金刚石纳米粉引晶方法制备金刚石薄膜方法

利用金刚石纳米粉引晶法和常规研磨方法分别在单晶硅衬底上制备金刚石薄膜,并采用扫描电镜、激光拉曼方法对所制备样品进行表征,通过SEM和拉曼谱分析,与研磨法生长金刚石薄膜相比,利用金刚石纳米粉引晶方法可以大大提高金刚石薄膜的成核速度,生长速率达到2μm/h以上。对相同碳源浓度下生长的金刚石薄膜样品的SEM和拉曼谱分析,采用引晶法生长的金刚石薄膜质量明显高于研磨法。     

CVD金刚石涂层硬质合金工具表面预处理新技术

研究了利用(KOH K3(Fe(CN)6) H2O和H2SO4 H2O2)两种溶液浸蚀硬质合金基体，分别选择性刻蚀WC和Co的表面预处理过程．在浸蚀过的硬质合金基体上，用强电流直流伸展电弧等离子体CVD法沉积金刚石薄膜涂层．结果表明，两步混合处理法不仅可以有效地去除硬质合金基体表面的钴，而且还显著粗化硬质合金基体表面，提高了金刚石薄膜的质量和涂层的附着力．     

GT35钢结硬质合金材料镜面加工的试验研究

钢结硬质合金是一种组织结构特殊的难加工材料，难以获得超精和镜面加工表面质量。本文用三种方法对ＴＧ３５进行镜面加工试验研究，取得良好效果。传统研磨工艺宜采用高刚性研磨工具和金刚石研磨粉，以减轻对基体材料软硬组织的选择去除现象；以高刚度精密度床及专用装置的基础的ＥＬＩＤ磨削方法可获得良好的加工表面；固体磨料研磨方法以春无序研磨轨迹，在微量去除时可有效获得极低的表面粗糙度。     

溶胶-凝胶法在金刚石表面涂覆纳米TiO2薄膜

通过溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶,采用浸渍的方法在工业金刚石表面涂覆TiO2薄膜,扫描电镜和能谱分析结果表明,该方法可以在金刚石表面涂覆TiO2薄膜,薄膜将金刚石磨料包裹完全,红外光谱分析显示TiO2与基体金刚石表面形成稳定的Ti-O-C化学键．综合热分析对金刚石抗氧化性能检测结果为：涂膜金刚石较未涂膜金刚石抗氧化温度提高100℃。     

纯铁表面机械研磨Fe-Ni合金化方法的研究

纯铁表面采用高能喷丸机械研磨处理,并在样品罐中添加镍粉,经过100 min的处理,镍粉均匀镶嵌在纯铁基体,并形成约100 μm铁镍合金层,经600℃热处理后,合金化程度进一步增强.界面微观研究表明,表面机械研磨时存在显著的原子扩散,可以在金属表面获得一定厚度的合金层,适当的热处理会进一步增强合金化程度,是一种新的金属表面合金化方法.     

工程陶瓷研磨工艺研究

通过对工程陶瓷工件的离散磨料研磨和固结磨料研磨试验,分析了研磨方式、磨料粒度、浓度及结合剂种类、研磨压力、研磨速度、研磨时间等工艺参数对成品的形状精度、表面粗糙度、研磨效率的影响,分析其研磨机理,提出了研磨工程陶瓷的合理方法。     

氮化硅表面生长金刚石薄膜及其摩擦磨损性能研究

目的研究金刚石耐磨涂层的摩擦磨损性能,以提高工件的使用寿命.方法利用微波等离子体化学气相沉积技术在氮化硅陶瓷基体表面制备金刚石薄膜.采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪对不同参数的金刚石薄膜进行结构表征,利用球-盘式摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对薄膜的摩擦学性能进行研究.结果制备的金刚石薄膜表面粗糙度小,结合力良好;金刚石涂层有效降低了氮化硅表面的摩擦因数与磨损率,摩擦因数约为0.12~0.25.在微波功率8 k W、腔体气压6 k Pa、甲烷体积分数8%的参数下制得的涂层具有最低的摩擦因数(0.12)和磨损率(1.18×10-7mm3/(N·m)).结论在氮化硅基体表面沉积金刚石薄膜可以提高氮化硅材料的摩擦磨损性能,提高工件寿命.     

聚晶金刚石石研磨机理研究

通过PCD表面干研磨,湿研磨,纯湿研磨等对比试验,观察干研磨,湿研磨表面形貌,研究了PCDS材料研磨机理,试验结果表明,干研磨去除率远大于湿研磨去除率,并可使PCD表面达到镜面,湿研磨,印湿研磨不能使其达到镜面,干研磨时,材料的去除机理以热化学去除为主,基本不发生疲劳脆性去除,湿研磨时,材料去除机理以疲劳脆性去除为主,同时存在局部的热化学去除。     

混合轴承陶瓷球的锥形研磨加工工艺

采用锥形研磨法加工热等静压氮化硅(HIPSN)陶瓷球,分析了研磨压力、研磨转速以及研磨剂添加周期等研磨工艺参数与研磨效率的关系,研究如何提高金刚石研磨剂的利用率,降低研磨加工成本·研究表明,为了提高研磨效率、降低研磨成本,合理、稳定的研磨工艺应确定为:单球研磨压力6～8N;研磨转速450～800r/min;研磨剂的一次添加时间是60min左右·按照总结出的研磨工艺进行HIPSN陶瓷球的研磨加工,成品陶瓷球的表面粗糙度在0 01～0 02μm,球形误差在0 09～0 18μm范围内,完全满足使用要求·     

铜基底上外延生长金刚石薄膜的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论对铜上外延生长的金刚石薄膜的几何结构及其能量特征进行了计算,计算结果表明外延生长金刚石薄膜的几何参数与体金刚石的几何参数相似(特别是(111)面);在铜多晶基体的<111>方向更有利于金刚石薄膜的外延生长.     

