一、旋转电极电火花抛光金刚石膜（论文文献综述）
韩晓桐[1]（2021）在《HTHP和MPCVD单晶金刚石结晶质量和刻蚀对比研究》文中指出金刚石作为目前自然界中硬度最高的材料,不仅在珠宝市场上具有极高的商业价值,在传统工业领域中也有广泛应用,如在机械加工中可作为高硬切割刀具、磨削砂轮、研磨颗粒;在钻探与开采中可作为钻头使用;在各种精密仪器中作为光学窗口等。这些利用了金刚石的超硬性质、极低摩擦系数、极低热膨胀系数、高化学稳定性、光学等特性。近年来,随着金刚石制备技术的发展,其优异的半导体特性,如宽带隙、高热导率、高击穿电压、高载流子迁移率等,在半导体材料领域受到了广泛的关注。由于天然金刚石储备量少、价格高,制备高质量、大面积的单晶金刚石一直是材料科学领域重要的研究方向。目前常见的金刚石合成技术有高温高压法（HTHP）、微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）、热丝化学气相沉积法（HFCVD）等。其中选用HTHP籽晶为衬底,MPCVD同质外延生长金刚石材料是一条重要的制备技术路线。然而由于金刚石物性特点,高质量、大面积的单晶金刚石制备仍存在诸多科学与技术问题。首要问题就是金刚石的加工。由于金刚石超硬的特性,其超精密加工难度极高。而无论是对于外延生长还是电子器件的制造,均要求单晶金刚石的表面粗糙度达到纳米级别。因此本文中针对超硬金刚石单晶片加工进行研究,建立包括晶面定向—切割—研磨—抛光四道工序的加工过程。劳厄法对HTHP金刚石进行表面定向后,采用激光切割体块单晶金刚石形成片状晶片。片状金刚石表面会存在大量的石墨层、切割痕等,导致表面不平整。研磨阶段的目的是去除激光切割的切割痕、石墨层等,实现表面平整化的一个过程。由于单晶金刚石晶面晶向的各相异性,针对Ⅰb型HTHP金刚石（HTHPⅠb）,对其（100）晶面、（110）晶面,分别进行沿<100>晶向、<110>晶向的研磨实验,通过原子力显微镜（AFM）、激光聚焦显微镜（LEXT）等表征手段对比了磨削速度和研磨效果。机械研磨后仍存在表面/亚表面损伤,采用化学机械抛光进行超精密加工。通过激光拉曼光谱（Raman）、高分辨X射线衍射（HRXRD）、AFM等表征手段和等离子体刻蚀实验,对比了研磨和抛光后Raman sp3金刚石相的半峰宽和峰位移动、HRXRD摇摆曲线的半峰宽、表面粗糙度、刻蚀坑密度,发现化学抛光后的表面损伤更少,表面粗糙度较小。单晶金刚石材料应用于半导体领域需满足更高的质量要求。除了上述衬底加工后的表面状态,单晶金刚石的类型、同质外延生长的时间、生长工艺的各种参数、衬底（100）晶面的偏离角等均会对晶体质量有影响。针对这一问题,本论文通过Raman、HRXRD表征手段和等离子体刻蚀实验,比较了 HTHP Ⅰb、Ⅱa型HPHT金刚石（HTHPⅡa）、MPCVD型金刚石（MPCVD）三种单晶金刚石（100）面结晶质量的差异,并对比MPCVD同质外延生长8h和16h结晶质量。对比结果显示HTHP Ⅱa型和MPCVD短时间生长金刚石结晶质量相对较好。进一步对HTHP Ⅱa、HTHP Ⅰb和MPCVD（100）面进行H2和H2/O2等离子体刻蚀,计算了从900℃至1300℃下的刻蚀速率（Etching Rate,简称ER）,根据阿伦尼乌斯方程计算了活化能（activation energy,简称Ea）。对比得到,在H2/O2刻蚀气氛下,Ea（HTHP Ⅰb）>Ea（MPCVD）>Ea（HTHP Ⅱa）,在 H2 和 H2/O2 刻蚀气氛下,Ea（O2/H2）>Ea（H2）。通过X射线光电子能谱（XPS）测试刻蚀前后样品的表面,分析C1s光谱中含碳基团刻蚀前后的变化,H2刻蚀HTHPⅠb样品（100）面后,CHx基团、sp2 C-N基团含量百分比增加,O2/H2刻蚀后,CHx基团、sp2 C-N基团、C-O基团、C=O基团、-COOH基团含量百分比增加,说明等离子体中O组分的加入加强了刻蚀作用。