改性金刚石膜的形貌、结构和附着性能

为了提高金刚石膜/基附着力,通过氧辅助使高温钨丝蒸发,在基底表面与碳氢基团反应生成纳米碳化钨,从而得到金刚石和纳米碳化钨混合的改性金刚石膜.用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和压痕法研究了改性金刚石膜的形貌、结构和附着力性能.结果表明,碳钨化合物以纳米相存在于改性金刚石膜中.碳钨化合物的存在使改性金刚石膜的硬度下降,但是适当的碳钨化合物能使膜/基附着力性能得到较大提高.当氧气通入量为1.2sccm时,膜/基附着力性能最好.     

提高HFCVD法合成金刚石中钨热解丝寿命的措施

ＨＦＣＶＤ法合成的金刚石中钨热解丝在沉积过程中因碳化而产生裂纹,在停机操作时钨热解丝因骤冷产生了热应力而断裂,停机操作前采用碳化钨还的技术及减缓钨丝冷却速度,可将钨丝的寿命提高３－５倍。     

低温反应溅射Al+α-Al2O3复合靶沉积α-Al2O3薄膜

低温沉积α-Al₂O₃薄膜是拓展其实际工程应用的关键。本研究以Al、α-Al₂O₃和Al + 15wt% α-Al₂O₃为靶材, 用射频磁控溅射在Si(100)基体上沉积氧化铝薄膜。用掠入射X射线衍射(GIXRD)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)对所沉积薄膜的相结构和元素含量进行研究, 用纳米压痕技术测量薄膜硬度。结果表明, 在550 ℃的基体温度下, 反应射频磁控溅射Al+α-Al₂O₃靶可获得单相α-Al₂O₃薄膜。靶中的α-Al₂O₃溅射至基片表面能优先形成α-Al₂O₃晶核, 在550 ℃及以上的基体温度下可抑制γ相形核, 促进α-Al₂O₃晶核同质外延生长, 并最终形成单相α-Al₂O₃薄膜。     

化学气相沉积金刚石薄膜的晶体缺陷和杂质

化学气相沉积(CVD)金刚石的主要晶体缺陷为孪晶、层错和位错。杂质主要有非晶碳、石墨和氢等。文中对上述晶体缺陷及杂质的研究进行了回顾：这些缺陷和杂质可以存在于晶内或者晶界；缺陷密度、杂质含量与化学气相沉积的沉积条件有很大关系；一般缺陷密度和杂质含量随甲烷浓度的增加而增加；杂质的存在也直接影响金刚石晶体缺陷的形成；并对CVD金刚石的五次孪晶的研究作了总结。这对以后CVD金刚石的晶体学研究具有较大的指导意义。     

电弧离子镀TiN薄膜中的缺陷及其形成原因*

分析了电弧离子镀（ALP）TiN薄膜中的主要缺陷-熔滴、孔洞和疏松等。结果表明：这些缺陷存在于晶内、晶界或者贯穿于整个薄膜；缺陷的存在极大地影响了薄膜的性能；缺陷密度与镀膜方法及具体的工艺参数有密切关系；使用磁过滤器镀制薄膜可显著减少上述缺陷，从而提高薄膜的各种性能。认为使用磁过滤器镀制TiN及其各种复合或多层薄膜是一种切实有效的方法，是今后制备高性能TiN及其复合膜的发展方向，另外，缩短脉冲电弧在高值时的时间，用人工来减少薄膜缺陷也是一种行之有效的方法。     

镶嵌结构界面金刚石成膜机制的研究

在铜基体复合电沉积金刚石-铜过渡层,用热丝CVD法对铜基镶嵌结构界面金刚石膜的初期生长过程进行了研究。结果表明:不规则的露头金刚石在CVD生长初期逐渐转化为规则的刻面金刚石,长大速率呈现先增加后降低的趋势,伴随着刻面的形成,在露头金刚石与电镀铜二面角处开始二次形核,二次晶粒与电镀铜形成新的二面角并促进二次形核,如此繁衍长大的结果是二次晶粒填充在露头金刚石颗粒沟槽之间,形成连续的金刚石膜。     

金刚石薄膜热导率的研究现状

分析了金刚石薄膜热导率的声子导热机理,从金刚石薄膜晶体结构的角度总结了影响热导率的因素,例如晶界、晶内杂质、缺陷、晶粒尺寸、晶粒取向、同位素;从金刚石薄膜合成工艺角度探讨了影响金刚石薄膜热导率的因素,例如基底材料及预处理、合成温度、气源及添加气体(氧气、氮气)、工作压强、功率等.     

等离子喷涂制备MoSi_2-CoNiCrAlY复合涂层的高温氧化行为

以高能球磨法制备的纳米MoSi_2-CoNiCrAlY复合粉末为喷涂材料,利用等离子喷涂技术在GH4169合金表面沉积了MoSi_2-CoNiCrAlY复合涂层,并研究了GH4169基材和复合涂层合金试样在900℃静态大气环境下的循环氧化行为。结果表明:复合涂层表现出较好的抗高温氧化性能,其氧化速率仅为1.23×10~(-7)mg~2·cm~(-4)·s~(-1),这归因于MoSi_2在氧化早期形成了SiO_2相,可以自封氧化膜。氧化后期SiO_2的脱落,Mo_5Si_3相的再次氧化生成MoO_3和MoO_2气相,以及MoSi_2的内氧化直接气化,会降低涂层的抗氧化性能。     

钢渗铬沉积金刚石膜的研究

用热解CVD装置研究了甲烷浓度、基底温度、室压对钢渗铬沉积金刚石膜的影响.结果表明,甲烷浓度越低,沉积得到的金刚石膜的晶形越好,甲烷浓度超过0.8%后,金刚石的形貌呈"菜花状";基体温度高时,难于在渗铬层上形成连续的金刚石膜,但基体温度高所得的晶形较好;室压越高,金刚石的形核密度越高,但随室压的升高,金刚石的形貌变差.菜花状金刚石膜是由大量二次晶核长大的微晶金刚石晶粒组成,含有较多的非金刚石碳相.     

划痕法综合评定膜基结合力

用划痕实验探索了综合表征膜基结合力的方法.在瑞士CSM仪器的微划痕测试仪(Micro-Scratch Tester,MST划痕仪)对真空多弧离子镀设备制备的WC-Co/TiN膜基结合力进行划痕实验,系统地介绍了如何利用MST划痕仪所测的声发射数据、摩擦力数据及光学、电子扫描划痕形貌来综合评定膜基结合力,并用WS-92划痕仪对评定结果进行验证.评定结果表明,单一的声发射图谱或摩擦力曲线不能准确判定膜基结合力的表征值临界载荷,声发射图谱、摩擦力曲线与划痕形貌综合评定临界载荷结果才可信.WS-92划痕仪测量的结果验证了MST划痕仪评定结果的准确性.