碳纤维表面沉积碳化钨膜研究

通过W(CO)6化学气相沉积(MOCVD)工艺,在碳纤维表面沉积得到了碳化钨膜材料,研究了碳纤维表面沉积碳化钨膜的工艺条件.结果表明:在400℃沉积温度下沉积时间15min,一定浓度的W(CO)6可解离沉积在碳纤维表面形成致密碳化钨膜;膜层厚度0.4μm,物相为WC1-x相,与碳纤维基体结合强度高.DTA分析表明,复合...     

钨和碳化钨纳米线的研究进展

新型纳米材料———钨和碳化钨纳米线,以其特殊的一维纳米结构、优异的物理和化学性能而具有重要的学术研究价值和实用意义。该文首先综述了钨和碳化钨纳米线的最新研究进展,介绍了其几种典型的制备方法,即化学气相沉积法、物理气相沉积法、诱导气相沉积法、化学蚀刻法、自催化法、介孔层状结构卷曲法,进而分析了其生长机理,探讨了其存在的问题,并展望了未来的研究趋势。指出:现有各种制备钨和碳化钨纳米线的方法仅限于基础研究和小批量生产应用,而寻找某种简便、经济、能规模生产的新型制备方法,包括现已初获成功的锥形钨及碳化钨纳米线制备法,仍将是今后很长一段时间内的研究重点。     

工艺条件对原位合成WC/W表面复合材料组织和性能的影响

在通有氢气保护的碳气氛中对烧结态钨制品进行高温处理,使其表面原位合成出一定厚度的碳化钨层,从而制备出WC/W表面复合材料。采用密度和硬度测试、金相组织观察等手段研究了高温处理温度和钨基体密度对原位合成WC/W表面复合材料显微组织和性能的影响,并通过SEM/EDS和XRD等手段分析了碳化钨层的元素组成和相成分。结果表明:高温处理温度对碳化钨层的生长厚度和品质有显著影响,钨基体密度对碳化钨层的生长影响不明显。当高温处理温度低于1 800℃时,碳化钨层厚度较薄,自身强度差,但温度过高会导致碳化钨层缺陷增多。钨基体表面原位合成的碳化钨层为柱状晶组织,相成分单一,与钨基体结合紧密,结合面干净无杂质,能充分发挥两种材料在高温下各自的优异性能。     

高温热蒸发法在金刚石表面镀覆SiO_2的形貌与形成机理

采用高温热蒸发法在金刚石表面镀覆SiO_2,用扫描电镜(SEM)、X线衍射(XRD)和能谱分析对SiO_2的形貌与物相组成进行观察与分析,研究SiO_2晶体的生长机制。结果表明,在较低温度下(1 300℃)金刚石表面生成SiC和SiO_2颗粒,无法形成涂层。温度升高到1 400℃时,金刚石表面形成许多由C,Si,O元素组成的细小蝌蚪状组织。当温度升高到1 500℃时,金刚石表面镀覆良好的Si-O涂层,Si-O涂层上有许多SiO_2晶粒、微米棒与晶须。SiO_2晶体的生长机制为:首先在金刚石表面沉积一层Si-O涂层,然后在该涂层上析出SiO_2颗粒,在SiO_2颗粒上进一步形成新的SiO_2颗粒和晶须。     

用活性氧化钨制取中细W和WC工艺研究

利用活性氧化钨粉末细、表面能发达、活性高、相成分单一等特点，经过工艺试验和优化，生产出粒度分布较用蓝色氧化钨生产的中细钨、碳化钨粉末均匀，同时也减少了中细钨、碳化钨粉末中的粗大晶粒和聚集颗粒，从而提高了中细钨、碳化钨粉末的质量，并且利用此碳化钨粉末还可以生产出高质量的合金产品。     

热丝CVD法沉积金刚石薄膜用灯丝研究现状及改进

热丝化学气相(CVD)法沉积金刚石具有其它沉积方法所无法比拟的优势而受到重视,然而在高温沉积过程中灯丝容易发生形变和挥发所带来的“污染”影响了金刚石沉积膜的质量,本文就热丝法中三种常用灯丝(钨丝、钼丝和铼丝)的高温行为的研究现状进行了综合评述。在此基础上,提出了钽丝表面包钨的新实验,以进一步指导热丝CVD法沉积高质量的金刚石。     

