纳米金刚石的STM观测及其导电机理

用IPC-205B型扫描隧道显微镜（STM）获得了纳米金刚石的三维表面形貌图和扫描隧道谱（STS）．把绝缘体金刚石纳米化处理后,在一定的偏压下,获得了纳米金刚石的STM三维形貌图,观测了纳米金刚石表面形貌微观结构,测得了纳米金刚石的扫描隧道谱,估算出纳米金刚石的能隙宽度,并对纳米金刚石隧道谱和导电机理进行了分析．STM／STS实验不仅较好地解释了纳米金刚石导电性能的谱学机理,拓展了STM的应用领域,而且还可以作为绝缘材料纳米化处理后纳米晶粒结构及其能谱特征分析的重要研究手段．     

CVD金刚石涂层刀具附着力的研究

以压痕法涂层破碎时的负荷来评估附着力,采用稀盐酸对衬底进行表面处理,在ＣＶＤ沉积过程中添加适量粘结促进剂以压抑金属钴的催化墨化作用,沉积合适的厚度,可在硬质合金衬底上得到高附着力的金刚石涂层刀具．用该刀具对含碳化硅颗粒的铝基复合材料进行切削试验,得到了满意的结果．     

含氢类金刚石碳膜的拉曼光谱洛伦兹分解

利用射频等离子体增强化学气相沉积(rf PECVD)工艺在不锈钢基底上制备a-C:H膜,利用激光Raman光谱表征所沉积碳膜的微观结构,特别是通过对拉曼谱图进行洛伦兹分解来评价所沉积碳膜的sp3含量,分析了沉积电压和过渡层对a-C:H膜生长过程及膜中sp3含量的影响.结果表明,利用拉曼光谱的洛伦兹分解能够有效分析a-C:H的结构特性,碳膜沉积过程中沉积电压和过渡层对a-C:H膜的生长均具有重要影响.在本实验条件下,以Ti/TiN/TiC为过渡层沉积电压为2500 V时所制备的a-C:H膜中的sp3含量最高.     

凹小圆弧金刚石砂轮电火花修整试验研究

多槽凹小圆弧成形砂轮难以高精度、高效率修整的问题严重限制了其在精密磨削的应用.本文阐述了成形电极电火花修整凹小圆弧成形砂轮的原理，通过单因素试验研究设计出最佳加工参数组合，利用高精度车刀装置修整了紫铜电极车成砂轮对应的V形槽轮廓形状后进行逐级减能的电火花修整多槽凹小圆弧成形砂轮研究，完成了2 500#粒度和1 000#粒度成形金刚石砂轮修整验证，并磨削了石墨片试件进行检测.试验结果表明该方法在较高效率下控制了砂轮表面质量与轮廓精度，具有一定指导作用.     

温度对Ni-Cr-P/金刚石烧结体组织和性能的影响

以金刚石和Ni-Cr-P预合金粉末作为磨料和合金钎料，采用钎焊工艺制备Ni-Cr-P/金刚石复合烧结体. 研究不同钎焊温度对Ni-Cr-P/金刚石烧结体的界面及磨削性能的影响. 利用差热分析仪（DTA）表征Ni-Cr-P合金的熔化特性，扫描电镜（SEM）观察Ni-Cr-P合金对金刚石的润湿效果及界面结构，XPS分析金刚石表面与合金的成键情况. 结果表明，钎焊温度为940 ℃时，金刚石表面部分碳元素向液态钎料中迁移形成Cr—C键，在金刚石表面生成一层致密的Cr3C2，有效改善了Ni-Cr-P合金对金刚石表面的润湿性. 940 ℃钎焊后金刚石单颗粒抗压强度为36.83 N，钎焊磨头的磨削比为64.2，相比于850 ℃钎焊时分别提高了18.27%和72.58%.     

铬中间层厚度对铜/金刚石界面热导的影响

Cu/diamond复合材料由于具有较高的热导率和可调控的热膨胀系数，已成为电子封装热管理材料的研究热点。但是，通常情况下Cu与diamond之间的润湿性较差，且二者之间不发生化学反应，因此无法形成较强的界面结合，使得金刚石的导热潜能不能充分发挥。界面热导（h）对于Cu/diamond复合材料获得高导热性能起着决定性作用。通过金刚石表面金属化或金属基体合金化的方法加入碳化物形成元素，可以改善Cu与diamond的界面结合，同时有效调节Cu与diamond的声学性能失配，提高Cu/diamond复合材料的导热性能。本文采用磁控溅射法制备具有不同纳米厚度（5~150 nm）Cr中间层的Cu/Cr/diamond样品，利用时域热反射技术实验测量Cu与diamond的h值，分析Cr中间层厚度对Cu与diamond的h值的影响。研究结果表明，在Cu和diamond之间加入Cr中间层，能够解决Cu与diamond不润湿的问题，改善界面两侧材料的声学性能失配，从而有效提高Cu与diamond的h值。当添加5~150 nm厚度的Cr中间层时，Cu与diamond的h值比未添加Cr中间层时提高11%~374 %；当Cr中间层厚度为5 nm时，Cu与diamond的h最大值为270 MW?m?2?K?1。当Cr中间层厚度逐渐减小时，Cr层内的热载流子由电子主导向声子主导转变，利用Cr中间层的声子热传导途径，可以有效提升金属Cu与非金属金刚石之间的热传导效率。将Cr中间层厚度减小到21 nm以内，可以显著提高Cu与diamond之间的h值。本研究提供了一种调控金属/非金属异质界面热导的方法，并为Cu/diamond复合材料的界面设计提供理论参考。