论文部分内容阅读
金刚石薄膜用作涂层材料,对于切削加工钛合金、铝硅合金及复合材料等难加工材料具有重要意义。金刚石涂层刀具利用金刚石高硬度、高耐磨性、低摩擦系数、高热导率等优点,结合硬质合金良好的韧性,成为切削加工的理想刀具。因此,开发制备金刚石涂层刀具具有重要意义。本文以H2和CH4为反应气体,用EA-HFCVD法在硬质合金钻头上制备金刚石薄膜。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱、切削实验对金刚石薄膜的形貌、成键形式、切削性能进行了表征。以H2和TMS为反应气体,用EA-HFCVD法在Si基体上制备SiC薄膜,用扫描电子显微镜、XRD、电子探针、拉曼光谱和纳米压痕对薄膜形貌、物相、成分、成键形式及力学性能进行表征。在硬质合金平面刀片上沉积了SiC中间层及顶层金刚石薄膜,用扫描电子显微镜、XRD及拉曼光谱对薄膜形貌、物相及成键方式进行表征。本论文研究的主要结果如下:(1)在硬质合金钻头上涂覆了质量较好的金刚石涂层,金刚石涂层质量受基体钻头影响,一方面基体表面加工缺陷会明显的反映在金刚石薄膜上,另一方面杂质元素扩散导致薄膜沉积后出现夹杂相,且这些影响均集中于涂层钻头刀刃位置,导致刃部质量变差;切削结果表明,金刚石涂层钻头切削碳纤维板时磨损量小,钻孔质量高,钻速为20000转/分时钻孔效果最好,并且切削后未发现薄膜脱落现象。(2)通过提高灯丝电流,提高温度,在Si片上得到致密性很好的:SiC薄膜,气压对SiC薄膜生长有很大影响,不同气压下制备得SiC均为立方碳化硅。随着气压降低,薄膜晶粒变小,致密度提高。0.3kPa下薄膜最致密,硬度和弹性模量达到19GPa和248GPa。(3)将致密SiC薄膜沉积参数运用到YG6X平面刀具上制备得到致密性良好的SiC中间层,SiC沉积过程中CoSi相的形成有利于阻止Co的扩散,继续生长金刚石得到质量较好的金刚石薄膜。