射频磁控溅射Si过渡层对自支撑金刚石膜形核面的影响

采用射频磁控溅射法在镜面抛光单晶硅片表面制备Si过渡层,然后以甲烷和氢气为反应气体,采用热丝化学气相沉积法制备金刚石膜,去除基体Si和Si过渡层后,在自支撑金刚石膜的形核面上采用射频磁控溅射法沉积ZnO薄膜。通过X线衍射、Raman光谱分析、场发射扫描电镜和原子力显微镜等对膜层的表面形貌和微观结构进行测试与表征。结果表明:相对于无过渡层的样品,溅射Si过渡层能有效增加单晶硅基体表面金刚石的形核密度,降低金刚石膜形核面上非金刚石相的含量,提高金刚石膜的质量,所得金刚石自支撑膜的形核面更加光滑,表面粗糙度从6.2 nm降低到约3.2 nm,且凸起颗粒和凹坑等缺陷显著减少,在形核面上沉积的ZnO薄膜具有较高的c轴取向。     

特别耐磨的碳化钨硬质合金

<正> 日本一家公司生产一种特别耐磨的碳化钨硬质合金。该合金之所以特别耐磨,是因为它涂覆了碳化钛、氮化钛等涂层。首先是涂覆氮化钛层。氮化钛为等轴晶粒结构,涂层厚度为25纳米;其次是涂覆氮碳化钛,氮碳化钛     

纯钨表面含镍涂层的浸渗法制备

为实现钨与铜的冶金可靠连接,采用浸渗法在纯钨材料表面制备一层含镍涂层。利用SEM及EDS研究不同浸渗熔体所对应的涂层/钨界面显微组织与成分分布。结果表明:于1 500℃温度通过Ni-Fe、Ni-Cu、Ni三种熔体浸渗,钨材表面对应形成的Ni-Fe涂层、Ni-Cu涂层、Ni涂层均与钨实现了冶金结合;Ni-Fe涂层对应的钨界面形成了由圆滑W颗粒相和少量粘结相组成的钨基高密度合金组织;在Ni涂层中,沿钨界面形成了厚1～2μm、由NiW和NiW2组成的化合物层。结合实验结果及W-Ni二元相图,分析了涂层/钨界面组织的形成机制。     

固态脱碳过程中锰钢微观组织演变及力学性能

兼具高强度和高塑性的钢铁材料具有广阔的应用前景。为了提高钢铁材料强塑性，提出了一种利用固态脱碳制备具有梯度结构的钢铁材料的工艺策略，并以厚度为1 mm、碳质量分数为2.7%的中锰钢板为研究对象，在H₂O-H₂气氛下开展固态脱碳试验研究，利用碳硫仪测定脱碳后中锰钢平均碳含量，利用光学显微镜观察脱碳后中锰钢显微组织和表面氧化情况，对脱碳后中锰钢进行一次热轧-回火处理，利用万能拉伸试验机测量中锰钢力学性能。结果表明，随着脱碳温度升高，脱碳量逐渐增加；随着脱碳时间延长，中锰钢表面氧化层厚度逐渐增加。升高温度会增加固溶碳迁移速度，并非温度越高氧化层厚度生长越快，脱碳过程氧化层的调控应根据目标碳含量合理调节脱碳温度、气氛条件和脱碳时间。在1 383 K温度下50 min可将中锰钢碳质量分数由2.7%脱至0.5%以下，氧化层厚度可控制在15μm以下；采用固态脱碳处理后的中锰钢形成了从表面到内部逐渐变化的梯度结构，随脱碳时间延长梯度层逐渐向中心迁移，梯度层的演变是由固态脱碳过程中锰钢内固溶碳向表面迁移导致的，利用固态脱碳制备钢铁材料，有利于产生额外的应变硬化...     