O2/H2刻蚀HTHPⅡa样品（100）表面,CHx基团、C-O基团、C=O基团、-COOH基团含量百分比增加,相比于有氮元素的HTHPⅠb型,无氮元素的HTHPⅡa没有检测到碳氮基团,说明N元素的存在使刻蚀作用加强。分别用H2、O2/H2=1.50%、O2/H2=2%、O2/H2=3%、O2/H2=4%、O2/H2=5%等离子体刻蚀HTHPⅠb（100）面,通过LEXT观察刻蚀坑形貌,并记录刻蚀坑随刻蚀时间尺寸和形貌的变化,发现刻蚀坑尺寸随O2/H2比例的上升而增大,刻蚀坑形貌不再是规则的倒金字塔形状。等离子体刻蚀表面损伤处如划痕,会出现平底坑,在本论文中研究了平底坑和尖底坑随刻蚀时间形状的变化,发现平底刻会随刻蚀时间变大变平,直至消失。
李大帅[2]（2021）在《常压微波等离子体纳米材料合成关键技术研究》文中进行了进一步梳理微波等离子体化学气相沉积技术作为一种新型的纳米材料合成技术,在金刚石、石墨烯、碳纳米管、陶瓷等多种纳米材料的合成中被广泛应用。与热化学气相沉积技术相比,微波等离子体中的高能电子可以有效的促进反应气体的化学键断裂和重组并生成高活性的化学基团,从而实现纳米材料的快速生长。由于常压微波等离子体的产生涉及电磁学、流体力学、化学以及分子动力学等多个学科,设计难度较大。目前微波等离子体纳米材料合成主要使用低压微波等离子体技术,尚未有工作于常压及以上高气压条件下的微波等离子体纳米材料合成系统。低压微波等离子体一般工作于10k Pa以下的低气压环境中,由于其离子能量、等离子体密度和气体温度较低,对气体分子的裂解效率远低于常压微波等离子体。且受等离子体体积和均匀性的影响,纳米材料难以实现大面积均匀生长,限制了微波等离子体纳米材料技术的应用。因此,本文的主要研究内容是设计一种适用于高品质纳米材料生长的常压微波等离子体纳米材料合成系统。本文结合常压微波等离子体炬和传统高温管式炉设计了适用于高质量纳米材料生长的常压微波等离子体纳米材料合成系统。针对常压微波等离子体炬发生装置体积大、难控制和集成难度高的技术难题,通过研究常压微波等离子体炬发生装置的结构、微波能量、气流对等离子体炬的影响,设计了适用于纳米材料合成的小型化常压微波等离子体炬发生系统,提高了微波等离子体炬的效率。通过对不同进气方式条件下的仿真和等离子体实验研究,提出的双层气膜法等离子体炬稳定技术解决了常压微波等离子体炬稳定性和带载能力差的关键问题,为常压微波等离子体炬纳米材料合成提供了技术支撑。通过光谱诊断和气相色谱分析研究了常压微波等离子体炬对气态前驱体的裂解能力,证明了200W功率的常压微波等离子体对气态前驱体的裂解率达到了99%以上,且裂解产物是可以直接用于纳米材料生长的原子和双原子分子。与热化学气相沉积相比,常压微波等离子体纳米材料合成系统对前驱体的利用效率得到了极大的提升。最后,利用常压微波等离子体化学气相沉积系统在不锈钢和商用铝箔衬底上合成出多壁碳纳米管,充分证明了本技术在纳米材料合成方面的实用性。本论文主要创新如下:（1）实现了常压微波等离子体纳米材料合成技术。针对常压微波等离子体炬发生装置体积大、难控制和集成难度高的技术难题,本文设计了适用于纳米材料合成的同轴型常压微波等离子体发生装置。并结合传统高温管式炉实现了常压微波等离子体纳米材料合成系统。常压微波等离子体炬极高的分子裂解能力实现了材料合成过程中前驱体的高效裂解,产生的高活性化学基团在高温管式炉中反应重组为目标纳米材料,极大程度的提高了前驱体的利用率和纳米材料生长速度。（2）建立了一种全新的基于常压微波等离子体炬技术的碳纳米材料合成方法。使用常压微波等离子体纳米材料合成系统,以乙醇蒸汽为碳源,在不锈钢和商用铝箔衬底上合成出了碳纳米管。通过对比常压微波等离子体炬和高温对乙醇蒸汽的裂解效果,结合常压微波等离子体炬的光谱测量,证明了200W的常压微波等离子体炬可以将乙醇蒸汽完全裂解成C2和CH等活性化学基团,且这些活性基团可以在合适的衬底和温度条件下合成出碳纳米管。（3）通过对基于流体力学的双层气膜与等离子体炬的作用机理研究,突破了常压微波等离子体炬技术瓶颈,实现了常压微波等离子体炬稳定技术。针对常压微波等离子体炬在运行过程中极易受气流稳定性影响的问题,通过流体力学仿真和小型化同轴微波等离子体炬的验证实验,提出了使用较低离解能和电离能的气体作为常压微波等离子体炬屏蔽气体的方法。解决了在等离子体发生装置连接管式炉时等离子体无法维持炬形态的问题,有效的提高了常压微波等离子体炬的稳定性,为常压微波等离子体炬与高温管式炉的结合提供了有力的技术支撑。
