超细晶粒金刚石涂层钻头的制备与实验

以钻头为例，根据其复杂形状衬底的特点，研究了一种新的化学预处理方法，并在传统化学气相沉积(CVD)工艺的基础上发展了一种新的CVD分阶段沉积法．实验以氢气和丙酮为原料，采用电子增强热丝CVD法在复杂形状硬质合金(WC-Co)钻头最外表面复合涂覆一层超细晶粒金刚石薄膜，并对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行了钻削实验．结果表明，所制备的超细晶粒金刚石涂层薄膜表面光滑，晶粒尺寸细小，涂层质量良好．提高和改善了涂层刀具的耐用度和切削性能．     

高质透明ZnO/ 金刚石异质结的制备

介绍一种高质透明异质结的表征与制备方法. 该异质结首先在金刚石单晶表面制备出p型金刚石单晶薄膜, 然后在其上制备高取向ZnO薄膜, 构成n型区. 系统测试结果表明, 当p\|n结正向偏压达到2.5 V时, 电流密度为109 A/m2, 启动电压为0.72 V, 与期待值一致. 良好的整流特性以及在可见光范围内的透明特性在该元件中得以实现.      

复合金刚石薄膜的介电特性

利用热丝大面积金刚石薄膜气相合成（CVD）装备制备了复合金刚石薄膜，并对其表面和断面分别进行了扫描电镜（SEM），原子力显微镜（AFM）和Raman光谱表征，研究了该复合结构的介电性能，利用共振电路测量了高频下薄膜的介质损耗与频率的关系，结果表明，复合结构由普通多晶金刚石薄膜和纳米金刚石薄膜组成，薄膜的表层结构体现了纳 米金刚石的特征，复合金刚石薄膜不仅具有表面光滑的优点，介电性能也接近于常规的多晶金刚石薄膜，是一种较好的电子材料，可应用于金刚石薄膜半导体器件的制备。     

金刚石薄膜的制备及其性能研究概述

金刚石薄膜是工业界继高温超导材料之后的又一研究热点，近年来的研究工作已经取得了重大进展。文章对国内外学者在金刚石薄膜的制备、特性、生长机理以及摩擦特性等方面的研究进行了综合论述，以推动国内外金刚石薄膜基础研究和应用的发展，并提出要重视金刚石薄膜在摩擦学领域中的应用研究，使之为人类社会带来巨大的经济效益。     

放电电流对热阴极等离子体化学气相沉积金刚石膜影响

建立了快速沉积高品质金刚石膜的热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积新方法. 相对于常规冷阴极辉光放电而言,热阴极辉光放电是一种新型放电形式,具有许多新的特性,其中重要一点是具有较高的放电电流(6.0～10.0 A). 较高的放电电流既是热阴极辉光放电本身的突出特点,同时对于化学气相沉积金刚石膜工艺也产生重要影响. 实验研究了放电电流于金刚石膜沉积速率、表面形貌和热导率的影响,发现由于放电电流影响辉光放电的等离子体区和阳极区,进而对金刚石膜的沉积速率和品质有很大影响. 特别是通过放电电流的提高,可以有效地提高金刚石膜的品质,这对于制备优质金刚石膜产品有重大意义.     

合成金刚石薄膜生长工艺的研究

采用一种快速生长金刚石薄膜的直流等离子体弧焰合成法，进行生长金刚石薄膜的实验。讨论了生长金刚石薄膜时各种工艺条件对成膜形态的影响。ＳＥＭ照片与拉曼光谱分析表明，在工艺条件合适时，可快速生长金刚石薄膜。     

CVD金刚石涂层刀具在石墨加工中的应用

CVD金刚石涂层是一种新型材料,相比于硬质合金具有更高的切削性能,适用于有色金属和非金属材料的切削加工.本文利用CVD金刚石涂层刀具和硬质合金刀具对石墨进行切削试验,将两种刀具寿命作比较,结果表明：CVD涂层刀具有高硬度、低摩擦系数、高耐磨和高导热的优异性能,与未涂层刀具相比,大幅提高了刀具的耐用度.     

