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纳米金刚石薄膜的制备与应用
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG156[金属学及工艺—热处理;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]上海交通大学机械与动力工程学院,上海200030, [2]上海交通大学微纳米科学研究院,上海200030, [3]上海交友钻石涂层有限公司,上海200240
  • 相关基金:国家自然科学基金(50575135)和国家高技术研究发展计划(863计划,2002AA302613)资助项目.
中文摘要:

采用偏压辅助增强热丝化学气相沉积法(Chemical vapor deposition,CVD),以WC-Co硬质合金为衬底,采用控制沉积参数和添加惰性气体Ar等CVD新工艺,制备性能优良的纳米金刚石薄膜。进一步采用扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)、原子力显微镜(Atomic force microscopy,AFM)、拉曼光谱(Raman spectroscopy)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和高分辨率透射电镜(High-resolution transmission electron microscopy,HR-TEM)分析了薄膜的纳米效应。研究结果表明:纳米涂层仍然是以金刚石结构为主的多晶体,它晶体颗粒较小(20~80nm),含有较多的晶界和sp^2结构,涂层表面粗糙度Ra≤50nm,表面平整光滑,有利于研磨抛光。在此基础上,提出纳米金刚石复合涂层制备新技术,开发研制出各种涂层拉拔模具,在实际生产线上进行了应用,取得了显著的效果。

英文摘要:

Nanocrystalline diamond films are deposited on Co-cemented carbide substrates using bias-enhanced hot filament chemical vapor deposition(HFCVD) technique by appropriately controlling deposition parameters and Ar addition. The evidence of nanocrystallinity, smoothness and purity is obtained by characterizing the sample with scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD), Raman spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) and selected-area electron diffraction (SAED). The results show that nanocrystalline diamond films consist of nanocrystalline diamond grains with sizes range from 20 to 80 nm and contain a large amount of grain boundaries. Surface roughness is measured at Ra〈 50 rim. Smooth diamond films are liable to polishing. A new process was used to deposit composite diamond coatings by a two-step chemical vapor deposition procedure including first the deposition of the rough polycrystalline diamond and then the smooth free-grained nanocrystalline diamond coating. The diamond-coated drawing dies with these composite coatings display excellent performances in the practical application.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603