李晓鹏[3]（2020）在《微细电火花加工电极在线控形机理及关键技术研究》文中提出微细电火花加工技术因具有加工材料广泛和微尺度制造能力强大等特点,被认为是加工微深孔和三维复杂微结构件最具潜力的方法之一,广泛应用于军工国防、航空航天、信息产业以及生物医疗器械等关键零部件的加工。随着加工结构特征尺寸的减小,电极损耗及控制成为制约微细电火花加工技术工程化应用的关键问题之一。本文在国家自然科学基金（51005027）和辽宁省自然科学基金（201602030）的支持下,以实现微细电极控形为目标,采用实验、仿真和理论相结合的方法,从如下四个方面开展研究工作:首先,纳米复合镀层微细电极自控形技术研究。鉴于均质材料电极经常出现棱边损耗的现象,本文设计了放电端面为非均质环状结构的工具电极,借助工具电极的特殊结构减缓棱边损耗速度以期达到均匀损耗的目的。在尝试了多种制造工艺的基础上,最终利用超声复合电沉积工艺制备出非均质纳米复合镀层电极。微细电火花加工实验表明纳米复合镀层所具备的优异耐热性和弱导电性,能够提高电极侧壁的耐电蚀能力,改善了微细电火花加工质量。进一步地,通过调整制备工艺配方、参数和材料成分制备了不同组分、不同纳米微粒材料及复合量的复合镀层电极进行微细电火花加工实验,实验总结了电沉积工艺参数与所制备纳米复合镀层电极的耐电蚀性能之间的规律。纳米复合镀层电极提升了电火花加工质量,但镀层稳定性和可靠性稍显不足,有必要换一种思路进一步开展研究。其次,连续脉冲放电条件下放电区域变化过程研究。击穿放电所产生的材料蚀除是击穿放电用于机械加工成为电火花加工方法的原因,也是电极不均匀损耗的根源。为研究放电区域变化情况,本文基于粒子运动状态完善了放电通道击穿模型,提出了电规准尤其是峰值电流、放电持续时间和脉冲频率影响放电间隙中放电点出现在端面不同区域的概率,进而影响损耗后电极形状的假设,随后借助单因素和正交实验获得了不同条件下工具电极形状变化规律。实验表明,在所研究参数的范围内脉冲宽度、峰值电流在一定程度上决定了电极端面中心区域、棱边区域的材料蚀除效率,实验结果与上述假设相吻合。在此基础上,建立了放电蚀除区域划分理论,形成了均质工具电极在线控形技术的理论基础。再次,均质工具电极的电规准控形实验研究。为建立电规准和工具电极端面形状之间的对应关系,本文采用图像处理技术提取加工后电极和工件轮廓特征,应用非线性最小二乘法拟合不同电规准下微细电极端面形状变化的作用曲线。数据表明:单因素实验条件下,随着峰值电流的增加,微细电极角损耗迅速增大而内凹状消失;仅改变脉冲宽度时,电极端面内凹状变化明显而角损耗基本不发生变化。因此,在忽略加工效率的情况下,通过大规模的实验数据可以掌握电规准与工具电极形状之间的工艺数据库,满足生产需要。此外实验中还发现,抬刀周期及抬刀速度的改变对工具电极端面内凹形状几乎没有影响,而工程中的抬刀动作是因放电间隙中放电状态较差引起的,因此有必要对电蚀产物在工具电极形状变化的作用开展研究。最后,电蚀产物对电极控形的影响机制研究。除电规准外,有人认为电蚀产物分布及浓度会影响工具电极形状,为了准确验证电蚀产物分布及浓度与工具电极形状变化的关系,本文设计了一种间接实现电蚀产物浓度可调的开放状态微细电火花加工实验方法,实验分析了不同放电面积条件下工具电极形状变化和工件底部材料的组成,排除了电蚀产物对工具电极形状的影响。进一步验证了放电蚀除区域划分理论的正确性。工具电极控形理论和实验研究一方面直接提升微细电火花加工质量,另一方面消除因工具电极形状变化带来的补偿难度,简化编程要求,对高效高质微细电火花加工技术的工程化应用具有重要理论价值和借鉴意义。
