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直流等离子体喷射制备无裂纹自支撑金刚石膜体的晶体组织设计

陈广超 , 周祖源 , 周有良 , , 李成明 , 宋建华 , 佟玉梅 , 唐伟忠 , 吕反修

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.04.046

在自支撑金刚石膜体中发现网状、河流状和环状三种裂纹形式,这几种裂纹形式依沉积温度不同而不同.首次采用了原子力显微镜分析了金刚石自支撑膜体裂纹断裂机制,发现了穿晶断裂和沿晶断裂两种机制,其中,在网状裂纹中,穿晶断裂机制占主要地位;环状裂纹中,沿晶断裂机制占主要地位,而河流状裂纹是两种机制的混合.对应X射线衍射结果,(111)晶面占优的膜体易于开启穿晶断裂机制,(220)晶面占优的膜体易于开启沿晶断裂机制.使用Raman 谱测试的膜体中的本征应力在几十到几百MPa之间,且在膜体中存在应力剖面分布.Raman谱的结果还显示低缺陷的膜体组织有利于阻挡裂纹扩展.通过建立简单力学分析模型,推测了膜体组织对断裂强度的作用.根据实验结果和力学模型,制备了最厚2mm、最大直径120mm的无裂纹自支撑金刚石膜.

关键词: 金刚石膜 , 无裂纹 , 晶体结构 , 直流等离子体喷射

直流等离子体法中脱膜开裂的金刚石膜组织结构分析

陈广超 , 李成明 , 张恒大 , , 佟玉梅 , 唐伟忠 , 吕反修

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2003.05.023

为了解决用直流等离子体喷射法制备金刚石膜在脱膜过程中膜体开裂的问题,本文对3组脱膜开裂的金刚石膜组织结构进行了分析,发现由热应力作用产生的裂纹形貌随沉积温度的不同而呈现网状、河流状和环状,裂纹尖端的膜体具有最小的Raman 谱峰半高宽值.在所研究的温度范围内,膜体断口都是穿晶断裂和沿晶断裂的混合断口,而且断口面中的占优晶面都是{111}晶面.X射线和Raman谱结果还表明沉积温度愈高,膜体中的残余应力愈大.

关键词: 金刚石膜 , 裂纹 , 组织 , 晶面 , 直流等离子体喷射

加氮对直流电弧等离子体喷射金刚石膜生长、形貌和质量的影响

, 张恒大 , 李成明 , 陈广超 , 吕反修 , 唐伟忠 , 佟玉梅

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2003.04.021

利用直流等离子体喷射化学气相沉积法制备掺氮的金刚石厚膜.本文研究了在甲烷/氩气/氢气中加入氮气对金刚石膜生长、形貌和质量的影响.反应气体的比例由质量流量计控制,在固定氢气(5000sccm)、氩气(3000sccm)、甲烷(100sccm)流量的情况下改变氮气的流量,即反应气体中氮原子和碳原子的变化比例(N/ C比)范围是从0.06到0.68.同时金刚石膜在固定的腔体压力(4kPa)和衬底温度(800℃)下生长.金刚石膜用扫描电镜(SEM)、拉曼谱和X射线衍射表征.结果表明,氮气在反应气体中的大量加入对直流等离子体喷射制备金刚石膜的形貌、生长速率、晶体取向、成核密度等有非常显著的影响.

关键词: 金刚石膜 , 氮气 , 形貌 , 晶体取向 , 成核密度

直流电弧等离子体喷射化学气相沉积高质量金刚石膜残余应力分布的垃曼谱分析

, 李成明 , 陈广超 , 吕反修 , 唐伟忠 , 宋建华 , 佟玉梅

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.04.044

不同工艺条件下在钼衬底(φ60mm)上用100 kW直流电弧等离子体喷射化学气相沉积设备进行金刚石膜的制备.金刚石膜用扫描电镜(SEM)、拉曼谱(激光激发波长为488nm)和X射线衍射来表征.研究结果表明,在直流电弧等离子体喷射化学气相沉积金刚石膜的过程中,内应力大小从金刚石膜的中央到边缘是增加的,并且应力形式是压应力.这说明了在金刚石膜中存在明显的应力不均.甲烷浓度和衬底温度都影响金刚石膜中的内应力.随着甲烷浓度和衬底温度的提高,金刚石膜中的内应力呈增加的趋势.

关键词: 金刚石膜 , 残余应力 , 拉曼谱

金刚石膜介电性能影响因素的研究

, 李成明 , 陈广超 , 吕反修 , 唐伟忠 , 佟玉梅

绝缘材料 doi:10.3969/j.issn.1009-9239.2004.01.006

为研究沉积的金刚石膜介电性能的影响规律,用光谱学方法研究了大面积自支撑金刚石厚膜的介电性能以及加入不同含量的氮气对化学气相沉积 (CVD)金刚石膜的介电性能的影响.研究结果表明,随着甲烷浓度( 100~ 200sccm)的增加, CVD金刚石膜的生长速率和非金刚石碳的相对含量增加 ,从而导致膜的介质损耗( tanδ)增加,造成 CVD金刚石膜质量下降.随着沉积温度( 1010~ 1030K)的提高, CVD金刚石膜的介电损耗减小.氮气加入量的增加, CVD金刚石膜的介质损耗增加.

