本文選題：直流電弧等離子體噴射 + 金剛石膜��； 參考：《北京科技大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：CVD金剛石膜具有優(yōu)異的光學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能成為理想的長(zhǎng)波紅外窗口材料。而在作為高速飛行器紅外窗口使用時(shí),窗口材料駐點(diǎn)溫度瞬間可達(dá)到600℃以上。為滿足實(shí)際應(yīng)用需要,針對(duì)CVD金剛石膜在使用環(huán)境下(高溫)的光學(xué)、熱學(xué)及力學(xué)性能研究十分必要。 本文采用直流電弧等離子體噴射CVD法通過(guò)控制參數(shù)制備質(zhì)量和厚度各異的金剛石膜,借助或設(shè)計(jì)各種高溫加熱附件研究了金剛石自支撐膜的高溫光學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能。 采用直流電弧等離子體噴射CVD法成功制備了Φ100mm無(wú)裂紋金剛石自支撐膜,拋光后厚度為1.02mm,在10.6μm處透過(guò)率大于60%；含氮雜質(zhì)的金剛石膜采用532nm激發(fā)拉曼譜中會(huì)在1420cm-1附近出現(xiàn)一個(gè)寬鋒,通過(guò)變換拉曼激發(fā)波長(zhǎng)證明了該峰位并非本征拉曼特征峰,結(jié)合488nm和514nm激發(fā)波長(zhǎng)分析發(fā)現(xiàn)該峰位屬膜內(nèi)氮雜質(zhì)相關(guān)[N-V]0空位引起的熒光峰。 隨著溫度升高金剛石膜紅外透過(guò)率下降速率增加,同時(shí)本征峰和氮、氫雜質(zhì)特征峰向短波數(shù)偏移,不同厚度和質(zhì)量的金剛石膜的吸收系數(shù)隨溫度的增加程度近似；0.33mm厚金剛石膜在950K時(shí)在10.6μm處透過(guò)率較室溫時(shí)下降7.11%,吸收系數(shù)增加2.7倍。 拋光后金剛石膜的熱導(dǎo)率與光學(xué)質(zhì)量成正比關(guān)系,室溫下生長(zhǎng)面熱導(dǎo)率略高于形核面；1.68mm厚金剛石膜在水平方向和垂直方向的熱導(dǎo)率與溫度成λ～T-n關(guān)系,兩個(gè)方向熱導(dǎo)率在室溫時(shí)存在9%的各向異性,溫度升高至400K后各向異性消失,在500K熱導(dǎo)率仍在1000W.m-1.K-1以上,且500K以后熱導(dǎo)率與高質(zhì)量單晶水平接近。 以硫化鋅和藍(lán)寶石為參考材料對(duì)金剛石斷裂強(qiáng)度進(jìn)行歸一化,證明采用自行研制金剛石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測(cè)得的硫化鋅和藍(lán)寶石斷裂強(qiáng)度相對(duì)精細(xì)陶瓷材料斷裂強(qiáng)度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)下測(cè)得的結(jié)果略偏低；有限的高溫?cái)嗔褟?qiáng)度數(shù)據(jù)表明在873K下金剛石膜的斷裂強(qiáng)度與室溫相比幾乎不變。 砂蝕試驗(yàn)表明金剛石膜的沖蝕損傷主要是從晶界和表面缺陷處開(kāi)始的,生長(zhǎng)面晶界密度低,在短時(shí)間沖蝕條件下,與形核面相比具有更好的抗砂蝕性能：在1000K下氧化后會(huì)加速生長(zhǎng)面的沖蝕過(guò)程,降低其抗砂蝕性能。
[Abstract]:CVD diamond films have excellent optical, thermal and mechanical properties. When used as infrared window of high speed vehicle, the temperature of window material can reach above 600 鈩，

本文編號(hào)：1987024