金刚石薄膜电容的欧姆接触

用本征金刚石薄膜制备的电容具有高储能，高击穿电压，耐高温，基本电阻可调节以及良好的化学稳定性等特点.金属与金刚石薄膜形成欧姆接触是电极金属的选取是制备金刚石薄膜电容的重要一步.本文主要研究金刚石薄膜的欧姆接触及其I-V曲线.     

金刚石薄膜自支撑窗口试样的制备与实验研究

以氢气和丙酮为原料，采用电子增强热丝CVD法，在硅片(100)基底上涂覆一层金刚石薄膜，在传统的硅平面加工工艺的基础上发展了一种新的在沉积好的基片上制备自支撑窗口试样的方法，并采用光刻法和湿式各向异性刻蚀技术制备得到金刚石薄膜自支撑窗口试样．研究表明，所制备的金刚石薄膜自支撑窗口的形状比较规则，膜内残留内应力小，能很好地满足鼓泡实验的要求，可以用来定量检测金刚石薄膜膜基界面结合强度和综合评价薄膜力学性能，对于促进金刚石薄膜材料在半导体器件中的应用和推广具有积极的意义．     

热丝法批量制备金刚石涂层钻头参数仿真优化

基于有限容积法,研究了采用热丝化学气相沉积法常规工艺在批量化YG6硬质合金钻头工作表面制备金刚石涂层过程中基体表面的温度场分布状况,并通过测温对照试验验证了仿真方法及仿真结果的合理性和正确性.在传统的等间距热丝排布方式基础上系统研究了不同热丝参数(间距D、长度L、半径r、温度T和高度H)对基体温度场分布的影响,并进一步提出了不等间距的热丝排布形式以提高批量化基体表面温度场分布的均匀性,据此确定了用于批量制备金刚石涂层钻头的最优沉积参数.采用最优参数批量制备的金刚石涂层钻头具有较好的涂层质量和一致性,进一步验证了基于仿真的沉积参数优化方法的可靠性.     

Research on High-Speed Drilling Performances of Austenitic Stainless Steels

Due to specific properties arising from their structure (high ductility, high toughness,strong tenacious and low heat conductivity), the stainless steels have poor machinability. The drilling of the stainless steels becomes the machining difficulty for their serious work-hardening and abrasion of tools. In this paper, the austenitic stainless steel is used as the work-piece to perform the contrastive experiments with the TiN coated and TiAlN-coated high-speed steel drills. The cutting force, torque, cutting temperature, and the abrasion of drills and tool life are tested and analyzed in the process of high-speed drilling. Experiment results show the effect of drilling speed on cutting force, cutting temperature, and drill wear. TiAlN-coated drills demonstrate better performances in high speed drilling. The research results will be of great benefit in the selection of drills and in the control of tool wear in high speed drilling of stainless steels.     

金刚石涂层刀具干切削硅铝合金性能研究

由于金刚石薄膜涂层具有与天然金刚石相同的高硬度、低摩擦系数、高耐磨和高导热优异性能,因此适用于车削和现代高速干式切削加工,尤其高速切削硅铝合金可提高生产率。文章通过用金刚石薄膜涂层刀具对硅铝合金进行干式切削,探讨其切削性能。试验结果表明,金刚石薄膜涂层刀具磨损是由薄膜显微断裂而逐渐脱落的过程,进给量是影响工件表面粗糙度的主要因素。     

利用金刚石纳米粉引晶方法制备高硼掺杂金刚石薄膜

利用金刚石纳米粉引晶方法在SiO2衬底上合成了高硼掺杂金刚石薄膜,并利用范德堡法、扫描电镜、激光拉曼方法对不同掺杂量下生长的样品进行了表征.SEM和拉曼谱分析表明,少量掺杂时有利于提高金刚石薄膜的质量,但是随着掺杂量的增加,金刚石薄膜质量开始明显下降;并且拉曼谱峰在500 cm-1和1200 cm-1开始加强,呈现重掺杂金刚石薄膜的典型特征.其电导率随着温度升高而升高,表明导电性质为半导体导电.     

