本文關(guān)鍵詞：碳膜力學(xué)性能表征和改善研究

  更多相關(guān)文章： 金剛石膜 類金剛石碳膜 力學(xué)性能 表征方法 改善機(jī)理

【摘要】：本論文以改善碳膜力學(xué)性能為出發(fā)點,利用離子束輔助沉積技術(shù)制備了不同金屬含量的摻銀類金剛石碳膜(Ag-DLC)和摻銅類金剛石碳膜(Cu-DLC);在SiC過渡層上利用化學(xué)氣相沉積制備厚度在微米量級的金剛石膜。通過研究類金剛石的韌性表征方法及其韌化機(jī)理和微米量級厚度的金剛石膜的力學(xué)性能的表征方法,探索得到改善硬質(zhì)碳膜力學(xué)性能的機(jī)理和方法。然后通過實驗進(jìn)一步對研究的表征方法和機(jī)理進(jìn)行驗證。結(jié)果表明：(1)提出從能量和應(yīng)力兩個方面對類金剛石薄膜的韌性進(jìn)行表征的方法,發(fā)現(xiàn)結(jié)合利用薄膜的沖擊韌性和劃痕韌性可完整反映薄膜的韌性。得到類金剛石薄膜的韌化是由下面五個機(jī)理共同作用的結(jié)果：(Ⅰ)制備期間適宜的離子轟擊膜層在薄膜內(nèi)部形成壓應(yīng)力；(Ⅱ)摻雜形成的新“原子簇”粒徑變小,晶界和晶界滑移增多,應(yīng)力集中因數(shù)降低；(Ⅲ)韌性相的屈服和韌性相橋接的“韌帶”作用； (Ⅳ)同質(zhì)碳原子的互斥作用降低；(Ⅴ)剪切軟金屬,緩解應(yīng)力場。與實驗結(jié)比對發(fā)現(xiàn),機(jī)理Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ起主導(dǎo)作用。(2)探索了微米量級厚度金剛石膜的力學(xué)性能的表征方法。利用人造金剛石在垂直方向能承受高載荷的性能,替換為人造金剛石壓頭在金剛石膜表面施加較高的垂直載荷,壓入較大的深度。通過探討壓痕法表征微米量級金剛石膜層的硬度和彈性模量的原理可知利用機(jī)架柔度校正后的壓入深度和壓頭的幾何形狀計算出壓痕的面積,進(jìn)而得到金剛石膜的硬度和彈性模量。通過觀察大載荷下,加載曲線上的位移臺階,可以定性的評價出一系列薄膜結(jié)合力的相對大小。(3)通過在硬質(zhì)合金刀具表面制備碳化硅過渡層改善金剛石膜的附著性能,金剛石膜與基體的結(jié)合性能與薄膜自身的力學(xué)性能有關(guān)。通過對其力學(xué)性能的表征驗證前期研究的表征方法,并找到改善膜基結(jié)合力的機(jī)理。正交實驗的實驗結(jié)果得到了制備SiC過渡層的最優(yōu)組合：偏壓100V、靶電流10A、乙炔氣體流量45sccm,偏壓是影響金剛石膜附著性能的主要參數(shù)。制備通過觀察不同沉積溫度下制備的金剛石膜的表面形貌和拉曼光譜,進(jìn)而推斷出SiC過渡層增強(qiáng)膜基結(jié)合力的機(jī)理。
【關(guān)鍵詞】：金剛石膜 類金剛石碳膜 力學(xué)性能 表征方法 改善機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究意義10
• 1.2 硬質(zhì)碳膜力學(xué)性能10-12
• 1.3 類金剛石碳膜韌性表征及韌化機(jī)理12-13
• 1.4 金剛石膜力學(xué)性能的表征和改善機(jī)理13-16
• 1.4.1 金剛石膜力學(xué)性能的表征方法13-14
• 1.4.2 改善硬質(zhì)合金表面CVD金剛石膜的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.5 選題依據(jù)16
• 1.6 研究目的、主要內(nèi)容及撰寫思路16-18
• 第二章 實驗部分18-27
• 2.1 制備設(shè)備及工藝18-25
• 2.1.1 類金剛石碳膜的制備設(shè)備及工藝18-19
• 2.1.2 碳化硅過渡層的制備設(shè)備及工藝19-22
• 2.1.3 金剛石碳膜的制備設(shè)備及工藝22-25
• 2.2 薄膜表征25-27
• 2.2.1 X射線衍射儀25
• 2.2.2 拉曼光譜分析儀25
• 2.2.3 微米壓痕儀25-26
• 2.2.4 劃痕實驗儀26
• 2.2.5 沖擊實驗26-27
• 第三章 類金剛石碳膜韌性表征及韌化機(jī)理27-44
• 3.1 硬質(zhì)碳膜的韌性表征方法28-36
• 3.1.1 壓球法表征薄膜沖擊韌性28-31
• 3.1.2 劃痕法表征薄膜劃痕韌性31-35
• 3.1.3 薄膜韌性表征的方法35-36
• 3.2 韌化機(jī)理探討36-43
• 3.2.1 能量方法的失效機(jī)制37-38
• 3.2.2 應(yīng)力方法的失效機(jī)制38
• 3.2.3 韌化機(jī)理探討38-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第四章 微米壓痕法評價金剛石膜力學(xué)性能44-56
• 4.1 微米壓痕法表征硬質(zhì)硬度和彈性模量44-52
• 4.1.1 微米壓痕法表征硬質(zhì)碳膜硬質(zhì)硬度和彈性模量的測量原理44-49
• 4.1.2 探索微米量級的壓痕面積49-51
• 4.1.3 機(jī)架柔度的標(biāo)定和壓痕面積的確定51-52
• 4.2 微米壓痕測量結(jié)合力52-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第五章 碳化硅過渡層改善硬質(zhì)合金刀具金剛石涂層力學(xué)性能的方法和機(jī)理56-67
• 5.1 正交實驗結(jié)果分析與討論56-65
• 5.1.1 金剛石膜的彈性模量和結(jié)合力的結(jié)果分析58-61
• 5.1.2 間隔層提高金剛石膜基結(jié)合力的機(jī)理61-65
• 5.2 分析影響金剛石涂層膜基結(jié)合力的因素65
• 5.3 本章小結(jié)65-67
• 第六章 結(jié)論67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 個人簡歷74-75
• 在學(xué)期間研究成果75

