单晶金刚石膜与多晶金刚石膜的制备工艺及性能

本文主要介绍了用微波等离子体化学气相沉积法(以下简称MP CVD法)以甲醇-氢气混合气和丙酮-氢气混合气为源气体,分别以单晶硅的(111)面和人造金刚石的(100)面为衬底材料,制备出了面积为20mm×20mm厚为10μm的多晶金刚石膜和面积为1.0mm×1.0mm厚为5μm的单晶金刚石膜。通过试验发现,源气体配比和衬底温度对薄膜质量起决定性作用。另外,衬底在反应腔中的位置对薄膜的生成也有很大影响。单晶金刚石膜制备过程中衬底金刚石的晶体取向与金刚石薄膜的生长及质量有密切的关系。在金刚石的(100),(110)和(111)面上分别获得了单晶金刚石膜和金刚石多晶粒子。选用扫描电镜、显微激光拉曼、反射电子衍射对多晶金刚石膜及单晶金刚石膜的性能进行了测试。     

类金刚石膜结构的红外分析

采用直流－射频等离子化学气相沉积方法制备出类金刚石薄膜,用Ｆｏｕｒｉｅｒ秀昨吸收谱对类金刚石膜的结构进行了研究,类金刚石膜中大部分碳原子以ｓｐ＾３组态存在,结合在膜中的氮原子与碳原子之间可形成ｓｐ＾３Ｃ－ＣＨ２,ｓｐ＾３Ｃ－ＣＨ３和ｓｐ＾２Ｃ－ＣＨ２基,其含量以ｓｐ＾３Ｃ－ＣＨ２,增加Ａｒ气分压与提高极板负偏压对类金刚石膜结构产生的影响,是相似的,增大极板负偏压或Ａｒ气的含量将减小类金刚石膜中ｓｐ     

a—C：H（N）类金刚石薄膜的结构及内应力分析

采用射频等离子增强化学气相沉积法制备出a－C：H（N）类金刚石薄膜，用X射线光电子能普、红外吸收光谱和慢正电子湮灭谱研究了薄膜的结构，用弯曲法测定了薄膜的内应力。随着混合气体中N2的含量从0增加到75％，薄膜中N量可增加到9．09％（摩尔分数），N原子与C原子以C－N，C＝N和C≡N键的形式结合，薄膜中的缺陷密度随含N量而增加，而薄膜的内应力则随着薄膜中N含量的增加而单调降低。     

液相沉积类金刚石膜的结构与性能研究

探讨了液相沉积法制备类金刚石的新工艺,并采用XPS,Raman光谱和SEM等对所得膜的结构进行表征,证实所得的是类金刚石膜。液相沉积得到的类金刚石膜与钛合金基材之间具有较强的结合强度,并具有较低的摩擦系数和一定的耐磨损能力。     

a-C∶H(N)类金刚石薄膜的结构及内应力分析

采用射频等离子增强化学气相沉积法制备出a-C∶H(N)类金刚石薄膜, 用X射线光电子能谱、红外吸收谱和慢正电子湮灭谱研究了薄膜的结构, 用弯曲法测定了薄膜的内应力. 随着混合气体中N2的含量从0增加到75%, 薄膜中含N量可增加到9.09%(摩尔分数), N原子与C 原子以―C-N, CN和C≡N键的形式结合. 薄膜中的缺陷密度随含N量而增加, 而薄膜的内应力则随着薄膜中N含量的增加而单调降低.     

热丝CVD法高速生长金刚石膜研究

使用热丝ＣＶＤ研究了碳源种类，氧气含量，灯丝温度，基底与灯丝间距离及异常辉光放电等对金刚石膜生长速度的影响，在此研究的基础上，优化工艺参数，使热丝ＣＶＤ法生长金刚石膜的速度提高到２０μｍ／ｈ。     

硬质合金刀具类金刚石涂层的摩擦磨损性能

以等离子体化学气相沉积技术在硬质合金刀具表面制备了类金刚石(DLC)涂层.研究了DLC涂层刀具和无涂层刀具的硬度,不同载荷、不同转速下两种刀具的摩擦磨损性能,以及在水润滑和油润滑条件下DLC涂层刀具的滑动摩擦行为.结果表明,DLC涂层刀具的平均硬度为2 099.9 HV,比无涂层刀具提高了48.3%;DLC涂层刀具的摩擦因数明显低于无涂层刀具,其磨损率随着载荷的增加而增大,随转速的增大而减小;油润滑比水润滑能更有效减缓摩擦作用.     

