蒸镀C60对YG8硬质合金刀片上金刚石形核的影响

ＹＧ８硬质合金刀头上蒸镀Ｃ６０对金刚石的形核有明显增强产效果,但对金刚石膜的质量、纯度未见有改善。在相同的工艺条件下,蒸镀Ｃ６０时,金刚石已成膜,金刚石膜形貌呈“菜花状”,金刚石颗粒细小;未蒸镀Ｃ６０时,金刚石未成膜,基体ＷＣ颗凿明显细化,由原始尺寸的约２μｍ细化为０．１～０．２μｍ。两种金刚石膜中生长晶面以金刚石（１１１）为主,金刚石（４００）面的生长极不显著。     

脱钴处理对YG8硬质合金刀片上金刚石形核的影响

对比分析了经金刚石磨盘研磨、脱铅、未脱钻YG8硬质合金上蒸镀非晶碳膜对金刚石形核的影响．结果表明未脱钴YG8硬质含金上沉积金刚石膜时,即使蒸镀非晶碳膜,金刚石的形核密度仍相当低．金刚石结晶质量差．颗粒呈“菜花状”。在长时间沉积金刚石过程中,基体内的Co会扩散或蒸发到刀片表面,产生明显的钴颗粒聚集、长大。而脱钴、蒸镀非晶碳膜YG8硬质含金上沉积金刚石膜时．成核密度可达108cm-2．金刚石结晶质量好,刻面轮廓分明．表面已基本成膜。     

氧气和形核密度对金刚石薄膜生长的可控性研究

在2 kW微波等离子体化学气相沉积装置中,以CH4,H2和O2为反应气体制备金刚石膜,主要研究氧气和形核密度对金刚石膜表面形貌和生长速率的影响。在实验过程中,O2的掺入对相同形核密度表面形貌、质量有影响,其中氢气与甲烷在形核时的体积浓度比为200∶6,生长时的体积浓度比为200∶4,通入0.2 mL/min的O2有助于增大表面金刚石颗粒,并提高金刚石膜的质量,在拉曼表征中只有一个金刚石特征峰。采用不同形核密度时,氧气的通入促进金刚石膜的沉积,并能抑制非晶C的沉积,因为沉积过程中的非晶C质量分数急剧下降,从而提高金刚石膜的生长速率,由1μm/h提高到了1.5μm/h。     

Mg—Al—C中间合金对AZ31镁合金的晶粒细化

通过特种粉末冶金法制备了一种用于Mg-Al系合金晶粒细化的Mg-Al-C中间合金,初步分析了Mg-Al-C中间合金对AZ31镁合金的细化机理. 在该中间合金中,Al(C)固溶体分布在Mg颗粒的界面上.细化试验表明,该中间合金对AZ31(Mg-3Al-1Zn)合金有良好的细化作用.当加入3%该中间合金时,AZ31的晶粒尺寸由原来的850 μm减小到260 μm.     

热处理在金刚石表面热蒸镀覆SiO_2/SiC晶体复合涂层

采用高温热蒸镀方法处理在金刚石表面镀覆上了SiO_2/SiC晶粒复合涂层,同时研究了热处理温度和Al助剂对金刚石表面形成SiO_2/SiC晶粒复合涂层的影响。研究结果表明,在较低温度(1400℃),金刚石表面形成许多SiC和SiO_2和SiC颗粒。当温度升高到1450℃时,金刚石表面镀覆了良好的SiO_2/SiC复合涂层,形成了许多SiO_2和SiC颗粒、微米棒与晶须。Si粉中添加适量的Al(5 mass%)就会促进Si的蒸发,在1400℃时金刚石表面就会形成大量的SiO_2和SiC颗粒、微米棒与晶须。     

