决定了SiCf/SiC复合材料增韧效果等关键性能,其制备对于复合材料工程化应用至关重要。我国在SiC纤维束界面层制备的研究应用方面明显滞后,存在的主要问题之一是缺乏可连续化学气相沉积制备均匀、一致、质量稳定的界面层的设备。针对该问题,设计了可在SiC纤维束基体上连续沉积界面层的设备;通过纤维运送机构实现了SiC纤维束的连续运送,且速度、张力可控,同时对设备的低压密封系统提出了气氛分隔设计,实现了将反应气氛约束在反应区内的目的,并通过模拟仿真进行了验证。     

RF-PCVD法纳米TiO2的制备及光催化研究

采用RF-PCVD法，以TiCl4 O2为反应体系，制备出纳米级的TiO2粉体。经TEM，XRD及粒度分布仪测试表明：粉体呈近球形，为锐钛矿型和金红石型的混晶体，粒径范围为15nm～45nm，团聚后，粒径≤116nm的粉体占90％，并对纳米粉体的形成、分布和晶型进行了初步探讨。苯酚降解实验表明，TiO2粉体具有明显的光催化活性。     

热丝化学气相沉积法制备优质微米亚微米级单晶金刚石的研究

利用热丝化学气相沉积法（HFCVD）,在硅片衬底上进行微米级（〉1μm）及亚微米级（〈1μm）单晶金刚石的沉积研究。微米级金刚石是以高温高压法（HPHT）制备的1μm金刚石颗粒为籽晶,通过甩胶布晶的方法,在衬底上均匀分布晶种,并通过合理控制沉积工艺参数,在衬底上形成晶形完好的单晶金刚石。在沉积2 h后,可消除原HPHT籽晶缺陷,沉积6 h后,生长出晶形良好的立方八面体金刚石颗粒（约4μm）;对于亚微米级单晶金刚石,是直接在衬底上进行合成,通过调控沉积参数（如衬底预处理方法,偏流大小,沉积时间）对单晶金刚石的分布密度和颗粒度进行控制,经过2 h的沉积,最终获得了0.7μm的二十面体单晶金刚石。