离子轰击对金刚石核形成能影响的理论探讨

金刚石核化是制备金刚石薄膜的关键。目前,负偏压是增强金刚石核化最有效的方法。本工作着重计算了在负偏压增强金刚石核化的过程中,金刚石在离子对衬底表面进行轰击导致衬底表面产生微缺陷（凹坑）上成核的形成能,给出了金刚石的核化能,核化密度以及核化速率与凹坑密度的解析函数。结果表明金刚石的核化能随凹坑密度的增大而降低,从而导致核化密度及核化速率的提高,与文献中的实验结果相一致。分析和讨论了凹坑降低金刚石核形成能的原因。     

大面积金刚石膜的均匀沉积

研究了大面积金刚石膜沉积过程中的均匀性问题和金刚石膜质量的均匀性问题,研究了表明：用于生长金刚石的大面积磁旋转等离子体电弧是均匀的,能使气体混合均匀;金刚石膜在形核阶段是均匀的;金刚石膜在生长阶段是均匀的,有利于提高成膜几率;沉积后的金刚石膜的质量是均匀的,大面积磁控长通道等离子矩能生长均匀的金刚石膜,可用于金刚石膜的研究和工业生产。     

金刚石膜在偏压电场作用下的成核行为

探讨了用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在Si(100)衬底上加偏压电场和不加偏压电场情况下金刚石膜的成核行为.并经用原子力显微镜(AFM)分析,偏压电场对金刚石成核有促进作用.文章也分析了偏压电场所以能促进金刚石成核的机制.     

衬底负偏压热灯丝CVD金刚石薄膜在锥体上核化的研究

以ＣＨ４和Ｈ２为反应混合气体,用衬底负偏压热灯丝ＣＶＤ法在Ｓｉ（１００）面上制备金刚石膜,使用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）,Ｒａｍａｎ谱和Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）对在硅尖上的金刚石核化进行了研究,并着重讨论了沉积在硅尖上的金刚石颗粒的生长机理。     

金刚石膜磁阻效应

在F－S薄膜理论的基础上,考虑了晶格散射和杂质散射,通过求解驰豫近似下的Boltzmann方程,计算了P型单晶半导体金刚石膜（矩形）在球形能带下的电导率及考虑金刚石的轻空穴带、重穴穴带和分裂带为并联电阻模型时的磁阻,给出了磁阻和金刚石膜厚度,磁场强度、迁移率的关系。研究表明：金刚石的轻空穴带、重空穴带和分裂带对磁阻的影响不相同。厚膜的磁阻和块材的磁阻相差不大,磁阻和温度、磁场强度,迁移率有密切关系。     

自持金刚石厚膜上沉积N掺杂ZnO薄膜的生长及电学特性

采用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)两步生长法在自持化学气相沉积(CVD)金刚石厚膜的成核面上制备ZnO薄膜, 并研究了薄膜的生长特性和电学特性. 结果表明, 在基片温度为600 ℃时沉积得到的ZnO薄膜表面均匀, 取向较一致, 为c轴取向生长. 其载流子迁移率为3.79 cm²/(V·s).      

钢基底上预镀中间层沉积金刚石膜

利用表面预镀中间层在４５号钢上化学气相沉积（ＣＶＤ）得到了金刚石膜。钢基底表面金刚石涂层具有许多潜在应用价值，但直接在钢上沉积生长金刚石面临长的形核期，铁原子的触媒作用和热膨胀不匹配等严重问题。文中采用钢基底表面预镀中间层的方法，阻止碳向基底中扩散，增强膜基结合和抑制ＳＰ２杂化碳的沉积。分别研究了直接在钢基底上、表面预镀铜膜和表面预镀硅膜钢基底上热丝法沉积金刚石膜的工艺特点。通过ＳＥＭ、Ｒａｍａｎ谱和划痕法检验表明，钢基底表面预镀硅膜作为中间层，是一种在钢上沉积金刚石膜的有效方法。     

Valance electron structure of carbide-diamond interface and catalytic mechanism for diamond synthesis under high-pressure and high-temperature

The metallic films surrounding a synthetic diamond formed under high-pressure and high-temperature (HPHT) in the presence of Fe-based and Ni-based catalysts were studied by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). It was showed that the carbide was the primary carbon source for the nucleation and growth of diamond. Based on the EET (empirical electron theory in solid and molecules) theory, the valence electron structure of interface between carbide (Fe₃C, Ni₃C, (Fe, Ni)₃C) and diamond was calculated using the bonding length difference (BLD) method. The boundary criterion of Thomas-Fermi-Dirac-Cheng (TFDC): “the electron density being equal on the contacting surfaces of atoms” was applied to analyze the valence structure of carbide-diamond interface. The result based on the calculation valance electron structure is in good accordance with the experimental result. This study is very helpful to reveal the catalytic mechanism of diamond nucleation and growth and design the new catalyst for diamond synthesis.     

CVD金刚石涂层附着性能研究

采用微波等离子体CVD（MPCVD）法在YG6硬质合金基体表面沉积金刚石涂层，在金刚石的形核和生长阶段分别采用不同的沉积条件，研究了分步沉积工艺对金刚石涂层形核，质量及其附着性能的影响，结果表明：采用分步优化的沉积工艺，可明显改善金刚石涂层与刀具基体之间的附着性能，这主要是由于基体表面形核密度的提高，增大了涂层与基体之间的实际接触面积。