金刚石膜断裂强度分布研究

Study on Fracture Strength Distribution of Diamond Films

金刚石膜已在切削刀具、耐磨部件和光学窗口等领域开拓应用。作为光学窗口厚度确定、切削刀具的抗冲击性都与金刚石膜的断裂强度相关。CVD金刚石膜的力学性能的稳定性直接关系到它的应用和市场开发。为此 ,我们对金刚石膜断裂强度—位置的关系进行了研究。本文介绍了以三点弯曲法测试金刚石膜不同部位 (中心、边部 )以及实际生产中发现的易裂金刚石膜的断裂强度。结果发现断裂强度确有不同 :膜片中央约 2 5mm直径内断裂强度为6 1 3MPa ,靠近的环部 ( 2 5～ 45mm内 )断裂强度为 734MPa ,同时虽然膜片生长过程基体旋转 ,但因为不同基体部位和水冷套接触不同 ,温度也就不同 ,膜片的断裂强度显示出非轴对称的干扰 ,在直径的两端断裂强度为 794MPa和 6 39MPa。可以有很大差异 ,这些差异显示了生长设备尚有许多地方需要改进 ,以使在基体不同位置的生长条件一致。同时在对投入生产的膜片检验取样方面 ,仅在一个位置取样代表 (照片 )整个膜片质量情况是很粗糙的。我们还对相应的金刚石膜做了拉曼光谱分析 ,结果显示 ,拉曼峰形状 (半高宽和背景 )并非越接近单晶特征断裂强度越高。