不同粒度纳米金刚石抛光微晶玻璃的研究

选用4种不同粒度的纳米金刚石抛光微晶玻璃,考察了纳米金刚石磨料的粒度对抛光速率和表面粗糙度的影响。采用AFM分析不同抛光表面的微观形貌,讨论了纳米金刚石与微晶玻璃的作用机制。结果表明:采用纳米金刚石抛光微晶玻璃可获得亚纳米级的表面粗糙度;随纳米金刚石粒度的降低,纳米金刚石的抛光速率减小,微晶玻璃表面平均粗糙度降低;微晶玻璃表面晶粒的不同断裂方式影响抛光后的表面粗糙度。

镍改性层增强铜基底沉积金刚石膜的形核(英文)

在铜基底溅射约100nm厚的镍改性层,然后置入纳米金刚石悬浮液中超声震荡加载籽晶,随后在热丝化学气相沉积设备中制备出晶体颗粒接近热力学平衡形态的高质量金刚石膜,其中sp2碳相含量低于5.56%。分别采用激光拉曼光谱、扫描电镜与X射线衍射对金刚石膜的形核与生长进行研究。实验结果表明:在溅射有镍改性层的铜基底上,金刚石的形核密度比在无改性层的铜基底上的形核密度高10倍。镍改性层的增强机制主要来源于两个方面:镍改性层的纳米级粗糙表面增强金刚石籽晶颗粒的吸附;镍改性层的强催化效应加速铜基底上金刚石形核生长所需的石墨过渡层的形成,从而促进金刚石的快速形核。

硬盘微晶玻璃基板的纳米金刚石抛光

应用经良好分散的纳米金刚石对硬盘微晶玻璃基板进行抛光,获得了亚纳米级表面(0.618nm)。分析了纳米金刚石抛光的行为,展望了纳米金刚石在超精密抛光领域的应用。

铜模板微通道内CVD金刚石生长行为（英文）

主要活性基团(H,CH·3)的有效扩散与基体模板孔的深度限制了沟道或通道内金刚石的沉积。通过纳米金刚石悬浮液超声震荡加载籽晶,随后热丝化学气相沉积,在铜模板圆柱型微通道内成功制备出三维结构的金刚石膜。分别采用微区激光拉曼光谱和扫描电子显微镜表征金刚石膜,考察微通道深度对金刚石形貌、晶粒尺寸与膜生长速率的影响。结果显示:金刚石膜的质量和生长速率随微通道深度的增加而急剧下降,单个金刚石晶粒由发育完善、刻面清晰的晶粒逐渐转变为微米团簇,最后转变为球状纳米晶。为改善金刚石膜质量和提高生长速率,设计出一种气源强制输送热丝化学气相沉积装置。此外,对比分析无气源强制输送条件下金刚石的生长,并讨论气源强制输送的增强机理。

计算机硬盘微晶玻璃基板抛光研究

计算机硬盘微晶玻璃基板的微观结构性能与化学成分都不连续，显微硬度非常高（900kg／mm^2～1000kg／mm^2），难以获得亚纳米级光滑表面。讨论了微晶玻璃基板结构性能、抛光机理、抛光工艺条件等因素对抛光效果的影响。结果表明，硬盘微晶玻璃基板的结晶相颗粒大小、玻璃相与结晶相的比例都会影响抛光表面质量；化学机械抛光引起玻璃相的优先抛除，该作用机理不适宜于微晶玻璃基板抛光。工艺条件中压力对微晶玻璃基板的表面粗糙度影响最大，抛光中需要维持合适的压力。选取合适的抛光条件，最终获得了粗糙度为0．208nm（AFM：5μm×5μm）的光滑表面。

