高功率直流电弧等离子体喷射法制备的金刚石厚膜中黑色缺陷的研究

借助激光标记的方法,对采用高功率直流电弧等离子体喷射法制备的金刚石膜中的黑色缺陷进行了定点表征。结合使用光学显微镜、激光扫描共焦显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射技术等多种表征方法,对同一样品的特定微观标记区域进行了多角度的分析。实验结果表明:金刚石膜内部的黑色缺陷是一种存在于晶界处的孔洞与质量较低的金刚石相的复合体,它的形成应与金刚石膜中某些晶界处的生长环境有关。

沉积温度突变导致金刚石膜中大量黑色缺陷形成的孪晶模型

提出了沉积温度突变时黑色缺陷形成的孪晶机制模型。这一模型提出的基本假设为:沉积温度改变时,金刚石膜的表面上产生贯穿型的孪晶,孪晶以及原来的晶粒的各晶面均将按α2d所规定的生长速率扩张,在生长时相邻晶粒的晶界处形成了一种形如"峡谷"状的、相邻晶面夹角过小的局部环境,后者将导致活性气体扩散的过程难于进行,从而形成黑色缺陷。在此假设的基础上,利用水平集方法对此模型进行了二维的模拟,并通过实验进行了验证。模拟及实验的结果表明,在金刚石膜沉积的过程中,沉积温度的突变将通过在众多金刚石晶粒的表面诱发产生孪晶,显著提高金刚石膜中黑色缺陷的形成几率。

沉积温度及其变化对金刚石膜内黑色缺陷产生过程的影响

用高功率直流电弧等离子体喷射方法研究金刚石膜沉积温度稳定性对膜中黑色缺陷产生的影响。结果表明,在温度稳定条件下制备的金刚石膜中,黑色缺陷的密度较低;当沉积温度大幅度变化时,在膜中产生大量黑色缺陷。形成大量黑色缺陷的原因是:沉积温度变化时,在金刚石晶粒的表面形成贯穿型孪晶,而在随后的生长过程中,这些孪晶的长大将抑制金刚石膜局部生长环境中活化的反应气体与其下晶界位置的金刚石组织接触,导致其生长缓慢并保留在金刚石膜中,从而形成大量黑色缺陷。

金刚石膜中黑色缺陷形成过程的计算机模拟

多晶金刚石膜中的黑色缺陷是影响材料光学、电学性能的一种重要缺陷。利用水平集方法对黑色缺陷的形成过程进行了模拟。模拟的基本假设为:黑色缺陷形成的基本条件为相邻晶粒间的晶界环境使活性气体扩散的过程难以进行,形成了一种形如"峡谷"状的、相邻晶面夹角<30°的局部环境。金刚石膜的生长参数α2d值由1.3改变为1.5,在其晶粒表面{11}面上形成孪晶。孪晶的长大促进了黑色缺陷的形成。

CVD金刚石膜中黑色缺陷的存在形式

采用光学显微镜在透射光、反射光和侧光模式下研究了多晶CVD金刚石厚膜中黑色缺陷的存在形式,利用X射线光电子能谱、拉曼光谱研究了黑色缺陷的组成成分。结果表明:晶界处的裂隙或者孔洞和晶粒内部的结晶缺陷是金刚石膜内部黑色缺陷的存在形式之一。

对金刚石膜中黑色缺陷的研究

为了提高金刚石膜的透光性和技术参数的稳定性,对高功率直流电弧等离子体喷射法制备的金刚石膜中的黑色缺陷进行了研究。黑色缺陷可以分为点状、块状、纹理状和层状四种,用多种光学显微镜仔细观察、分析、测量、对比,研究发现:膜中粒状金属杂质、碳素体、孔洞、贯穿孪晶对光的遮挡和散射作用产生点状缺陷;晶柱间晶面倾角和走向的改变对光产生的散射和反射作用产生块状和条带状缺陷;膜中应力产生条纹缺陷;膜中不同层位导电元素对光的吸收产生层状缺陷。缺陷的存在严重影响金刚石膜的透光性、磨耗比、热导率和3点抗弯断裂强度的提高及稳定性。且本研究也提出了一些解决缺陷的方法。

金刚石膜中的黑色层状缺陷及非相关成因

对高功率直流电弧等离子体喷射法制备的金刚石膜中的黑色层状缺陷进行了研究。沉积过程中通过改变沉积速率;适量加氧、加水、加氮;采用高纯气体;调整漏气率;多台设备并联运行;单台设备反复运行和交换零部件多种手段,均未找到其成因。中对用黑厚时位式新理念的研究作了报导。证实夹层成因和膜制备过程中的上述因素间无密切关系。

304不锈钢表面黑色线状缺陷分析

采用扫描电镜及能谱等分析方法对304热轧酸洗钢卷表面黑色线状缺陷进行了分析确认了缺陷主要是碳化物的金属合金。经过生产试验结果表明钢卷表面黑色线状缺陷是连铸过程中液面波动造成铸坯表皮下卷入富碳杂质经加热、轧制演变的结果。通过对连铸结晶器液面波动和保护渣的物化特性控制将缺陷改善。希望通过本文论述,为推进不锈钢制作质量贡献一份力量,推动我国制造产业的可持续发展。

AZ80镁合金筒形件微弧氧化膜缺陷分析及改进

针对AZ80镁合金筒形件微弧氧化膜表面存在沿挤压方向分布的灰黑色线条问题,借助X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪和金相显微镜分析了镁合金基材的组织结构和元素组成,认为该缺陷的形成与基材中β-Mg;Al;物相偏析有关。降低基材挤压温度和延长微弧氧化时间后缺陷消除。

车身门框边缘电泳黑色条纹问题的原因分析

某冷轧车身钢板经过薄膜前处理、电泳和烘烤工序后,在门框边缘的电泳漆膜表面出现黑色条纹。通过对缺陷区域切片的显微镜和红外光谱分析,以及实验验证,确认这是由于电泳槽液层流表面有涡流,且门框位置开门角度较小加剧了涡流对此位置电泳的影响,因此电泳过程中门框位置局部电流过大,阳离子在迁移及沉积时出现异常,导致漆膜过厚。通过调整电泳槽层流循环设备参数解决了该问题。

金刚石膜中的黑色层状缺陷及黑厚时位式

对高功率直流电弧等离子体喷射法制备的金刚石膜中的黑色层状缺陷进行了研究。沉积过程中通过改变沉积速率;适量加氧、加水、加氮；采用高纯气体；调整漏气率；多台设备并联运行;单台设备反复运行和交换零部件多种手段，均未找到其成因。利用黑厚时位式发现黑夹层与成膜过程密切相关。文中对黑厚时位式做了研究。