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。     

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...     

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/硅复合材料的制备和导热性能

为探索新型热沉用散热材料,采用高温高压方法烧结制备了金刚石/硅复合材料,并研究了金刚石大小粒度混粉、金刚石含量、渗硅工艺以及金刚石表面镀钛对复合材料的致密度和导热性能的影响.结果表明:在大粒度金刚石粉中掺入小粒度金刚石粉、渗硅和金刚石表面镀钛处理都可提高金刚石/硅复合材料的致密度和热导率;随着金刚石含量增大,复合材料热导率提高;其中75/63μm镀钛金刚石颗粒与40/7μm金刚石颗粒的混粉,当混粉质量分数为95%时,在4～5GPa、1400℃高温高压渗硅烧结,金刚石/硅复合材料的热导率可高达468.3W·m^-1·K^-1.     

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.     

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。     

高温氧化协同原位掺硼提升金刚石薄膜的亲水性

用H₂、CH₄和B₂H₆气体作为气源,采用热丝化学气相沉积技术在单晶硅衬底上分别制备纯金刚石膜和含硼金刚石薄膜,然后在600~800℃高温氧化。通过扫描电镜、拉曼光谱及X射线衍射仪对金刚石膜层的形貌和成分进行表征,用常温接触角测试仪对其亲水性进行表征,研究高温氧化协同原位掺硼对金刚石薄膜亲水性的影响。结果表明,随高温氧化温度升高,膜层逐渐被刻蚀至出现微孔形貌,其中纯金刚石膜层在700℃下氧化后,接触角从68.1°降低至21.5°,膜层亲水性提高。随掺硼浓度提高,微孔逐渐消失,在V(H2):V(CH₄):V(B₂H₆)=97:3:0.4条件下制备的掺硼金刚石膜,并在800℃氧化处理后,具有最小接触角14.1°。在原位掺硼和高温氧化的协同作用下,膜层成分发生改变,同时金刚石完美构型出现缺陷,微孔形貌使金刚石膜层的表面能增大,从而有效提高金刚石薄膜的亲水性。     

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。     

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。     

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。     

烧结助剂和工艺对BeO陶瓷密度和热导率的影响

研究了TiO2、MgO、Fe2O3等不同烧结助剂、烧结温度及保温时间对BeO陶瓷的密度和热导率的影响,结果表明:添加Fe2O3和MgO的试样具有最高的密度(2.799 g/cm-3)和最高的热导率(181.6 W·m-1·K-1);同时在相同的保温时间下,其密度和热导率随烧结温度升高而增大;在相同的烧结温度下,其密度和热导率随保温时间延长而增大,但是增量比较小.运用黄培云的粉末烧结综合作用理论方程验证BeO烧结坯密度和烧结温度之间的对应关系,并从显微组织和理论上解释影响热导率的原因.     

内置高导C/C材料的疏导式热防护结构防热效果

本文建立了内置高导C/C材料的疏导式热防护结构原理模型,通过实验的方法给出了高导C/C材料与耐热三维编织C/C材料间的接触热阻,并利用数值仿真针对影响结构热防护效果的若干关键参数进行了参数影响研究.研究结果表明:减小耐热层厚度是一种降低驻点温度的有效方法,但是必须同时考虑由此引起的强度问题;界面接触热阻对热防护效果影响很大,必须通过工艺处理降低界面热阻才能实现有效的热防护.     

碳化硼(B4C)热导率和膨胀系数及其影响因素分析

热应力是碳化硼芯块在核反应堆使用中破裂的重要原因之一.作者通过检索大量的有关碳化硼热导率和热膨胀系数的文献,搜集了许多经验公式和数据,并与本研究实测值进行对比和分析,得出了一些公式和结果.     

Synthesis of gadolinium aluminate thin film by ion beam sputtering sequential deposition

Sequentially deposited by thin film synthesis consisted of multilayer precursor film deposition and thermal treatment. It is especially useful in complex-ingredient or precise stoichoimetric controlling thin film synthesis. Gadolinium aluminate,a new good candidate system for many luminescence usages other than laser crystals,scintillation crystals,phosphors,contains many phases,such as Gd4Al2O9(GAM) ,GdAlO3(GAP) ,Gd3Al5O12(GAG) ,so precise stoichoimetry of the amorphous ingredient layers is very important to the final single phase film synthesis. In our work,Gd2O3 and Al amorphous layers(ingredients for gadolinium aluminate film) were deposited in a certain sequence on MgO(100) and Si(100) substrate by IM100(an ion beam sputtering instrument) . The multi-amorphous-layered precursor was annealed with two-step thermal treatment(diffusion at a low temperature and then crystallization at a high temperature) . The XRD(X-ray diffraction pattern) ,SEM(scanning electron microscope second electron image) and AES(Auger electron spectroscopy depth profiles) analyses were used to detect the film microstructures and properties. The analyses results showed that ion beam sputtering deposition could control ingredient stoichoimetric ratio by an in site depositing thickness measurement. During the two-step thermal treatment,diffusion at a low temperature would cost a rather long time to make the amorphous precursor film uniform(more than 120 h) ,and the suitable diffusion temperature should be around 400 oC. The crystallization temperature should be decided by the gadolinium aluminate phase types and cost rather less time(about 4 h) . The stable phases GAP and GAM should be annealed at 1300 oC or higher temperatures,but the metastable phase GAG should just be annealed at around 1100 °C.     

氧氮分析仪的热导检测器及热敏元件选择

讨论了金属中氧氮分析仪所用热导检测器及其核心热敏元件的选择。基于NTC热敏电阻阻值大,所需桥流小,且元件采用惰气保护密闭封装,能够抵御恶劣的环境条件,很好地保持热导检测器测量电桥的对称性、稳定性,具有应用灵活、简单的特点,选择NTC热敏电阻作为热导检测器的热敏元件,并应用于金属中氧氮分析仪,其线性和灵敏度均符合仪器使用和分析要求。采用NTC热敏电阻作为热敏元件、选择扩散型热导池结构研制的热导检测器应用于ON-2008氧氮分析仪中。分别采用高含量和低含量氮的标准物质对仪器的高氮和低氮两个测量通道的线性和精密     

载荷对接触热导影响的实验研究

接触界面热导是工程热设计中的一个重要参数，目前国内外普遍采用稳态法进行测量，但该法不能测试大塑性变形下的接触热导．在许多工程应用如双辊连续铸轧中，材料发生大应变塑性变形，其变形率达到50％以上．本文利用瞬态法对大变形条件下的接触热导进行了测试，测试结果表明当接触压力远远超过接触试样中硬度较小的试样的屈服极限以后接触热导变化趋于平缓，接触热导值相对于小压力条件有显著提高。