以新型硼源制备硼掺杂金刚石膜的性能研究

采用微波等离子体化学气相沉积技术,以氧化硼-乙醇溶液作为硼源,制备不同掺硼浓度的金刚石膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、电化学工作站等研究其表面形貌、晶体结构、薄膜质量和电化学性能。结果表明:随硼元素含量升高,金刚石膜的晶体颗粒尺寸先减小后增大,电势窗口由3.1V降至2.6V,阳极电流密度由0.022 7mA·cm^(-2)降至0.011 9mA·cm^(-2),但对背景电流及电化学可逆性几乎不影响。

氧气流量对MPCVD法制备超纳米金刚石膜的影响

采用微波等离子化学气相沉积技术,以CH_4/H_2/Ar为气源,通过调节O_2流量,增强等离子体对非金刚石相的刻蚀能力,提高超纳米金刚石膜中金刚石相的含量。并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱及X射线光电子能谱(XPS)分别对超纳米金刚石膜的形貌、生长速率、晶型、晶粒尺寸及金刚石含量进行了表征分析,重点研究了O_2流量对晶粒尺寸及金刚石含量的影响。实验结果表明,随O_2流量的增加,平均晶粒尺寸从8.4nm增大至16.1nm,随后减小至9.6nm;当O_2流量为0.7sccm时,金刚石相含量由71.58%提升至85.46%,平均晶粒尺寸约为9.6nm。

脉冲微波助磨工艺参数对钛铁矿升温性能的影响研究

为了提高钛铁矿回收效率,对钛铁矿在脉冲微波条件下的升温行为进行了研究,采用自制的脉冲微波设备,对钛铁矿进行脉冲微波预处理。研究了不同辐照时间、脉冲微波功率、矿样质量和不同矿样粒度对钛铁矿升温性能的影响。采用X射线衍射仪对矿样组成进行分析,利用激光粒度仪对样品粒度进行检测。研究结果表明:物料在微波场中的升温行为,既决定于矿物本身的性质,又与微波加热设备的功率密切相关。当矿样粒度为25 mm、质量为40 g、辐照时间为30 s、微波平均功率为3 kW时,样品的升温性能最好。该研究对脉冲微波在助磨领域的应用具有重要意义。

MPCVD制备金刚石膜的形核与生长过程

简要介绍了金刚石膜的物理化学特性及应用领域。对比分析了主要化学气相沉积方法的优缺点,并指出MPCVD所面临的技术瓶颈。总结了反应腔体内压强、基片温度、基体材料及增强形核技术对金刚石膜形核过程的影响。较低腔体内压力、基片温度,高碳源浓度及等离子体预处理能有效提高形核密度。阐述了各过程参数对金刚石膜生长的影响和微米、纳米、超纳米金刚石膜的技术特点及应用。指出各类金刚石膜制备所面临的技术难题,并综述了解决该技术瓶颈的最新研究工作。

预合金粉结合剂真空无压烧结制备金刚石工具

以Fe_(40)Cu_(40)Co_(20)和Cu_(80)Sn_(20)预合金粉为结合剂,采用真空无压烧结制备金属胎体样品,并与相同烧结工艺下的金属单质粉结合剂烧结样品进行对比。用扫描电子显微镜、洛氏硬度计、阿基米德排水法对所得样品的微观形貌、硬度和相对致密度进行对比分析。研究发现:随温度升高,两类样品的致密度和硬度均先增大后减小;当烧结温度达到860℃时,致密度和硬度均达到最大值。预合金粉在860℃下烧结所得样品的相对致密度比同条件下烧结的金属单质粉样品的提高5%,硬度提高HRB 7 MPa。因此,在达到同等级性能的前提下,预合金粉真空烧结所得样品的烧结温度更低,可有效避免在高温条件下金刚石的强度和质量损失。

微波烧结金刚石-WC硬质合金复合材料研究

采用微波烧结工艺制备金刚石-WC硬质合金复合材料,并和常规烧结工艺进行对比.分别对烧结样品进行了硬度、致密度等性能测试,采用扫描电镜(SEM)观察样品微观形貌,并采用能谱仪(EDX)对样品进行元素分析.结果表明,微波烧结升温速度快,周期短;在烧结温度为1 000℃,保温时间为1 h条件下,微波烧结样品的硬度HRA为75.33,相对密度为95.85%,较常规烧结样品的硬度69.58和相对密度87.28%要高;此外,相比于常规烧结,微波烧结样品烧结较为充分,金刚石受烧损情况较轻,且与基体结合较好,微波烧结工艺在制备金刚石-WC硬质合金复合材料过程中优势较为明显.