王伟华,代兵,王杨,舒国阳,姚凯丽,刘本建,赵继文,刘康,杨磊,朱嘉琦,韩杰才[4]（2020）在《金刚石光学窗口相关元件的研究进展》文中进行了进一步梳理金刚石光学窗口相关元件是一种将金刚石优异的光学性能,与其他优异的力学、热学、电学性能和化学性能相结合,通过微波等离子体化学气相沉积工艺等多种合成方法制备的具有不同几何结构、可在极端条件下使用的一类光学器件。本文将以X射线、深紫外到微波范围内不同波段对应的不同种类的光学元件应用为基础,对近年来国内外发展起来的金刚石光学元件的种类、制备与加工进行综述,总结了光学窗口元件的研究现状,并对未来的发展方向进行了展望。
肖平[5]（2020）在《CVD单晶金刚石凝胶抛光工具的制备及应用》文中提出CVD单晶金刚石是下一代功率器件最有希望的候选材料。但目前金刚石器件的大规模应用还面临着很多重大的挑战,特别是制备大尺寸、无位错、低电阻率的单晶金刚石衬底。其中精密抛光技术能够使金刚石获得纳米级粗糙度的表面和低的亚表面损伤,为金刚石的生长和外延创造有利条件,将会在制备大尺寸高质量金刚石衬底的过程中发挥重要作用。针对CVD单晶金刚石在半导体材料领域的抛光需求和金刚石的难抛光属性,本文设想制备出一种新型凝胶抛光工具,并使用混合磨料（金刚石磨料和氧化铈磨料）在高速下抛光CVD单晶金刚石,诱导磨料与金刚石发生机械化学反应,以期实现对CVD单晶金刚石的高效率、超精密和低损伤抛光。本文首先使用SG抛光工具探究在低速（抛光线速度1.5m/s）下凝胶工具对CVD单晶金刚石的抛光状况,为下一步研究工作打下基础。进一步研制出一种适用于高速抛光环境的新型凝胶工具。最后使用该新型凝胶工具在高速（抛光线速度15m/s）下抛光CVD单晶金刚石,并着重研究凝胶工具抛光金刚石的材料去除机理以及混合磨料抛光金刚石的机械化学反应。本文的研究成果如下:（1）研制出一种新型凝胶抛光工具,其由凝胶、基材、填充剂和磨料组成,并优选出高分子纤维垫和滑石粉分别作为新型凝胶抛光垫的基材和填充剂。（2）证明了凝胶抛光工具在高速下抛光CVD单晶金刚石的可行性。使用新型抛光工具在高速下抛光CVD单晶金刚石,2小时内将金刚石的表面粗糙度从100nm降低至5nm,相比于SG抛光工具大大缩短了抛光时间。（3）提出新型凝胶抛光工具在高速下抛光CVD单晶金刚石的材料去除机理。即金刚石磨粒高速滑擦金刚石表面,造成金刚石微破碎,并在金刚石表面留下纳米级深度的沟槽,同时机械应力诱导部分金刚石晶体非晶化。（4）提出在高速下混合磨料（金刚石磨料和氧化铈磨料）抛光CVD单晶金刚石的机械化学反应。即在高速抛光环境下大量金刚石表层碳原子被活化,氧化铈磨料与金刚石表面发生剧烈摩擦,促使其与金刚石表面的基团（羰基、羟基）发生化学反应,进而带走金刚石表层碳原子。
陈乾[6]（2020）在《PCD刀具前刀面光整加工试验研究》文中指出高频感应钎焊技术以加热时间短、设备成本低、操作简便、绿色无污染等优势,在PCD刀具的批量生产中得到了广泛应用。然而采用该技术制成的PCD刀具的前刀面总有热损伤层的存在,不仅导致焊后PCD刀具前刀面的平整性降低,原有的镜面被破坏,在切削钛等高塑性金属时还易与工件材料发生粘连,影响工件表面的加工质量和刀具的使用性能。为此,去除焊后PCD刀具前刀面热损伤层的光整加工已成为亟待解决的问题。为了满足焊后PCD刀具前刀面镜面光整加工对加工方法柔性和精度的要求,本文采用布轮抛光方法去除PCD刀具焊后热损伤层,并对布轮抛光工艺及理论进行了较深入系统的研究。首先,采用单因素试验研究了布轮抛光去除PCD刀具前刀面热损伤层的过程中,布轮转速、压缩量对抛光力的影响规律。试验结果及分析表明:压缩量过小或者过大时,抛光力的大小因受布轮圆柱度误差的影响而呈不稳定状态。压缩量在合理取值范围内,当转速一定时,抛光力随压缩量的增大而增大;当压缩量一定时,抛光力随转速的增大而增大。