并联导热结构的金刚石/铜基复合材料的制备

为提高金刚石/铜基复合材料的导热性能,在芯材表面预先化学气相沉积(CVD)高质量金刚石膜,获得柱状金刚石棒,再将其垂直排列,填充铜粉后真空热压烧结,制备并联结构的金刚石/铜基复合材料。分别采用激光拉曼光谱(Raman)与扫描电子显微镜(SEM)对CVD金刚石膜的生长进行分析,并通过数值分析讨论复合材料的热性能。结果表明:金刚石/铜基复合材料结构致密,密度为9.51g/cm3;CVD金刚石膜构成连续的导热通道,产生并联式导热,复合材料的热导率为392.78 W/(m·K)。

光盘模具镜面超精密抛光研究

为了获得超光滑光盘模具镜面,选用金刚石磨料抛光光盘模具。分析了金刚石粒度、分散介质与抛光盘硬度等因素对表面质量的影响。试验结果表明:采用0.1μm粒度的油性金刚石抛光液,硬度为20.8 HV的抛光盘,在合适的抛光工艺条件下可获得表面粗糙度Ra=0.57 nm,平面度Pv达到0.56μm的超光滑镜面。

过渡层对铜基金刚石薄膜的影响

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)在纯铜基体及4种不同的过渡层(Ti、Nb、Ni、W)上制备金刚石薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、拉曼光谱仪(Raman)以及维氏硬度计对金刚石薄膜进行检测分析,研究了不同过渡层对金刚石薄膜形貌质量和附着性能的影响。结果表明,在纯铜基体以及多种过渡层上都能制备高纯度的金刚石薄膜;在形核率较高的基体上金刚石颗粒的尺寸较小,在Ni过渡层上金刚石颗粒的尺寸较大;金刚石薄膜在Ti过渡层上结合性能最好,但是非金刚石相最多。在Nb、W过渡层上的结合性能最差。

热处理对超音速火焰喷涂FeAl-Al涂层组织结构的影响

目的通过超音速火焰喷涂(High Velocity Oxygen Fuel,HVOF)的粉末喂料设计,获取结构致密的铁铝金属间化合物涂层,并详细考察热处理对所制备涂层组织结构的影响。方法在铁铝合金粉末喂料中添加质量分数为5%的铝粉,改善喷涂效果,在316L不锈钢表面制备致密的FeAl-Al涂层,并进行真空热处理。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及维氏显微硬度计,详细分析了涂层在不同热处理温度下的微观组织、成分、结构与显微硬度的变化。结果喷涂态FeAl-Al涂层厚度约为150μm,物相为Fe2Al5,未检测到单质Al。随着热处理温度升高,Fe2Al5相的衍射峰逐渐增强。500℃热处理后,喷涂态涂层中扁平粒子间存在的细微孔隙大量消失,涂层致密性明显提高。但是800℃热处理后,涂层中产生了与界面平行的裂纹。喷涂态FeAl-Al涂层的硬度为465.06HV0.1,500℃热处理2 h后增加至472.06HV0.1,继续提高热处理温度,涂层的显微硬度则明显下降。结论在粉末喂料中引入质量分数为5%的Al粉,可明显改善超音速火焰喷涂效果,获得结构致密、与基体结合牢固的FeAl-Al涂层。合适的热处理能进一步消除喷涂缺陷,使涂层显微硬度增加,微观结构更加致密。

掺钨氧化钒薄膜的制备及研究

采用复合靶磁控溅射法在SiO2玻璃、普通玻璃和Si(100)上沉积氧化钒薄膜,然后对其进行真空退火。分别利用X射线衍射、原子力显微镜、紫外可见光分光光度计和红外光谱仪分析样品的物相、表面形貌和光透过率。结果表明:500℃下退火1 h,SiO2玻璃衬底上沉积40 min的薄膜主要物相为VO2和V2O5,退火时间延长到2 h,薄膜主要物相为VO2,薄膜晶粒尺寸均匀,晶粒大小约为100 nm;Si(100)上沉积40 min的薄膜在500℃下退火2 h后,物相为低于+4价的钒氧化物;掺钨后薄膜可见光和红外光的透过率都有提高。

