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影响CVD金刚石膜断裂性能的原因分析

主要从低断裂性能的金刚石膜的  (本文共4页) 阅读全文>>

北京科技大学
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大面积化学气相沉积金刚石自支撑膜氧化性能的研究

作为应用于高超音速新型拦截导弹(3~10马赫)的头罩、恶劣环境下工作的红外光学装置(仪器)的窗口(或窗口保护涂层)以及在高温环境下工作的电子元件、金刚石膜涂层的刀具的高温切削等,CVD金刚石膜的氧化性能及断裂强度的研究具有很重要的现实意义。本文围绕金刚石膜的氧化性能,系统地研究了CVD金刚石膜在空气中的氧化行为,氧化对金刚石膜的性能(光学、热学及断裂性能)的影响关系,详细地讨论了影响金刚石膜在空气中抗氧化能力的因素,从动力学的角度解释了CVD金刚石膜在空气中氧化机制,并且在金刚石膜表面溅射AlN薄膜使得金刚石膜的抗氧化温度提高到900℃。论文首先采用热失重(TGA)和静态氧化法研究了CVD金刚石自支撑膜的高温氧化行为,发现CVD金刚石自支撑膜在700℃以上开始缓慢氧化,800℃以上氧化速率明显加快。利用本文的实验数据采用阿累尼乌斯(Arrhenius)经验公式计算出我们的金刚石膜的氧化激活能为220KJ/mol,与天然金刚石的氧...  (本文共154页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京科技大学
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CVD金刚石自支撑膜的制备与热物理性能研究

CVD金刚石膜具有优异的光学、热学和力学性能成为理想的长波红外窗口材料。而在作为高速飞行器红外窗口使用时,窗口材料驻点温度瞬间可达到600℃以上。为满足实际应用需要,针对CVD金刚石膜在使用环境下(高温)的光学、热学及力学性能研究十分必要。本文采用直流电弧等离子体喷射CVD法通过控制参数制备质量和厚度各异的金刚石膜,借助或设计各种高温加热附件研究了金刚石自支撑膜的高温光学、热学和力学性能。采用直流电弧等离子体喷射CVD法成功制备了Φ100mm无裂纹金刚石自支撑膜,抛光后厚度为1.02mm,在10.6μm处透过率大于60%;含氮杂质的金刚石膜采用532nm激发拉曼谱中会在1420cm-1附近出现一个宽锋,通过变换拉曼激发波长证明了该峰位并非本征拉曼特征峰,结合488nm和514nm激发波长分析发现该峰位属膜内氮杂质相关[N-V]0空位引起的荧光峰。随着温度升高金刚石膜红外透过率下降速率增加,同时本征峰和氮、氢杂质特征峰向短波数偏移...  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

金刚石生长及加工过程中的力学行为研究

金刚石集多种优异性能于一体,是目前应用前景广泛的材料之一。但是其高脆性阻碍了其应用前景。单晶金刚石的激光切割加工以及多晶金刚石的制备降温过程均会由于金刚石的脆性而对金刚石本身产生破坏和损伤。因此对金刚石生长及加工过程中的力学行为研究是十分重要的。本文使用断裂力学方法研究了金刚石裂纹扩展的机理。从能量角度分析了CVD单晶金刚石的脉冲激光切割的过程:从金刚石系统的输入能量、输出能量、能量损耗以及系统中的能量转换,将脆性破坏行为中用于生成裂纹的能量用统一形式表达,并根据断裂力学理论得到裂纹长度。对脉冲激光切割单晶金刚石的断裂行为开展研究。CVD单晶金刚石样品经脉冲激光切割处理后,使用激光共聚焦显微镜观测到脉冲激光烧蚀波纹与断裂形貌共存的现象,阐明了脉冲激光的热量分布不均匀导致晶体内的大范围缺陷及破坏的结论。使用拉曼光谱获得了切割后碎片的物相构成,验证了脉冲激光切割的理论分析。对多晶金刚石生长过程中的热应力进行仿真模拟。提出4条简化假设...  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

CVD金刚石涂层刀具的制备及其切削性能研究

CVD金刚石涂层刀具在汽车、航空和航天工业等领域具有巨大的应用前景,但要实现CVD金刚石涂层刀具的工业应用仍有许多基础性问题需要解决。如何改善CVD金刚石涂层与刀具基体之间结合性能,提高硬质合金基体上CVD金刚石涂层的使用性能,一直是人们关注的焦点。本文采用理论与试验相结合的研究方法,选用硬质合金基体作为研究对象,探讨各种因素对刀具上CVD金刚石涂层使用性能的影响,研究高性能CVD金刚石涂层刀具的制备工艺,为CVD金刚石涂层刀具的基础研究及实现CVD金刚石涂层刀具的工业应用奠定了重要基础。本文的主要工作包括:1.根据断裂力学理论,建立了初始裂纹状态的金刚石涂层与基体的微孔洞界面模型,得到了界面裂纹应力强度因子。研究了金刚石涂层的剥离过程,界面裂纹扩展、涂层裂纹萌生、断裂的机制。针对硬质合金基体上CVD金刚石涂层剥落的机制,提出提高膜/基结合性能的措施。2.分析了反应气体流场对CVD金刚石涂层的影响,建立了HFCVD系统中反应气体...  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>

《人工晶体学报》2002年02期
人工晶体学报

纳米金刚石膜——一种新的具有广阔应用前景的CVD金刚石

以氢气为主要反应气体生长的CVD金刚石膜的晶粒尺寸过大限制了它在某些领域的进一步应用。当晶粒组成降到纳米级时 ,金刚石膜...  (本文共6页) 阅读全文>>

《无机材料学报》2002年02期
无机材料学报

CVD宏观量半连续制备纳米碳管的研究

研究了以乙炔为基本原料,用N2做载流气体;以纳米钻颗粒为催化剂在700~800℃常压下纳米碳管的宏观量制备.粗产品中纳米碳管的含量...  (本文共6页) 阅读全文>>