然后依据单因素试验数据设计了抛光力稳定状态下的二因素四水平正交试验表,分析了压缩量及布轮转速对抛光力的影响程度,同时建立了抛光力预测模型。然后,通过三因素四水平的正交试验探究PCD刀具热损伤层的布轮抛光去除工艺参数对PCD刀具前刀面表面粗糙度变化值△Ra的影响规律。试验结果及分析表明:粗糙度变化值△Ra随转速增大先增大后减小;随压缩量增大先增大后减小再增大;随抛光时间延长先增大后减小。然后分析了布轮转速、压缩量、抛光时间对粗糙度变化值的影响程度,同时建立了三元二次粗糙度变化值预测模型。最后,设计了PCD刀具切削钛合金试验,探究PCD刀具前刀面粘连面积和工件表面粗糙度随布轮转速、压缩量、抛光时间的变化规律,并探讨了粘连面积S和工件表面粗糙度与△Ra之间的关联性。试验结果及分析表明:粘连面积随转速增大先减小后增大,随压缩量增大先减小后增大再减小,随抛光时间延长先减小后增大;抛光参数对粗糙度变化值和粘连面积的影响规律基本吻合,二者呈现出较好的关联性。工件表面粗糙度随转速增大先增大、后减小、再增大,随压缩量升高先减小、后增大、再减小,随抛光时间延长,先增大后减小;因影响工件表面粗糙度外因很多,所以工件表面粗糙度与粘连面积和△Ra之间未呈较好的关联性。
李振军[7]（2020）在《纳秒激光去除CVD金刚石材料机理研究》文中指出金刚石材料具有极高的硬度和优良的导热性能,在耐磨损材料和导热材料方面具有广泛应用。但该材料的高硬度给其成形加工带来巨大挑战,尤其是在精密加工中,传统的加工方式如磨削等效率极低,而新型的加工方式如激光加工等在加工质量方面又无法满足精加工要求,目前采用较多的是复合加工方式,加工效率和加工质量都会得到改善。本文针对CVD金刚石的激光加工,采用理论分析和实验相结合的方式,探索其激光加工中的影响因素,实现CVD金刚石的可调控激光加工,旨在采用激光加工的方式实现CVD金刚石的高效粗加工并为后续的精加工提供良好的表面。主要研究内容及结论如下:（1）基于高斯脉冲激光束,分析激光参数对CVD金刚石的点刻蚀影响。在高斯脉冲的作用下,金刚石表面上会产生近似二维高斯轮廓的刻蚀坑,且该激光刻蚀坑随着激光功率和脉冲作用次数增大的而变深变宽。该刻蚀坑尺寸在数十微米范围,可用于构建微米级的表面结构。此外,还研究了不同激光功率和激光扫描速度下CVD金刚石表面激光刻蚀线条的宽度及深度。实验发现,功率增大、速度减小所得到的刻蚀线在扫入深度和宽度上都得到延伸,但刻蚀延伸主要集中在激光束传播方向即深度方向上。此外,线刻蚀的深度对激光参数的变化更敏感,且功率改变带来的刻蚀现象差异更明显。（2）基于高斯激光束和脉冲作用轨迹,建立加工面的能量模型。研究了激光参数变化时的CVD金刚石去除深度和表面粗糙度并根据所建模型计算出此时的能量模型面所对应的均值及其粗糙度值即能量分布的不均匀性,从能量角度阐释激光参数的变化引起CVD金刚石面加工效果不同的原因。针对激光功率、扫描速度、填充间距、离焦量和激光束偏移位置这五各参量的单因素实验表明,通过调节激光参数,材料去除深度可以实现在10μm～90μm的范围内调节,而表面粗糙度则在1.0μm～3.5μm的范围内变化。（3）从CVD金刚石的晶粒尺寸出发,研究多晶材料的热导率,通过修正多晶材料的晶界浓度定义,实现多晶材料热导率模型新建。分析不同晶粒尺寸的样品在激光加工中的差异,并利用所建多晶材料的热导率模型与晶粒尺寸的关系来解释不同现象产生的原因。研究结果表明,细晶粒CVD金刚石的热导率小,材料去除效率小,但表面质量较好,粗晶粒则相反。实验中的最大材料去除深度是样品3在激光功率为6.8 W、填充间距为2μm、扫描速度为20 mm/s时获得;最好表面是样品1在填充间距为8μm、激光功率为3.6 W、扫描速度为160 mm/s时获得。综上,在激光加工CVD金刚石中,可以在保证较高加工效率的条件下提高其表面加工质量。
