CVD金刚石膜中的缺陷

研究了利用直流电弧等离子体喷射(DC Arc Plasma Jet)制备的大面积金刚石膜中的缺陷问题.研究表明:金刚石膜中的缺陷包括表面缺陷、晶内缺陷和晶界缺陷,以及由于内应力产生的金刚石膜宏观和微观裂纹.金刚石膜中的缺陷与制备工艺参数有着密切关系.     

离子束轰击法金刚石薄膜抛光

本文采用氩离子束轰击法，对不同晶体学表面形貌的ＣＶＤ金刚石膜进行抛光处理。结果表明，对不同表面开貌的金刚石膜，应合理选择离子束轰击入射角，提高离子束加速电压有利于提高抛光效率，（１００）择优生长的金刚石膜最容易得到高的表面平整度。     

Ni-Ti-Hf合金薄膜的制备与微结构分析

采用室温磁控溅射法在涂覆有氮化硅膜的硅片上制备Ni-Ti-Hf合金薄膜,使用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了制备工艺和退火处理对薄膜形貌和结构的影响.结果表明,室温溅射所得薄膜为富(Ti+Hf)的非晶态,呈柱状生长方式.薄膜厚度随溅射做功呈良好递增关系.溅射态薄膜表面不平整,有明显起伏、裂纹及孔洞等缺陷,致密性较差;退火处理使薄膜发生结晶转变,无裂纹及孔洞等缺陷,致密性大大改善.随Hf含量增加,马氏体相变程度增大、晶格畸变增加.     

一种长波红外宽光谱长波通滤光片的优化设计

长波红外宽光谱长波通滤光片是光谱成像技术中重要的光学元件。论述了设计长波红外宽光谱长波通滤光片的设计原则和方法,并对这种长波红外宽光谱长波通滤光片优化设计进行了研究。根据等效折射率理论,以周期性对称膜系为基础,使用压缩透射区内波纹幅度的部分膜层优化方法,设计了满足性能指标要求的长波红外长波通滤光片。经过优化,所设计的长波红外宽光谱长波通滤光片,高透射波段内平均透射率大于90%,最低透射率高于85%;截止波段内平均透射率小于1%,最高透射率低于5%。研究表明,用部分膜层优化方法设计的膜系,膜层结构简单,有利于膜层厚度的监控,既能克服全自动优化方法给工艺上带来的困难,又弥补了解析法设计膜系时不能调整光谱特性的不足。     

无缝钢管产品水压实验爆裂原因分析

对无缝钢管产品水压实验过程中发生的9例典型爆裂事故产生原因进行了宏观和微观综合分析.结果表明:引发钢管产品水压实验爆裂均与管体局部存在某种缺陷有关.连铸坯缺陷包括表面裂纹、表面存在保护渣和增碳、表面渗铜、中心偏析和内部夹杂物偏聚等;轧管缺陷包括表面划伤、壁厚不均和偏薄等;管加工缺陷包括表面淬火裂纹、热处理组织异常、屈服强度偏低、管端螺纹加工精度差等.针对分析结果,提出了改进措施.     

氧化锡锑隔热膜影响因素拟合关系

在不同氧化锡锑(ATO)粉体掺量、树脂黏度和提拉速率下,测试玻璃基涂层隔热性能,通过直观的透射率曲线反映出不同因素与隔热透射率的曲线关系并拟合数据。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察测试膜厚以及由于重力表面张力粗糙度的三层膜结构图。结果表明:随着ATO含量的增加,红外区和可见光区的透射率与含量呈线性关系,斜率比分别为1.27和0.14;不同黏度的氟碳(FC)树脂样品,溶剂的增加量与平均透射率呈二次方程式关系;随着提拉速率的增加,膜厚不断增加,平均膜厚与提拉速率呈幂指数曲线关系。     