复杂形状硬质合金刀具金刚石涂层的制备及铣削特性研究

采用热丝化学气相沉积法,以平行布置热丝方式及优化的预处理和沉积工艺,在复杂形状硬质合金立式键槽铣刀表面制备出均匀的微米级金刚石薄膜。通过扫描电镜和拉曼光谱研究了金刚石薄膜的形貌和成分。以高体积分数(65%)SiCP/Al复合材料为工件材料进行铣削试验,对比考察了金刚石薄膜涂层铣刀和无涂层铣刀的铣削特性。结果表明:在相同的铣削用量条件下,金刚石涂层铣刀的铣削力比无涂层铣刀的降低20%~60%;涂覆的金刚石薄膜附着强度较好,有效减轻了刀具磨损,使其寿命提高3~5倍;加工初期,无涂层刀具加工工件表面质量较好,但加工中后期工件表面质量迅速恶化,而金刚石涂层刀具加工工件的表面质量较稳定。     

碳钢表面冶金W-Mo强化层的研究

利用等离子表面冶金技术在碳钢表面进行W-Mo共渗,在表面形成数十～数百微米的合金扩散层,随后将试样进行超饱和离子渗碳,结果表明:试样表面钨当量在100μm之内大于10%,含碳量平均达到1.03%,淬火和回火后合金层表面硬度达到1000HV以上;合金层成分呈梯度分布,形成的合金碳化物细小、均匀、弥散,碳化物类型主要为M6C、M2C、MC。     

复杂形状硬质合金刀具沉积金刚石薄膜涂层过程的热丝分布研究

针对热丝化学气相沉积法在复杂形状硬质合金刀具上涂覆金刚石薄膜,对比分析了常见热丝布置方式的特点。在此基础上,采用超声辅助酸碱法预处理、单排两根热丝平行布置方式以及优化的沉积工艺,在YG6硬质合金钻头上沉积金刚石薄膜。对金刚石涂层的成膜质量进行微观检测,并对环氧树脂基碳纤维复合材料进行钻削试验,分析了涂层刀具的磨损形貌和钻孔出入口质量。结果表明,采用改进的热丝布置方式,在涂层过程中能使切削刃各部分均匀涂覆金刚石薄膜;涂层在钻削过程中具有良好的附着强度,并从一定程度上减轻了刀具的磨损,改善了钻孔出入口的毛刺和啃边现象。     

大尺寸石墨基BDD涂层电极的MPCVD法沉积

针对具有工业化应用前景的大尺寸掺硼金刚石(BDD)电极难于用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术制备的问题,通过以热等静压(HIP)石墨片取代传统的硅基体,结合预涂覆金属过渡层及采用适于大面积生长的高功率碟形腔型MPCVD装置,沉积生长直径达100 mm的石墨基掺硼金刚石(BDD)涂层电极.BDD薄膜沉积前,使用...     

NASA研究出用于高精度光学镜面的新型涂层材料

<正>日前,美国航空航天局(NASA)针对超高敏感度的天文望远镜应用,正在研究最新的涂层材料,用于保护NASA迄今为止最为强大的一个镜面项目的背面铝基材,以便使该项目最终得以有效运转。而NASA研究的方法之一是采用物理气相沉积方法将二氟化氙的薄涂层应用到铝表面上,所形成的氟离子将有效防止铝氧化。而另一种方法是通过离子辅助物理气相沉积或原子层沉积方法,将三氯化铝直接涂覆在基材上。据NASA介绍,此前项目研究团队最接近目标的方法是通过物理气相沉积工     

钛合金表面焊接碳化钨硬质合金层厚度的有限元模拟设计

在Ti6Al4V合金表面焊接上适当厚度的碳化钨硬质合金,是提高其表面强度和耐磨性的一种行之有效的方法.作为一种整体结构件,在实际应用中碳化钨硬质合金层的厚度对部件的内应力分布以及尺寸稳定性有着重要的影响.因此从实际工况出发,利用先进的纳米显微力学探针测量了材料的弹性模量,然后采用ANSYS有限元软件,对钛合金表面焊接碳化钨硬质合金层,在受压情况下的应力分布和整体变形情况进行分析,以此对碳化钨合金层的厚度进行模拟,结果表明,当碳化钨合金层厚度在0.25～0.5 mm时,最大等效应力发生在钛合金和碳化钨合金层之间,容易引起界面处裂纹的产生;合适的碳化钨硬质合金层厚度范围应在0.5～1.5 mm之间,最佳的厚度应该是1 mm左右.     