赵汉青[8]（2020）在《精密小构件微毛刺电化学去除方法研究》文中研究指明毛刺是一种存在于工件边缘处的很细小的脊状突起,通常呈三角形,形成于各种各样的制造过程中。毛刺会导致装配后的机器零件产生噪声以及各种不安全的操作。因此,必须去除机械加工中产生的毛刺,或者尽可能将毛刺的尺寸控制在一定的范围之内。对于精密机械零件而言,微小毛刺的去除是一个非常困难的课题,传统手工去除方法需要时间、劳动力和其他相关成本。而电化学加工法对零件不施加任何机械应力,可以迅速的去除微小毛刺并得到良好的表面质量,本文针对某公司生产的筒状零件和板状零件上存在的微小毛刺进行电化学去除行为的研究。本文首先介绍了电化学加工相关理论,然后探究影响电化学去毛刺的关键因素,对板状工件进行ANSYS三维电场仿真以实现对电场分布的总体把握,再将三维模型简化为二维模型,取毛刺周围的电流最集中的一块矩形区域进行建模,经仿真得到电压对电流密度的影响规律。然后建立电化学去毛刺的二维数学模型,从数值上探讨毛刺原始高度、加工电压、加工间隙、基材损耗等重要加工参数与加工时间的变化规律,为加工参数的选择提供理论依据并建立起去毛刺时间的预测模型。随后根据板状零件和筒状零件的形状及毛刺的分布特点设计出电化学去毛刺的整体装置、工具阴极、工装夹具等。利用此装置对板状零件和筒状零件进行两组正交实验,对实验结果进行极差分析与方差分析得到加工电流、加工间隙、电解液温度等最优加工参数。最后对去毛刺后的零件进行尺寸测量,结果表明采用电化学去毛刺法可以有效的大规模去除板状零件和筒状零件上的微小毛刺并得到良好的表面质量。
何照荣[9]（2019）在《非晶碳膜复合层次微纳结构表面的制备及抗垢性能研究》文中认为换热表面在服役过程中常常会附着一层污垢晶体,它会延长污垢诱导期,增大换热面污垢热阻,降低换热设备的传热效率,增加设备能耗,缩短换热设备的使用寿命。可见,如何增强换热表面的抗垢性能的研究工作具有重要的科学意义和应用价值。本论文提出采用电火花加工技术和磁控溅射技术相结合的两步法,在换热表面制备出具有非晶碳膜覆盖层的复合层次微纳结构（HMNS）,研究了复合层次微纳结构表面的形貌特征、表面粗糙度（Ra和Rz）、润湿性（表面接触角CA）和耐腐蚀性等表面特性,着重研究了表面特性与换热表面抗垢性能的构效关系,并研究层次微纳结构在池沸腾强化传热方面的应用。根据电火花加工原理和特点,提出采用电火花成型设备制备铜金属表面层次微纳结构的方法。利用宏观和微观形貌分析（OM、HRSEM、SEM、AFM、EDS）对所制备的层次微纳结构表面的粗糙度、接触角等特征参数进行了表征和分析。通过正交实验设计方案,探讨了脉冲放电参数对表面粗糙度和润湿性的影响规律。结果表明,可通过调整脉冲放电参数调控层次微纳结构表面特性。影响Ra的因素主次为:电流、脉宽、间隙电压、占空比。影响Rz和CA的因素主次则为:电流、脉宽、占空比、间隙电压。铜基HMNS表面为疏水表面,静态接触角随脉宽的增大而增大。在本论文实验中可达到144.7°±2.1°,接触角滞后性为8.46°±3.3°～14.1°±1.2°。铜基HMNS表面中的微纳结构孔洞可存储空气在其中形成“气垫”效应,这是提高表面疏水性的关键。根据铜基HMNS表面和水滴的液固界面所占面积分数fsl,结果显示水滴和层次微纳结构表面仅有14.05%～25.10%的接触面积,其他接触面积是水滴和“气垫”接触。因此,水滴难以在铜基HMNS表面铺展开而具有团聚的趋势,提高了铜基HMNS表面的接触角。非晶碳膜的润湿性与非晶碳膜sp2的含量有关,通过调整磁控溅射偏压参数,可调控非晶碳膜中sp2的含量,提高非晶碳膜的表面接触角。结果表明,磁控溅射制备的非晶碳膜表面由纳米尺寸的球状非晶碳簇束组成,球状非晶碳簇束的平均尺寸随着偏压的增大而增大,簇束之间的平均距离则随着偏压的增大而减小,非晶碳膜中孔洞数量也随之减少。随着偏压的增大,非晶碳膜中sp2的含量先减小后增大,sp2含量的范围为59.02%～70.50%。随着非晶碳膜中ID/IG、sp2/sp3和sp2含量的增大,非晶碳膜接触角随之增大,而非晶碳膜的表面能随之减小。根据Cassie-Baxter润湿理论,非晶碳膜中孔洞起到了存储空气阻碍液滴在表面铺展的效果,与非晶碳膜的低表面共同作用而提高了非晶碳膜的疏水性。