CVD金刚石膜{100}取向生长的原子尺度仿真

运用动力学蒙特卡洛(KMC)方法从原子尺度对CVD金刚石膜{100}取向在3种不同化学反应模型下的生长进行了仿真.结果表明:(1)以CH3为主要生长组元的生长机制比较适合于{100}取向金刚石膜的生长;(2) 对金刚石{100}取向而言,含有双碳基团的模型沉积速度并不比含有单碳基团的模型沉积速度大;(3)在高的生长速率下仍有可能获得表面粗糙度较小的金刚石膜;(4)对Harris模型的仿真结果与其本人的预测结果一致,并与实验结果符合良好.     

顺序离子束溅射沉积制备GdAlO3单一晶相薄膜技术

顺序沉积薄膜制备技术包括前驱薄膜制备和后期薄膜热处理技术，特别适合复杂组分的薄膜制备．采用IM100离子束材料芯片沉积仪在MgO(100)基片上顺序沉积Gd2O3和Al单层薄膜，经后续低温扩散和高温晶化两步热处理得到GdAlO3单一晶相薄膜．以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段，分析所得GdAlO3薄膜的晶体结构和微观形貌，考察热处理过程对GdAlO3薄膜生长过程及微观结构的影响．实验结果表明顺序沉积薄膜制备技术具有化学计量比控制精确的优点，两步热处理可以得到结晶状况良好的单相结晶薄膜．     

基于AlN/LiNbO3/diamond叠层结构的声表面波传播特性

金刚石材料具有最高的声速,与压电薄膜相结合可获得高声速的声表面波器件。该文以改进的传输矩阵计算方法系统研究了12种不同边界条件下AlN/LiNbO3/diamond叠层结构的声表面波波速和耦合系数与AlN和LiNbO3厚度的关系。结果表明:AlN/LiNbO3/diamond的一阶声表面波在一定范围内可保持约9km/s的波速而不随LiNbO3和AlN的厚度而变化;其中4种结构的一阶声表面波耦合系数均可达到8%以上,且可在多种厚度组合下获得。结果显示:AlN/LiNbO3/diamond叠层结构兼具AlN/diamond结构的高声速和LiNbO3/diamond结构高耦合系数的特点,而其一阶波模的稳定波速的特点可克服现有AlN/diamond和LiNbO3/diamond结构的波速与膜厚强关联的缺点,在未来的高频率、高速率无线通信系统中具有潜在的应用价值。     

在不同衬底上用纳米引晶法选择性生长金刚石薄膜

采用光刻工艺和纳米引晶技术 ,在抛光的单晶 Si衬底上形成带有超细金刚石纳米粉的引晶图案 ,并利用引晶处与抛光 Si处金刚石成核密度的巨大差异 ,在光滑的 Si3N4 和 Mo衬底上实现金刚石薄膜的高选择性生长 .     

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.     

微波等离子体CVD方法制备金刚石薄膜

采用微波等离子体化学气相沉积方法分别在CH4／H2，CO／H2和（CH4＋CO）／H2气体体系下合成了金刚石薄膜．结果表明，所合成的金刚石薄膜具有明显的柱状生长特性和较高的品质，（CH4＋CO）／H2体系合成的金刚石薄膜具有较高的生长速率和（100）晶面定向生长的特性．     

在硬质合金上复合镀镍—巴基管沉积金刚石

研究了用热丝法在碳化钨—钴硬质合金上电沉积巴基管—镍，金刚石镍复合层上沉积金刚石的工艺。实验结果证明在金刚石粉—镍复合层上沉积不出金刚石，而在巴基管—镍复合层上可以沉积出金刚石。用压痕法对膜与基底的粘结力进行了测试，并且与其它的工艺方法沉积的膜的粘结力进行了比较。