关键词: 金刚石 , 自支撑金刚石膜 , 杂质 , 介电性能

激光熔覆WC/Ni基复合涂层高温滑动干摩擦磨损性能

, 张健全 , 常万庆 , 王艳芳 , 陈虹 , 王喜兵

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.06.017

利用激光熔覆技术制备微米团聚和块状两种不同类型WC/Ni基复合涂层。在MMG-10型摩擦磨损试验机上对涂层进行高温滑动干摩擦磨损实验,并用SEM和EDS对涂层进行磨损形貌观察和成分分析。结果表明,激光熔覆WC/Ni基复合涂层高温磨损性能随着WC含量增加而提高,WC形态为微米团聚质量分数为60%的复合涂层具有优良的高温耐磨性能。高温下60%WC/Ni基复合涂层主要磨损机制由低温下的磨料磨损转变为氧化磨损和磨料磨损复合作用。

关键词: 激光熔覆 , 复合涂层 , 碳化钨 , 高温滑动干摩擦 , 磨损性能

Cu合金过渡层对激光熔化沉积Ni35/AlSi12双性能材料的影响

, 王艳芳 , 张健全 , 王志成 , 陈虹 , 王喜兵

材料热处理学报

由于Ni基合金与AlSi12粉末的冶金反应较为显著,使得激光熔化沉积制备Ni35/AlSi12双性能材料时易生成高脆性NiAl金属间化合物而具有较高开裂倾向.熔覆Cu合金做为过渡层,制备出无裂纹、冶金质量较好的Ni35/Cu/AlSi12双性能样品,使用SEM、EDS和XRD对Ni35/Cu/AlSi12样品各涂层进行微观组织、物相分析,采用HV1000型显微硬度计对其进行硬度测试,使用ANSYS对Ni35/Cu/AlSi12材料进行稳态热模拟分析.结果表明:Cu合金过渡层可抑制Ni、Al金属间化合物形成,能够在一定程度上降低涂层开裂倾向;熔覆材料截面的硬度分布从底部到表面呈阶梯变化,具有良好的力学性能;Ni35/Cu/AlSi12双性能材料较单一Ni基合金具有更加优异的传热特性.

关键词: 双性能材料 , 激光熔化沉积 , 过渡层 , 组织结构 , 显微硬度

TC轴承激光增材制造工艺及组织性能研究

, 胡星 , 王艳芳

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.07.011

为解决常规方法制备TC轴承带来的磨损不均问题,提高TC轴承服役寿命,采用激光增材制造方法在钢制零件基体表面制备耐磨涂层。选用两套不同工艺参数分别在TC轴承内轴套外圆、外轴套内孔进行Cr3C2/Fe基耐磨材料的激光熔覆,获得了无气孔、裂纹且冶金质量优良的耐磨涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)检测分析手段进行形貌观察、成分分析、物相表征,并使用数字显微硬度计、摩擦磨损试验机、盐雾腐蚀实验箱分别对熔覆层进行硬度、耐磨性和耐腐蚀性进行测试。结果表明:TC轴承耐磨涂层的平均显微硬度为HV700,耐磨性为Ni60涂层的3倍,耐腐蚀性接近于316L不锈钢。

关键词: 激光熔覆 , TC轴承 , 铁基碳化铬合金 , 组织与性能

渣滓锑钨矿区矿化富集规律

李松 , 卢志文 , 刘大勇

黄金 doi:10.11792/hj20140706

渣滓锑钨矿区赋矿地层均为五强上段,矿体主要赋存于F3的上盘,有编号的辉锑矿脉共计有77条,工业矿体47条;按与F3距离分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ脉组,以Ⅰ脉组含矿最佳,Ⅱ脉组次之,Ⅲ脉组含矿性较差。系统总结了渣滓锑钨矿区矿化富集规律,结果表明,矿脉成组成带分布,整体呈南东侧伏规律;矿脉明显交汇富集,在倾向上倾角变缓及构造膨胀部位富集,主脉富集程度与F3密切相关;赋矿岩系具有锑钨组合特征,锑钨成生关系反映在各自的矿体赋存于不同序次的断裂中;锑矿脉走向与钨矿层走向近于直交,为锑钨叠加成矿的异体共生矿床。渣滓锑钨矿区上部锑钨资源共生,资源的开发潜力巨大。

关键词: 渣滓锑钨矿区 , 地质特征 , 矿化 , 富集规律 , 异体共生矿床

渣滓锑(钨)矿区构造控矿特征

卢志文 , 刘大勇

黄金 doi:10.11792/hj20130506

渣滓锑(钨)矿区位于区域性北东向主干断裂F1、F2及矿区南西侧北西向F3断裂所夹持的上升地块内.构造在矿床形成过程中起到了极其重要的作用,区域性北东向主干断裂控制着次级F3断裂,起导矿作用;F3上盘的更次级断裂为容矿构造,是良好的储矿场所;F3断裂为配矿构造,起联通导矿和容矿构造的作用.研究矿区构造控矿特征,对矿区深边部找矿、勘探及采矿具有十分重要的意义.

关键词: 渣滓锑(钨)矿区 , 区域构造 , 矿区构造 , 构造控矿

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