不同偏压下的非晶碳膜的接触角分别为 133.16°±0.45°（-100V）、119.57°± 1.17°（-200V）和 121.28°±0.20°（-300V）;表面能分别为 4.57×0.29mJ/m2（-100V）、11.73×1.89 mJ/m2（-200V）和 10.57×1.53 mJ/m2（-300V）。通过自制的换热表面涂层传热性能测试系统研究铜基HMNS表面的抗垢性能和池沸腾传热性能,探讨了不同疏水性、表面粗糙度和耐腐蚀性对铜基HMNS表面的抗垢性能的影响。结果表明,铜基HMNS表面在低热通量条件下具有较长的污垢诱导期和较低的最大污垢热阻值（Rf max）;在高热通量条件下,铜基HMNS表面的污垢诱导期消失了,但其Rfmax仍旧低于光滑铜表面的。一方面是因为铜基HMNS表面的疏水性降低了换热表面污垢的附着量,且附着的污垢晶体松散;另一方面是因为铜基HMNS表面耐腐蚀性降低了污垢溶液中Cu2+的浓度,减少了复杂的碳酸根污垢沉积;三是因为铜基HMNS表面具有类似多孔表面的作用,增强了沸腾气泡的活动,提高了沸腾气泡脱离频率,使得附着在表面的污垢受到沸腾气泡脱离时的擦拭作用而从换热表面上脱落。这些因素共同作用而使得铜基HMNS表面表现出优异的抗垢性。另外,铜基HMNS表面上附着的污垢晶体可通过超声清洗的方式去除,清洁后的铜基HMNS表面的接触角与原有表面的接触角相比较轻微下降。在池沸腾传热性能方面,铜基HMNS表面的微纳结构增加了沸腾气泡形核区域,并增强了换热表面上沸腾气泡的活动,从而增强了铜基HMNS表面的临界热流密度（CHF）和传热系数（HTC）。一方面,铜基HMNS表面粗糙度的增大,增加了换热表面积,从而增大CHF;另一方面,铜基HMNS表面疏水性的提高了表面沸腾气泡的脱离频率,使得换热表面的HTC得到提高。采用两步法,将电火花加工技术和磁控溅射技术相结合,制备出具有非晶碳膜覆盖的复合HMNS表面（MES）。采用数码相机、HRSEM、SEM、EDS、XPS、XRD和Raman分别表征了非晶碳膜复合HMNS表面的宏观和微观形貌、非晶碳膜结构、元素价态,并用电化学工作站和原子吸收分光光度计检测了非晶碳膜复合HMNS表面的耐腐蚀性,采用表面接触角测量仪检测了该表面的疏水/疏油性能,通过自制的换热表面涂层传热性能测试系统研究了该表面的抗垢性。结果表明,非晶碳膜复合HMNS表面的纳米结构特征比铜基HMNS表面的多;该表面中非晶碳膜sp2/sp3的结果为1.98,石墨化程度较高,表面能较低,因而具有良好的疏水性,对水的接触角为146.4°±3.4°,对甘油的接触角为150.2°±3.6°,具有疏水/疏油双疏效果;同时,非晶碳膜复合HMNS表面具有较高的耐蚀性,其阻抗值高于铜基HMNS表面和光滑铜表面,反映了该表面对腐蚀介质具有更强阻隔作用,降低了腐蚀介质与复合HMNS表面的有效接触面积,从而提高试样了换热表面的耐腐蚀性。基于上述因素的共同作用,非晶碳膜复合HMNS表面在热通量为66kW/m2条件下的抗垢性能更优。与光滑铜表面和单纯铜基HMNS表面相比较,该表面的污垢诱导期更长和污垢热阻更低,该表面的污垢诱导期是铜基HMNS表面的3.8倍。电火花加工技术和磁控溅射相结合,一方面可在相脉冲放电加工制备的微纳尺度结构上复合纳米尺度特征,增强层次微纳结构表面的多尺度特征的复合程度;另一方面,便于构筑层次微纳结构表面的材料体系,调控其表面能趋于低能态。基于上述特点,层次微纳结构表面的疏水性能、耐蚀性能和抗垢性能得到增强。