微波等离子体化学气相沉积工艺对透明金刚石膜质量的影响

在自制的２４５０ＭＨｚ／５ｋＷ不锈钢谐振空型微波等离子体学气相沉积装置中研究了基片预处理和工艺参数对微波等离子体化学气相沉积金刚石膜质量的影响,研究了提高成核密度和沉积速率的方法,用ＳＥＭ,ＸＲＤ,ＦＴＩＲ,Ｒａｍａｎ和ＡＦＭ分析了金刚石膜的质量,结果表明：用纳米金刚石粉研磨单晶基片,在沉积气压６．０ｋＰａ,ＣＨ４／Ｈ２的体积流量比为０．７５％时,可 出红外透光率达６８％,表面粗糙度为１１４．１０     

金刚石膜的制备和高取向生长

金刚石膜是最近世界上研究最广泛的材料之一。在本文中，简要介绍了低压化学气相沉积金刚石薄膜的合成技术及高取向生长，并对存在的一些问题进行了分析和讨论。     

纳米压痕法研究金刚石薄膜的力学性能

用热丝化学气相沉积法在硅基体上制备了大面积硼掺杂金刚石薄膜,硼的浓度大约为2×10~(20)/cm3。利用纳米压痕仪及其附件研究了薄膜和纳米划擦有关的力学性能。结果表明:薄膜具有较高的硬度,平均硬度约为30GPa,弹性模量约为419GPa;薄膜与基体的结合强度较高,薄膜发生剥落的第一次破坏力大约是4N。比较而言,薄膜中心区域的硬度高于边缘,结合强度则相反。     

气相沉积BN膜的性能及形成机制的研究

用射频等离子体辅助化学气相沉积技术制备了ＢＮ膜,对以Ａｒ＋１０％Ｈ２（体系分数）,Ｈ２和Ｎ２气为载气沉积的膜,进行了ＦＴＩＲ,ＴＥＭ,ＳＥＭ等分析,比较了不同载气下膜层的立方氮化硼含量,膜基结合力,膜层残余应力,硬度和耐磨性,对立方氮化硼的形成机制进行了探讨。     

DC—PCVD法快速制备Si3N4薄膜

采用ＤＣ－ＰＣＶＤ方法，控制工艺参数，在ＧＣｒ１５钢试样上获得４０μｍ厚的，以Ｓｉ３Ｎ４为主要成分的非晶态绝缘薄膜，沉积速率约为３７Ａ／ｓ，讨论了沉积速率高的原因。     

高温热处理温度对PAN基碳纤维结构和力学性能的影响

考察了热处理温度对ＰＡＮ基碳纤维结构和力学性能的影响，为进一步提高碳纤维的力学性能提供了理论依据。     

超级活性炭的制备和结构及其性能研究进展

超级活性炭是一种新型高效吸附功能材料,由于它具有比表面积高、微孔分布集中且吸附性能优良等优点,正越来越广泛地受到重视并在许多领域推广应用．概述了超级活性炭的制备、结构及其性能研究进展．     

固化剂添加量对酚醛树脂基球形活性炭结构与性能的影响

通过发迹线型酚醛树在化剂的添加量,解决了本征酚醛树脂基球形炭深度活化时出现“壳核结构”的问题,研究结果表明,固化剂添加量为１７．６％,酚醛树脂基球形活性炭吸附性能与机械强度的综合性能最佳。此类酚醛树脂基示形炭可以深度活化,得到比表面积为１３３２ｍ＾２／ｇ的球形活性炭,但其孔结构仍以微孔为主。     

碳纤维直径对结构和性能的影响

借助于光学显微镜、扫描电镜和单丝的机械、电性能测试,探讨了PAN原丝直径对预氧丝和碳纤维模截面结构、碳纤维抗张强度、电阻率的影响。结果表明:预氧丝的芯直径随丝的直径增大而增大;粗碳纤维的结构不均匀性比细纤维严重,且在较粗的碳纤维横截面上会出现中空。在一束碳纤维中,随着纤维直径增大,单丝抗张强度下降,电阻率上升。