金属银膜复合亚波长矩形孔阵列的增强透射

金属纳米结构由于表面等离激元(Surface Plasmons, SPs)的激发,能够将自由空间的光辐射能量有效耦合到高度受限的表面模式,从而在金属表面纳米尺度范围内形成极大增强的局域场,对宽频带光的收集与激发具有重要意义.为实现金属纳米结构的宽频带高透射率,本文设计了一种复合矩形孔洞式金属微纳结构,并应用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)研究了该结构的透射特性.结果表明,与单孔洞阵列相比,该复合孔洞式结构具有光场增强及可调节性等诸多优势,且在透射光谱中可产生多个透射峰.矩形孔洞长度与宽度是影响光透射的主要因素:随着矩形孔洞宽度b的增大,该结构的最大透射率由中心波长526 nm对应的79.7%增大到中心波长为611 nm时对应的88.3%,透射带宽与透射率均有所提高;而矩形孔长度a的变化则会产生奇特的多峰值现象,透射率最高达到93%,透射峰的半高宽最大为354 nm.此外,本文还讨论了中心方孔的边长对该结构阵列透射特性的影响.该研究结果对增强光学透射理论研究的进展以及在新型光学传感器、滤波器、光学透明电极等领域的应用发展有一定的指导意义及应用价值.     

大面积CVD金刚石膜的热铁板抛光

研制成功国内第1台大面积CVD金刚石膜热铁板抛光机,它可以在10^-3pa真空条件下,加热到1100℃;抛光台可以在0－10r/min间实现无级调速,一次完成3片φ110mm的金刚石膜的抛光,金刚石膜在980℃,2h抛光的结果表明该装置有良好的抛光效果。金刚石膜在980℃抛光不同时间的Raman谱表明,金刚石热铁板抛光是金刚石石墨化和C原子不断扩散的过程。     

化学机械抛光中抛光垫作用分析

化学机械抛光（chemical mechanical polishing／planarization,CMP）能够提供高级别的整体平面度和局部平面度而成为集成电路（integrated circuit,IC）中起重要作用的一门技术．抛光垫是CMP性能的主要影响因素．这里建立了一个初步的二维流动模型以考虑抛光垫的弹性、孔隙参数、粗糙度以及晶片形状等因素对抛光液流动性能的影响,并通过数值模拟得出了它们对压力分布和膜厚等的作用．结果表明：由于抛光垫的变形和多孔性,承载能力将有所下降,膜厚增大,从而有利于抛光液中粒子和磨屑的带出．晶片表面曲率的变化对压力和膜厚的作用也很明显,全膜条件粗糙度的存在将引起流体压力的波动．研究为设计CMP中合适的抛光垫参数提供了初步的理论依据．     

直流电弧等离体喷射CVD金刚石生长面的浸润性研究

为了开展CVD金刚石生长面的浸润性研究,采用直流电弧等离体喷射技术,制备了纳米金刚石自支撑膜、微米金刚石自支撑膜以及毫米单晶金刚石.结果发现：对于相同的金刚石生长表面,接触角按甘油、饱和葡萄糖水溶液、饱和NaCl水溶液和蒸馏水的顺序逐渐增大,表明所制备金刚石的表面对各液体的浸润性逐渐变差;而对于同种滴液,接触角在不同的金刚石表面表现出不同的大小,说明不同的CVD金刚石对于同种液体具有不同的浸润性.而表面能的计算结果表明纳米金刚石自支撑膜生长面的表面能最高,其次是微米自支撑金刚石膜,而单晶金刚石的表面能最小.     

Polishing technology of surface for diamond film using the method of laser ablation

Conclusion Good unity in thickness and a smooth surface of diamond film are obtained by using the methods of laser ablation and machine grind to the surface of diamond film. Compared with the machine polishing method, the polishing rate increased by over 10 times. After laser ablation and machine polishing, the thickness change and the roughness of a diamond film with 400 μm thickness and 1 cm² area are 10–15 μm and 0.05 μm, and this film is basically suitable to using in electronics.     