Ce-Mn合金低温抛光CVD金刚石厚膜

研究开发了一种低温、快速抛光化学气相沉积(CVD)金刚石厚膜的新技术,该技术是利用金刚石(C)和溶碳活性很高的稀土金属铈(Ce)和过渡金属锰(Mn)所熔炼出的Ce-Mn合金之间的热化学反应,在一定的工艺条件下对金刚石厚膜进行有效的抛光.详细讨论了合金组成对抛光速率和表面粗糙度(Ra)的影响,并且用扫描电镜和拉曼光谱对抛光后的膜表面进行了表征.结果表明:Mn含量较低的合金从抛光率上和抛光效果上考虑都更有利于获得良好抛光的金刚石厚膜,Ce-3%Mn原子比组成的合金,在660℃、抛光2 h的实验条件下,使膜的粗糙度由10.8490 μm降低到3.6826 μm,抛光速率达到37.5 μm/h.适量Mn的加入在降低抛光温度的同时仍然可以保证良好的抛光效果,优化了热化学抛光的工艺,而且该抛光技术不会破坏金刚石厚膜质量.     

离子轰击对Be上Al膜的影响

以Be为基体 ,采用磁控溅射离子镀在其上镀制Al膜 ,研究了离子轰击对膜基界面和Al膜微结构的影响。研究表明 ,在薄膜沉积初期 ,施加高能量离子轰击和采取循环轰击镀能增加界面形成的Be、Al共混区宽度。不同能量的离子轰击对Al膜微结构有较大影响 ,不施加离子轰击 ,Al膜在 (111)面择优生长 ;随着轰击能量升高Al膜在(111)面择优生长趋势减弱 ,Al膜在 (2 0 0 )面生长趋势加强 ;当轰击能量超过一定值后 ,Al膜在 (111)面择优生长的趋势又得到加强。晶粒在低能量离子轰击时随轰击能量增加而细化 ,当较高能量离子轰击引起基体温度升高时 ,此时晶粒又变大了。     

金刚石一次粒径对固结聚集体金刚石磨料垫加工性能与磨损过程的影响

目的 探究金刚石颗粒的一次粒径对固结聚集体金刚石磨料垫磨损的影响规律,提高固结磨料垫的自修整、加工性能及经济耐用度。方法 选择14、8、5、1 μm等4种粒度的金刚石颗粒,采用烧结法制备聚集体金刚石磨料,并将其用于制备固结聚集体金刚石磨料垫。在CP-4抛光测试系统平台上开展研磨试验,在线获取加工过程中的力信号和摩擦因数。对比4种粒径的固结聚集体金刚石磨料垫的磨损速率、研磨比、研磨前后磨料垫的微观形貌、碎屑的形貌及尺寸分布,分析固结磨料垫的磨损过程及其演变规律。结果 随着金刚石颗粒粒径的增大,固结聚集体金刚石磨料垫的磨损速率由0.2 μm/min(金刚石颗粒为1 μm)增加到3.5 μm/min(金刚石颗粒为14 μm),研磨比由2.02增加至14.33。大粒径(≥5 μm)的固结磨料垫研磨后,表面仍有锋利的金刚石微切削刃,研磨过程中的切向力和摩擦因素保持稳定,固结聚集体金刚石磨料垫的磨损形式以金刚石颗粒的脱落为主;超细粒径(≤1 μm)固结磨料垫表面的金刚石颗粒出现堵塞现象,并且研磨过程中的切向力和摩擦因数持续下降。结论 随着金刚石颗粒的一次粒径增大,固结聚集体金刚石磨料垫的磨损速率增加,自修整能力、材料去除能力和加工过程稳定性得到提升,进入稳定磨损期的时间缩短。     

