為了系統(tǒng)研究不同溫度下氧化鐵刻蝕金剛石表面的形貌及形成機(jī)理,以人造金剛石為刻蝕材料,以氧化鐵作為刻蝕劑,先將金剛石洗凈,然后將金剛石與氧化鐵以質(zhì)量比為1∶5混合均勻、壓實(shí),用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣氛,在650～850℃下用氧化鐵刻蝕金剛石單晶表面。再用掃描電子顯微鏡及其3D重建技術(shù)、熱重分析、X射線(xiàn)衍射和拉曼光譜等方法對(duì)刻蝕后金剛石單晶不同晶面的表面形貌、表面粗糙度、物相組成和刻蝕機(jī)理進(jìn)行了表征與分析。首次用3D重建技術(shù)對(duì)刻蝕后金剛石不同晶面的形貌進(jìn)行了立體觀測(cè),用銅基結(jié)合劑金剛石試樣的抗彎強(qiáng)度來(lái)評(píng)估刻蝕對(duì)金剛石與結(jié)合劑間結(jié)合力的影響。結(jié)果表明:氧化鐵在不同溫度下均能有效刻蝕金剛石單晶,且對(duì)不同晶面的刻蝕程度和形貌是各向異性的;當(dāng)刻蝕溫度為650℃時(shí),氧化鐵對(duì)金剛石單晶已有一定的刻蝕;隨溫度的升高,刻蝕加劇;在相同條件下,金剛石單晶的{100}面刻蝕程度比{111}面嚴(yán)重,{100}面表面粗糙度S_a從0.84μm升至3.73μm,{111}面表面粗糙度S_a從0.77μm升高至2.01μm�？涛g后,金剛石單晶的不同晶面形貌由金剛石本身的原子排列決定,隨... 

【文章來(lái)源】：材料導(dǎo)報(bào). 2020,34(14)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

人造金剛石單晶原始形貌

800 ℃氧化鐵刻蝕后金剛石表面整體形貌圖

從圖2中金剛石表面在 800 ℃下經(jīng)氧化鐵刻蝕后整體形貌圖可以看出,氧化鐵對(duì)金剛石{100}面和{111}面的刻蝕程度不同,因此需要對(duì)Fe2O3在不同溫度下對(duì)金剛石不同晶面的刻蝕情況進(jìn)行詳細(xì)分析,首先分析{111}面的刻蝕情況。圖3a—e為650～850 ℃下Fe2O3對(duì)金剛石{111}面刻蝕后的表面形貌。由圖3a可知:當(dāng)刻蝕溫度為650 ℃時(shí),整個(gè){111}晶面都呈現(xiàn)輕微的刻蝕,布滿(mǎn)了輕微的點(diǎn)狀凸起以及一些線(xiàn)形的紋路,該紋路可能是金剛石的生長(zhǎng)紋[15],這說(shuō)明氧化鐵對(duì)金剛石的起始刻蝕溫度低于650 ℃;當(dāng)刻蝕溫度升高至700 ℃時(shí)(圖3b),點(diǎn)狀凸起的數(shù)量增加,有些區(qū)域出現(xiàn)了較大的刻蝕坑,表面粗糙度提高;隨著溫度升高至750 ℃(圖3c),刻蝕進(jìn)一步加劇,此時(shí)點(diǎn)狀凸起數(shù)量減少,但每個(gè)凸起的面積變大,進(jìn)而長(zhǎng)大成為粗大的柱狀物;當(dāng)刻蝕溫度再?gòu)?50 ℃升高到850 ℃時(shí)(圖3d和e),刻蝕進(jìn)一步加劇,點(diǎn)狀凸起數(shù)量進(jìn)一步減少,每個(gè)凸起的面積進(jìn)一步變大,柱狀物更加粗大,最后變成了面積很大的刻蝕物。綜合不同刻蝕溫度下金剛石{111}面的SEM圖可得:隨著刻蝕溫度的升高,金剛石{111}面的刻蝕越來(lái)越加劇,晶面刻蝕形狀由輕微的點(diǎn)狀凸起變成了粗大的凸起物,最終凸起物面積更大、高度更高。2.3 不同刻蝕溫度下氧化鐵對(duì)金剛石{100}面的刻蝕

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Cu含量對(duì)鋁基結(jié)合劑及其金剛石工具性能的影響[J]. 徐俊杰,萬(wàn)隆,宋冬冬,王俊沙,李穎穎,劉瑩瑩.  材料導(dǎo)報(bào). 2017(08)
[2]溫度對(duì)鐵粉催化腐蝕人造金剛石單晶的影響[J]. 陳靜,萬(wàn)隆,王俊沙,周肖璇,張磊欣.  人工晶體學(xué)報(bào). 2015(06)
[3]高溫高壓下Fe-Ni-C系中金剛石層狀生長(zhǎng)的機(jī)理探討[J]. 李和勝,亓永新,李木森.  金剛石與磨料磨具工程. 2008(05)
[4]金屬斷口SEM圖像三維重建模型及實(shí)現(xiàn)研究[J]. 陳亨利,康戈文,任文偉.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2008(02)

博士論文
[1]鐵族金屬及其鹽對(duì)人造金剛石單晶腐蝕研究[D]. 王俊沙.湖南大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3363298