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1 ;力學(xué)性能二級人員取證復(fù)習(xí)參考題(之一)解答[J];理化檢驗(物理分冊);1997年12期

2 ;力學(xué)性能二級人員取證復(fù)習(xí)參考題(之三)解答[J];理化檢驗(物理分冊);1998年04期

3 陳金寶;高溫力學(xué)性能二級人員取證復(fù)習(xí)參考題(持久部分之五)解答[J];理化檢驗(物理分冊);2000年02期

4 潘葉金;電弧熔鑄的Nb-18Si-5Mo-5Hf-2C復(fù)合材料的力學(xué)性能[J];中國鉬業(yè);2003年03期

5 張美忠,李賀軍,李克智;三維編織復(fù)合材料的力學(xué)性能研究現(xiàn)狀[J];材料工程;2004年02期

6 游宇,周新貴;三維編織復(fù)合材料的力學(xué)性能[J];纖維復(fù)合材料;2004年04期

7 羅文波;唐欣;譚江華;趙榮國;;流變材料長期力學(xué)性能加速表征的若干進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2007年07期

8 嚴(yán)振宇;徐強(qiáng);朱時珍;劉穎;;Sm_2Zr_2O_7-ZrB_2/SiC復(fù)合材料的制備及力學(xué)性能研究[J];稀有金屬材料與工程;2011年S1期

9 瞿欣;孫汝n，

本文編號：999117