稀土对Al-3Ti-0.2C细化剂显微组织及细化性能的影响

采用海绵铁、石墨粉、混合稀土及工业纯铝制备了A1-3Ti-0.2C-IRE及AI-M-01C两种细化剂,并对工业纯铝进行了细化试验.利用X射线衍射仪(XRD)、带有能谱分析(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)及光学显微镜((0m),对细化剂的相组成和显微组织及细化后的组织进行了研究.结果表明,与AI-M-01C相比,Al-3T1A2CA RE中Tic粒子的数量增多,TiAl3相的尺寸减小,并生成了Ti班1求e相.在细化剂的制备过程中,稀土元素富集在石墨颗粒周围,清除石墨颗粒与熔体界面上的氧化膜,促进了Tic粒子的合成.同时部分Ti2Al20Ce相与石墨反应也生成Tic粒子.在工业纯铝中分别添加0.4%的两种细化剂后,AI-M-0.2C使晶粒尺寸细化到151μm,而Al-3Ti-0.2C-1RE可将其细化到107μm.     

结合剂强度和不同镀层对金刚石工具出刃高度的影响

采用L₉(34)正交试验研究未镀金刚石、表面镀Ti和镀Ni金刚石在不同强度结合剂下对金刚石工具出刃高度的影响,并使用SEM 3D重构法测量金刚石的出刃高度,对比分析不同状态下的金刚石出刃高度变化。结果表明:使用SEM 3D重构法能够方便、快速和准确地测量金刚石的出刃高度,高度值为221.26～321.68 μm;金刚石表面镀层和基体强度对金刚石出刃高度有明显影响,镀Ti金刚石的出刃高度大于镀Ni金刚石的,且二者均大于未镀金刚石的。      

Critical parameters in hot filament chemical vapor deposition of diamond films on tool steel substrates with CrN interlayers

The accomplishment of adherent and continuous diamond coatings on tool steel substrates with CrN interlayers is determined by many key parameters such as appropriate surface finish, interlayer thickness, substrate temperature and system pressure. A detailed study is carried out to probe the effect of these parameters on diamond nucleation and growth. Substrates with different surface finishes are prepared by electrical discharge machining (EDM) and CrN interlayers of various thicknesses are deposited onto these substrates by arc plating. Samples with a CrN interlayer of 2.5 μm are found to provide a continuous diamond film at a low pressure value of about 5 mbar. Nonetheless, the process window for obtaining such diamond layers is small, which results in limited reproducibility.     

等离子体技术在提高硬质合金工具上金刚石薄膜附着力方面的应用

金刚石薄膜具有优异的性能，作为切削工具表面的保护性涂层，可以大幅度提高工具的使用寿命以及加工精度。硬质合金是一种广泛使用的工具材料，在其表面沉积高附着力的金刚石薄膜时存在着困难。等离子体中离子、原子或分子具有高的反应活性，等离子体技术在金刚石薄膜的制备中有着广泛应用。利用等离子体技术可以极大的消除因金刚石薄膜与硬质合金基体之间存在热应力以及由硬质合金中的钴粘结剂在化学气相沉积金刚石薄膜过程中的促石墨化作用而产生的不利影响，提高金刚石薄膜与硬质合金基底之间附着力。本文综述了等离子体技术在提高硬质合金工具表面金刚石薄膜附着力方面的研究进展。     

两步浸蚀法预处理对火焰法沉积金刚石膜形貌、结构和性能的影响

两步浸蚀法是有效改善硬质合金基体表面沉积金刚石膜质量的一种预处理方法。本文采用两种不同酸剂的两步浸蚀法分别对YG6硬质合金基体进行了表面预处理,然后在其上火焰法沉积金刚石膜,初步探讨了预处理工艺不同酸剂对金刚石膜形貌、组成和结构的影响。实验结果表明,两步浸蚀法预处理能有效抑制合金基体中粘结相Co促进石墨生长的催化效应,两种火焰沉积产物已连续成膜,主要为超细金刚石、少量石墨。     

Effect of deposition temperature on properties of boron-doped diamond films on tungsten carbide substrate