脱碳处理对Pt/WC复合材料催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法,以钨酸钠为钨源、酚醛树脂为碳源合成碳化钨前驱体干凝胶,经原位碳化制备纳米碳化钨（WC）粉体,纳米WC粉体中的玻璃碳采用浓硝酸浸渍法脱除。在纳米WC粉料浆中以甲醛（HCHO）作为氯铂酸（H2PtCl6·6H2O）的还原剂,室温合成得到Pt/WC复合催化剂材料;以XRD、SEM、EDS等测试方法对样品的理化特性进行表征,并在酸性介质中采用循环伏安法测试材料的电化学催化活性。结果表明：相较于未经过脱碳处理的WC,经过浓硝酸脱碳处理后的Pt/WC电极催化材料的催化活性更好。经溶胶-凝胶法及原位碳化制备的纳米WC的颗粒径为20-80纳米,其本身具备较好的电催化活性。样品中残留的玻璃碳对WC具有包覆作用,会降低WC的电催化活性。采取浓硝酸脱碳的方式可有效脱除纳米WC粉体中的玻璃碳,发挥WC材料作为电极催化材料的电催化活性。     

通过改善界面状态提高金刚石-Cu复合材料导热性的研究

对通过改善界面状态提高金刚石-Cu复合材料导热性的研究进行综述。为了改善金刚石与Cu的界面状态,提高二者的结合力,研究者们已经做了大量的工作。从加强界面结合力入手:一种方法是通过金刚石颗粒表面涂覆金属层(即表面金属化)来提高金刚石与Cu的亲和力,在同等条件下,采用表面镀Cu的金刚石与没有镀Cu的金刚石相比,所制备的金刚石-Cu复合材料的导热性增加了近3倍;另一种方法是通过在Cu中添加元素,形成中间碳化物层来增强界面结合力,减小热阻,研究者们分别添加W、Ti、Cr等活性元素,都不同程度地提高了Cu-金刚石复合材料的导热性能。或综合两种方法,同时对基体和增强体进行一定的预处理。其次,减少界面数量,增大金刚石颗粒粒径,尽可能实现并联导热模型以构成复合材料的各相的三维连通,应该都是发掘高导热复合材料导热性能的有效方法。     

金刚石金属化热力学分析及影响因素研究

金刚石颗粒在金属化处理时界面发生了复杂的变化。本文将采用RUD2型人造金刚石进行真空镀试验研究,结果表明采用真空镀对金刚石表面进行金属化处理达到了很好的增强粘接性能效果。对制约金刚石金属化过渡层（以Ti、Tic为主）的形成因素进行热力学分析．本文还研究了用不同金属化处理后的金刚石颗粒堆焊在钢齿表面,通过试验对比分析制备出了性能较好的金属化金刚石颗粒。     

金刚石盐浴镀覆温度对Al/金刚石复合材料导热性能的影响研究

采用盐浴镀对金刚石颗粒进行表面镀Ti,并采用放电等离子烧结制备高导热Al/金刚石复合材料,探讨了镀覆温度对金刚石表面镀Ti层结构、成分以及Al/金刚石烧结体导热性能的影响。结果表明,在较低的温度(700℃)镀覆30min即能够使金刚石表面包覆一层较为均匀的镀Ti层,镀层表面光滑平坦。当镀覆温度升高,金刚石不同类型表面呈现不同的镀层形貌。Ti在金刚石(100)面沉积速率要高于(111)面,表明金刚石(100)面比(111)面活性更高。随着金刚石镀Ti温度的提高,Al/金刚石复合材料的热导率逐步下降。相比之下,700℃镀覆温度下所得金刚石表面镀层较薄,而且镀层与金刚石之间结合力较强,SPS烧结过程中金刚石与Al基体能够实现较为紧密的结合,因而复合材料热导率优于其它更高镀覆温度条件下所制备的Al/金刚石复合材料。