弱碱性水介质中纳米CeO2的分散

在分析纳米CeO2各种性质的基础上，研究了不同分散剂对纳米CeO2的表面电性及平均粒度的影响，并对分散机理进行了分析。结果表明：添加无机电解质及组合使用离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂可以使纳米CeO2在弱碱性水介质中保持良好的分散性。

水介质中纳米CeO_2的表面电性研究

为改善纳米CeO2在水介质中的稳定分散,在分析纳米CeO2各种性质的基础上,研究了介质pH值、无机电解质、阴离子表面活性剂对纳米CeO2表面电性的影响,并对分散机理进行了分析。结果表明:添加无机电解质可以显著降低碱性水介质中纳米CeO2的ζ电位,对于改善纳米CeO2在碱性区域内的稳定性有较好的效果。

Ni-P-纳米金刚石化学复合镀研究

采用制备的粒度150nm以内的复合镀用纳米金刚石悬浮液进行了Ni-P-纳米金刚石化学复合镀研究，研究了工艺条件包括纳米金刚石加入量、搅拌方式、离子型和非离子型表面活性剂及其组合的加入对复合镀镀速和镀层性能的影响。结果表明：纳米化学复合镀要求镀液有更好的稳定性；镀速与搅拌方式有关．并且随纳米金刚石的加入而提高；组合型表面活性剂对复合镀层性能提高明显；表面形貌分析观察到镀层中纳米金刚石分布均匀．颗粒在100-200nm左右。

掺硼浓度对金刚石薄膜微电极电化学氢化的影响

硼掺杂金刚石(BDD)具有高的析氧电位、低的背景电流等优异的电化学性能,但其电化学传感特性易受掺硼浓度影响。采用热丝化学气相沉积法在微细钨丝上沉积BDD薄膜,在不同沉积温度(700和800℃)下改变掺硼浓度而制备了系列BDD微电极,研究了掺硼浓度对BDD微电极表面电化学氢化的影响。同时,采用扫描电子显微镜、Raman光谱分析薄膜形貌和成分,采用循环伏安法在铁氰化钾溶液中检测薄膜的表面状态和电化学性能。结果表明:高温会促进薄膜中硼的掺入,降低了薄膜质量;随着薄膜中硼浓度的增加,原生BDD电极的表面状态和电化学性能改变不大,但是会降低BDD微电极从氧端基恢复到氢端基的难度。

Preparation of diamond/Cu microchannel heat sink by chemical vapor deposition

A Ti interlayer with thickness about 300 nm was sputtered on Cu microchannels, followed by an ultrasonic seeding with nanodiamond powders. Adherent diamond film with crystalline grains close to thermal equilibrium shape was tightly deposited by hot-filament chemical vapor deposition(HF-CVD). The nucleation and growth of diamond were investigated with micro-Raman spectroscope and field emission scanning electron microscope(FE-SEM) with energy dispersive X-ray detector(EDX). Results show that the nucleation density is found to be up to 1010 cm-2. The enhancement of the nucleation kinetics can be attributed to the nanometer rough Ti interlayer surface. An improved absorption of nanodiamond particles is found, which act as starting points for the diamond nucleation during HF-CVD process. Furthermore, finite element simulation was conducted to understand the thermal management properties of prepared diamond/Cu microchannel heat sink.

