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时间:2020-03-07
《CVD金刚石涂层用于海洋密封材料的制备与应用.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
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4、号:10490学号:201201028密级公开WuhanInstituteOfTechnology硕士学位论文CVD金刚石涂层用于海洋密封材料的制备与应用学科专业:材料物理与化学研究生:张玮指导教师:满卫东教授培养单位:材料科学与工程学院ThePreparationandApplicationofCVDDiamondCoatingsforMarineSealAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterMajor:MaterialsPhysicsCandidate:ZhangWeiSupervisor:ManWeidong摘要摘要化学气相沉
5、积(Chemicalvapordeposition,CVD)金刚石薄膜有着优异特性,例如高硬度、弹性模量大、耐磨性强以及稳定的表面化学性等等,是目前研究较为热门的材料之一。目前金刚石薄膜被广泛应用在切屑刀具、微机电系统(MEMS)、密封材料、表面声波器件、生物医学应用等领域。本研究利用直流辉光放电等离子体CVD装置,在硅和碳化硅衬底材料,对CVD纳米金刚石薄膜、微米金刚石膜和纳米/微米(NCD/MCD)复合薄膜的生长工艺和金刚石膜制备、摩擦性能试验及其静密封性能进行研究。探究甲烷浓度、沉积温度、氩气含量等对金刚石生长的影响。采用扫描电镜、拉曼光谱仪、原子力显微镜、透
6、射电镜对薄膜的表面形貌、结构成分进行表征。主要工作如下:1、研究了甲烷浓度对金刚石膜表面形貌的影响,结果表明甲烷浓度从1%,~9%,沉积的金刚石表面形貌发生变化。随着甲烷浓度的增加,晶粒尺寸也是先增大再逐渐减小为纳米级。2、研究了沉积温度对金刚石膜表面形貌的影响,结果表明当金刚石膜的生长温度700℃时,金刚石薄膜表面呈现菜花状的纳米金刚石结构;当温度上升到800℃时,金刚石膜表面以方块状晶粒形状为主;随着温度的继续上升到900~1000℃时,金刚石膜表面则出现棱角分明的晶型;当温度继续上升到1100℃,金刚石膜表面晶型已不规整。3、氩气的引入对等离子体球形体和沉积薄
7、膜产生影响。当Ar含量占H2比1%-5%时,等离子体球能保持稳定;当氩气含量占H2超过20%时,等离子体球消失。氩气的加入会使微米金刚石膜晶粒产生缺陷,增强纳米金刚石膜的金刚石二次形核。4、系统研究了三种不同结构的金刚石膜的机械性能,本实验结果表明:微米金刚石膜的薄膜结合力很高,但它较大的晶粒和粗糙的表面也导致了微米金刚石膜摩擦系高。纳米金刚石膜晶粒小,薄膜表面光滑摩擦系数低。但由于薄膜中存在大量晶界和非晶相,导致其薄膜结合力非常差,无法用于实际工作。只有微米/纳米结构的金刚石膜既有着光滑的表面较低的摩擦系数,又有着很高的薄膜I武汉工程大学硕士学位论文结合力强度
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