镀钛金刚石增强玻璃基复合材料的性能

现代电子封装迫切需要开发新型高导热陶瓷(玻璃)基复合材料.本文在对镀钛金刚石进行镀铜和控制氧化的基础上,利用放电等离子烧结方法制备了金刚石增强玻璃基复合材料,并观察了其微观形貌和界面结合情况,测定了复合材料的热导率和热膨胀系数.实验结果表明:复合材料微观组织均匀,Ti/金刚石界面是复合材料中结合最弱的界面,复合材料的热导率随着金刚石粒径和含量的增大而增加,而热膨胀系数随着金刚石含量的增加而降低.当金刚石粒径为100μm、体积分数为70%时,复合材料热导率最高达到了40.2W·m-1·K-1,热膨胀系数为3.3×10-6K-1,满足电子封装材料的要求.     

实体PDC钻头流场数值模拟与实验验证

利用计算流体动力学技术对聚晶金刚石(PDC)钻头(型号为BK432)的三维湍流进行了数值模拟。模拟中考虑了钻头的切削齿和射流喷嘴对流场的影响。流场的网格划分采用局部加密的混合网格形式，保证了计算精度和运算速度。流场的三维模拟结果揭示了钻头流场存在低速区、回流区和滞流区域，为钻头水力结构优化分析奠定了理论基础。为了对数值模拟的结果进行检验，建立了PDC钻头流体测试实验台架，利用粒子成像测速技术对PDC钻头4个喷嘴的出口流场进行了测试。将测试的喷嘴轴向速度与数值模拟结果进行了对比分析，两者吻合较好。     

激光场强分布对类金刚石薄膜激光损伤阈值的影响

采用非平衡磁控溅射技术,在双面抛光的硅基底上沉积了DLC薄膜,基于ISO11254-1损伤测试平台对DLC薄膜进行了损伤阈值测试;计算了DLC薄膜激光场强及温度场分布,对比了激光场强与损伤阈值的关系。计算结果显示:薄膜表面激光场强增大,DLC薄膜的激光损伤阈值变低;激光场强相等时,随着薄膜厚度增加,激光损伤阈值变小。分析认为:薄膜表面激光场强增大后,激光与DLC薄膜相互作用,产生的等离子体加剧薄膜对激光能量的吸收并产生热累积,激光场强诱导sp3杂化向sp2杂化转变,致使DLC薄膜发生石墨化,从而影响了DLC薄膜的激光损伤阈值。     

CVD金刚石薄膜表面的卤素修饰

金刚石是一种集多种优良性能于一体的功能材料,但是,金刚石薄膜sp^3碳构造的高稳定性导致其表面活性不足,无法满足各种功能性表面的需要．本文从化学修饰角度,研究了卤素在金刚石薄膜表面导入的方法和修饰后的应用,并对修饰后的金刚石表面进行了XPS表征．结果表明,卤素已成功的修饰到了金刚石薄膜表面．     

β-Ga_2O_3的高压原位拉曼光谱

利用金刚石对顶砧(DAC)高压装置产生高压, 在0～23.4 GPa研究β相氧化镓(β-Ga2O3)晶体高压原位拉曼光谱. 根据高压拉曼光谱的实验数据, 给出了β-Ga2O3晶体拉曼振动频率与压力的关系, 并将外振动谱线144 cm-1归属于平移模, 169 cm-1归属于转动模. 在18 GPa附近, 发现两个新的拉曼峰232 cm-1和483 cm-1, 由这两个峰的强度随压力的升高逐渐增强可知, β-Ga2O3晶体发生了压力导致的结构相变.     

近表面辉光放电促进金刚石在镜面抛光硅表…

近表面辉光放电实现了在镜面抛光硅表面的高密度形核。形核时间可以缩短到３ｍｉｎ，形核密度可达〉１０＾１０／ｃｍ＾２。用原子力显微镜观察近表面辉光放电法和负偏压法处理的基片表面形貌、观察结果表明近表辉光放是法极大地避免了正，负离子轰击造成榈表面的破坏。     

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。