超音速大气等离子喷涂TiB2−SiC涂层的制备与性能

将喷雾造粒制备的TiB2−SiC粉末进行真空煅烧,采用超音速大气等离子喷涂制备TiB2−SiC涂层,研究喷涂功率和喷涂距离对TiB2−SiC涂层性能的影响,并对超音速等离子喷涂制备TiB2−SiC涂层的工艺进行优化。结果表明:煅烧后的喷涂粉末粒径分布均匀,球形度良好,流动性增强。煅烧粉末制备的涂层结构致密、沉积效率高。当采用超音速等离子喷涂煅烧后的TiB2−SiC粉末、喷涂功率为95 kW、喷涂距离为150 mm时,制备的TiB2−SiC涂层综合性能最好:孔隙率为5.6%,显微硬度为3.57 GPa,结合强度为18.3 MPa,电阻率为10.8 mΩ·cm。

喷枪阳极结构对等离子射流及粒子行为的影响

喷枪阳极是等离子喷涂系统中的关键部件之一,其通过电弧的运动行为直接影响等离子射流流动及粒子的加热加速历程,最终决定了涂层的综合性能.为了深入理解大气条件下锥形Laval和标准圆柱形阳极喷嘴制备涂层性能之间存在较大差异的原因,在前期制备涂层工作的基础上继续开展相关的数值模拟工作.基于计算流体动力学理论针对等离子喷涂过程建立包括喷枪内外区域的数学物理模型,系统探究两种阳极产生等离子电弧、射流特征及喷涂粒子的飞行行为.结果表明:在相同的喷涂条件下,锥形Laval阳极内产生的等离子电弧电压低、消耗电功率小,大电流密度区和等离子速度明显较标准圆柱形阳极的小;在喷嘴出口处,标准圆柱形阳极具有更高的等离子射流温度和速度,但锥形Laval阳极的等离子射流在喷枪外具有较小的衰减速率和较大的空间尺寸;在相同喷距位置,锥形Laval阳极的喷涂粒子速度要比标准圆柱形的小得多,但相应的升温和降温速率却更大,熔化也更充分.因此,标准圆柱形阳极适合制备致密且结合强度高的涂层,而锥形Laval阳极则更适合用于制备高沉积效率的多孔涂层.

带指示灯的液压电磁阀

在很多进口的机床设备中,如英国 V400插齿机;S10-24花键磨床等,其液压系统均装有带指示灯的电磁阀。当此电磁阀通电时,并联干线路中的氖管即发亮。于是,在机床工作时可明显地看出是哪一个电磁阀的哪一端有电,也就可以判明电磁阀的工作位置。因此,这种带指示灯的电磁阀,对于机床调整和机床电气故障判断颇为方便,值得借鉴。

水基纳米金刚石悬浮液的制备与应用

通过对纳米金刚石进行解团聚分散、提纯与分级，制得了高纯、粒度分布在100nm以下的水基纳米金刚石悬浮液，并用XRD、SEM、SAXS、Zetasizer3000HS等对金刚石的晶体结构、粒度与形貌、表面电性、纯度等性质进行了表征，进而研究了纳米金刚石抛光石英晶体的性能。结果表明：纳米金刚石对石英晶体具有良好的抛光效果，在20μm×20μm范围内获得表面粗糙度Ra为0．214nm的超光滑表面。

双波长敏感的光致聚合物全息存储材料

介绍了一种以聚乙烯醇为粘结剂 ,丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺作为单体 ,赤藓红和亚甲基蓝作为光引发剂 ,三乙醇胺作为共引发剂的光致聚合物材料。材料能同时对红光和绿光敏感 ,用红光和绿光分别对材料曝光 ,测得的两种衍射效率分别不低于 30 % ,灵敏度不低于 2 5cm2 /J。该材料对红光的最大响应空间频率为 2 2 74lp/mm ,相应的衍射效率为 2 7.73% ,响应范围为 16 0 0～ 2 80 0lp/mm ;对绿光的最大响应空间频率为 2 35 0lp/mm ,相应的衍射效率为 2 5 .72 % ,响应范围为 170 0～ 30 0 0lp/mm。在材料的同一点上进行红光和绿光的波长复用全息存储 ,当用红光或绿光再现时单幅图像清晰 ,信噪比高 ,两幅图像之间无任何干扰 ,该材料适合双波长全息存储。