Boron-doped diamond (BDD) films were deposited on the tungsten carbide substrates at different substrate temperatures ranging from 450 to 850 °C by hot filament chemical vapor deposition (HFCVD) method. The effect of deposition temperature on the properties of the boron-doped diamond films on tungsten carbide substrate was investigated. It is found that boron doping obviously enhances the growth rate of diamond films. A relatively high growth rate of 544 nm/h was obtained for the BDD film deposited on the tungsten carbide at 650 °C. The added boron-containing precursor gas apparently reduced activation energy of film growth to be 53.1 kJ/mol, thus accelerated the rate of deposition chemical reaction. Moreover, Raman and XRD analysis showed that heavy boron doping (750 and 850 °C) deteriorated the diamond crystallinity and produced a high defect density in the BDD films. Overall, 600–700 °C is found to be an optimum substrate temperature range for depositing BDD films on tungsten carbide substrate.     

我国硬质合金行业技术创新体制的研究

剖析了硬质合金行业科技创新体制的现状,提出了新的对策,必须进行认识、观念、理论上的创新,建立行业硬质合金工程中心,加强知识产权保护和行业交流与合作。     

Effects of Ti- and Zr-based interlayer coatings on hot-filament chemical vapor deposition of diamond on high-speed steel

The prospect of obtaining good adhesion of diamond films onto steel substrates is highly exciting because the achievement of this objective will open up numerous new applications in industry. However, a major problem with depositing diamond onto steel is high diffusion of carbon into steel at chemical vapor deposition (CVD) temperatures leading to a very low nucleation density and cementite (Fe₃C) formation. Therefore, the study of the nucleation and growth processes is timely and will yield data that can be utilized to get a better understanding of how adhesion can be improved. This work focuses on the adhesion of thin diamond films onto high speed steel previously coated with various interlayers such as ZrN, ZrC, TiC, and TiC/Ti(C,N)/TiN. The role of seeding on nucleation density and the effect of diamond film thickness on stress development and adhesion has been investigated using scanning electron microscopy (SEM), x-ray diffraction (XRD), and Raman spectroscopy (RS). The main emphasis in this study lies with TiC, which for the first time proved to be a suitable layer for diamond CVD on high-speed steel (HSS). In fact, different from other interlayer materials investigated, no delamination was observed after 3 h of CVD at 650 °C when TiC was used. Nevertheless, the increase of diamond film thickness on TiC-coated HSS substrates led to delamination of small areas. This occurrence suggests that there was a distribution of adhesive toughness values at the diamond/TiC interface with the stress development being dependent on film thickness. This paper was presented at the fourth International Surface Engineering Congress and Exposition held August 1–3, 2005 in St. Paul, MN.     

C60作为石英衬底过渡层气相生长金刚石薄膜

本文采用微波等离子体化学气相沉积方法，以Ｃ６０膜作为过渡层，在石英衬底表面，首次在等离子体预处理中无衬底负偏压条件下的生长出金刚石晶粒。通过扫描电镜观察到金刚石晶粒呈菜花状，生长表现为（１００）晶界。     

热丝法气相沉积金刚石薄膜的影响因素

由于热丝法气相沉积金刚石薄膜成膜质量好、设备简单、成本低而得到广泛应用。本文探求了工具上应用最广泛的硬质合金上利用热丝法沉积金刚石薄膜的原理,并着重讨论了在该系统中影响金刚石薄膜质量的几个因素：预处理技术、碳源浓度、温度和气压,在金刚石的形核时期和生长时期这些因素的作用是不同的,同时这些因素又相互影响。根据影响因素制定出了最优的工艺参数,最后在硬质合金上得到了均匀而致密的金刚石薄膜,经XRD分析,由（111)和(220)晶面组成,主要是(111)面,晶粒尺寸平均为113．5nm,这些探索为金刚石沉积技术在工具上的大规模应用打下了基础。     

WC15Ni磁合金的质量控制

在WC15Ni无磁硬质合金生产过程中,选用粒度分布范围较窄的优质WC以及添加适量的Cr3C2,促进了抗弯强度的提高。