预合金结合剂成分及烧结工艺对金刚石工具性能的影响

以Fe40Cu40Co20预合金粉、Cu80Sn20预合金粉和WC粉为原料,通过真空无压烧结方法制得金刚石工具胎体样品,并采用扫描电子显微镜、洛氏硬度计、阿基米德排水法分析了预合金粉含量对样品微观形貌、硬度和相对致密度的影响。结果表明,Fe40Cu40Co20预合金粉、Cu80Sn20预合金粉和WC粉含量分别为50%、40%和10%时,样品具有最佳的综合力学性能,胎体的相对致密度和硬度分别达到94.6%和105HRB。在此基础上,探讨了最佳胎体配方条件下冷压压力及保温时间对样品力学性能的影响,研究发现冷压压力为45MPa、烧结保温时间为30min时,样品具有良好的综合力学性能。本工作可为建立金刚石工具的无压烧结方法提供前期实验探索。

Response surface optimization of process parameters for removal of F and Cl from zinc oxide fume by microwave roasting

Microwave was applied to roasting the zinc oxide fume obtained from fuming furnace for the removal of F and Cl. The effects of important parameters, such as roasting temperature, holding time and stirring speed, were investigated and the process conditions were optimized using response surface methodology (RSM). The results show that the effects of roasting temperature and holding time on the removal rate of F and Cl are the most significant, and the effect of stirring speed is the second. The defluorination rate reaches 92.6% while the dechlorination rate reaches 90.2%, under the process conditions of roasting temperature of 700 °C, holding time of 80 min and stirring speed of 120 r/min. The results indicate that the removal of F and Cl from fuming furnace production of zinc oxide fumes using microwave roasting process is feasible and reliable.

原料预合金化对微波无压烧结金刚石工具性能的影响

以Fe60Cu40预合金粉和单质粉为基础原料,利用微波无压烧结在850℃制备了FeCu/WC基金刚石复合材料刀头。通过探讨物料在微波场中的升温特性设计了微波无压烧结制度。采用扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机、激光拉曼光谱等表征手段,对比研究了预合金粉和单质粉微波烧结样品的组织形貌等微结构信息,并获得了样品的硬度、致密度、横向断裂强度等力学性能。结果表明,与常规烧结方法相比,微波强化烧结可将温度降低至900℃以下,金刚石颗粒没有出现石墨化转变;FeCu/WC基配方在850℃微波烧结样品的洛氏硬度、相对致密度、横向断裂强度分别达到102.7 HRB、98.5%、1035 MPa。并对微波烧结的强化机制和原料预合金化对于基体的增强机理进行了初步探讨,微波无压烧结对于预合金粉体金刚石刀头的制备表现出良好的应用前景。

微波无压烧结Fe-Cu-WC基金属结合剂

分别采用常规无压烧结和微波无压烧结法,以Fe、Cu、Sn等金属粉以及WC粉作为原料制备金属烧结体,研究不同烧结工艺对金属烧结体的微观组织形貌、致密度和抗弯强度的影响。结果表明:对比常规无压烧结,微波无压烧结可提高金属烧结体的致密度及力学性能;当烧结温度为900℃时,致密度和抗弯强度均达到最大,分别为90.6%、93.9%和753 MPa、816 MPa;通过样品微观形貌分析,微波无压烧结可以使烧结体元素分布更均匀,降低烧结体的孔隙率。在达到同等级力学性能的前提下,微波无压烧结可以降低烧结温度,避免高温损伤金刚石强度。