工程陶瓷小孔激光加工

实验研究几种陶瓷材料小孔激光加工的特性，提出改善表面质量和减少加工裂纹的合理工艺参数及消除已加工表面缺陷的两种激光复合加工工艺方法。     

晶体镍中氦泡生长的分子动力学模拟

利用分子动力学方法模拟了面心立方金属镍中氦泡的膨胀和融合过程。通过原子分布示意图、径向分布函数等方面的分析研究发现,在温度较低时,随时间的演化,原相隔五层镍原子的两氦泡逐渐聚拢,同时周围出现大量空位、间隙原子、位错等缺陷结构;两氦泡最终连为一体,氦泡周围的镍原子构成一菱形位错区域。温度较高时,两氦泡融合速度加快,融合区域增大,这对于研究材料中的杂质、缺陷、孔洞、裂纹的扩展、贯通机理具有重要意思。     

改进310奥氏体不锈钢长期时效后的组织与性能

借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及高温、室温拉伸和硬度测试研究了实验室研发的改进310奥氏体不锈钢在700℃长期时效后的组织与性能.700℃时效1000 h后,实验钢在晶界和晶内析出了大量(Cr,Fe,Mo)23C6、(Cr,Fe)23C6、σ相和少量的χ相.析出相对实验钢的室温力学性能有明显的强化作用.强度增加,硬度升高20 Hv,同时延伸率仍保持在30%以上.高温下,析出强化效应减弱,延伸率轻微下降.通过断口表面和剖面观察发现,时效1000 h后,实验钢的高温拉伸断口为韧性断裂,未观察到裂纹和孔洞;而室温拉伸断口为脆性断裂,断口附近则观察到σ相中出现裂纹和孔洞.从σ相的脆-韧转变和实验钢基体的室温和高温强度的不同,讨论了在室温拉伸过程中产生裂纹和孔洞的原因,以及时效对室温和高温力学行为的不同影响.     

Method of as-cast crack prediction within solidified layer

Based on the numerical simulation of solidification of castings, a thermal stress formula and a thermal crack initiation criterion are proposed. Using these formulas, cast steel wheels with a diameter of 800 mm and aluminum alloy electromagnetic casting (EMC) slabs with a size of 1300 mm × 480 mm are employed to testify the positions of cracks through conventional thermal elastic-plastic analyses and low magnifying structure observations. The results show that the numerical prediction of cracks agrees with the measured results, and the cracks do not necessarily occur on the defects such as shrinkage holes (wheel) and porosity (EMC slab). It is also found that surface temperature control is an effective means to avoid the crack formation.     

低粗糙度金刚石薄膜的制备及其光学性能的表征

采用热丝化学气相沉积（HFCVD）方法,在反应气压、衬底温度一定的情况下,通过改变碳源浓度以制备低粗糙度金刚石薄膜.扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）测试结果表明,随着碳源浓度适当增加（从2％增加到3％）,金刚石薄膜表面晶粒尺寸减小到纳米量级,平均粗糙度从45 nm降低到21 nm,同时光学透过率下降.椭圆偏振光谱拟合结果显示,随着碳源浓度的增加,薄膜折射率n稍有偏离理想值.拉曼散射光谱显示随着碳源浓度的增加,薄膜中非金刚石相含量增加,一定程度上影响了薄膜的光学质量.结果表明,在表面粗糙度相差不大的情况下,薄膜的质量决定了其光学性质.     

工程陶瓷镜面加工的研磨与抛光技术

应用高速研磨和抛光新技术进行工程陶瓷镜面加工，大量实验表明，将散粒磨料改为固结磨料研磨可提高生产率、降低加工成本并改善表面质量，此外，还探讨了高速抛光的机理。     

广布损伤裂纹间干涉效应及数值分析

进行了三种开裂模式无钉载平板的广布损伤裂纹扩展试验,研究发现裂纹间的干涉作用明显促进了裂纹的扩展,多裂纹情况下的裂纹扩展速率远大于单裂纹。同时,利用FRANC2D/L计算和分析了单裂纹、多孔相邻裂纹、多孔不相邻裂纹和多孔等长裂纹等四种开裂模式的裂纹扩展行为及应力强度因子分布。结果表明,裂纹扩展初始阶段主要受孔自身应力集中影响,裂纹间的干涉作用弱;随着裂纹扩展到一定长度时,裂纹间的干涉作用显著增大,且随着裂纹间韧带长度的减小而快速增加,与试验结果一致。