刘巍[10]（2019）在《固体润滑表面织构化CVD金刚石涂层制备的基础研究》文中提出CVD金刚石具有诸多优异的性能,在刀具涂层领域有着广阔的应用前景。由于CVD金刚石涂层与基底间过低的附着力,和铁、钛较强的亲和力,易造成涂层脱落和刀具快速磨损等问题,这制约着CVD金刚石涂层刀具在切削钢材和钛合金方面的应用。表面织构技术和固体润滑相能有效改善摩擦特性,可提升涂层刀具的切削性能。为提升CVD金刚石涂层的性能,本文开展了预织构的参数设计和加工、表面织构化CVD金刚石涂层制备、固体润滑CVD金刚石复织构涂层性能评价等方面的研究工作,这对织构化CVD金刚石涂层的设计和制造具有重要的应用价值。本文的主要工作和成果如下:1、开展了衬底预织构的参数设计和加工研究。根据工艺要求和材料性能选择了合适的衬底材料。分析了不同摩擦状态下表面织构的减摩原理,进行了预织构的参数设计、建模和加工,采用ICP刻蚀技术获得了高质量衬底。2、开展了热丝CVD法沉积CVD金刚石涂层的工艺研究。分析了热丝CVD法的形核生长过程和涂层沉积质量的影响要素,进行了不同衬底表面预处理、碳源浓度、衬底温度和沉积时长下的沉积质量对比实验,优化了沉积条件和工艺参数。3、开展了织构化CVD金刚石涂层沉积实验,获得了致密均匀、表面光滑、形状完好的织构化涂层。进行了涂层对钢球的干摩擦系数测试,获得了织构参数对摩擦系数的影响规律,得到了优化的织构参数。4、开展了固体润滑复织构涂层的制备及其润滑性能研究。分析了磁控溅射法的沉积原理和影响因素,进行了MoS2固体润滑复织构涂层的沉积实验,SEM和金相显微镜检测显示制备的复织构涂层致密均匀。分析了不同时长下各织构参数的减摩润滑效果,获得了相应的优化织构参数。
二、旋转电极电火花抛光金刚石膜（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、旋转电极电火花抛光金刚石膜（论文提纲范文）
（1）HTHP和MPCVD单晶金刚石结晶质量和刻蚀对比研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 金刚石单晶的结构与分类 |
| 1.1.1 金刚石单晶的结构 |
| 1.1.2 单晶金刚石的分类 |
| 1.2 金刚石单晶的基本性质与应用 |
| 1.2.1 力学性能 |
| 1.2.2 热学性质 |
| 1.2.3 电学性质 |
| 1.2.4 光学性质 |
| 1.3 人工合成金刚石单晶的生长方法 |
| 1.3.1 高温高压法(HTHP) |
| 1.3.2 化学气相沉积方法(CVD) |
| 1.3.3 热丝化学气相沉积(HFCVD) |
| 1.3.4 微波等离子体化学气相沉积(MPCVD) |
| 1.4 高质量单晶金刚石目前的研究现状和存在问题 |
| 1.4.1 单晶金刚石加工技术研究现状及存在问题 |
| 1.4.2 衬底类型对外延单晶金刚石结晶质量的研究 |
| 1.4.3 单晶金刚石等离子体刻蚀法的研究 |
| 1.5 选题及主要研究内容 |
| 第2章 实验设备与表征方法 |
| 2.1 MPCVD设备结构和原理 |
| 2.1.1 MPCVD设备结构介绍 |
| 2.1.2 MPCVD设备的测温介绍 |
| 2.2 激光切割设备 |
| 2.3 机械研磨设备 |
| 2.4 化学机械抛光设备 |
| 2.5 表征设备 |
| 2.5.1 激光共聚焦显微镜(LEXT) |
| 2.5.2 激光拉曼光谱仪(Raman) |
| 2.5.3 高分辨X射线衍射仪(HRXRD) |
| 2.5.4 原子力显微镜(AFM) |
| 2.5.5 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.5.6 晶格畸变检测仪 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 单晶金刚石表面加工介绍 |
| 3.1 体块金刚石材料表面取向研究 |
| 3.2 单晶金刚石机械研磨的研究 |
| 3.2.1 单晶金刚石机械研磨的机理研究 |
| 3.2.2 不同晶面沿不同晶向的机械研磨原理研究 |
| 3.2.4 研磨单晶金刚石表面粗糙度及去除速率的变化 |
| 3.3 单晶金刚石化学机械化学抛光 |
| 3.3.1 化学机械抛光去除机制的研究 |
| 3.3.2 研磨与化学机械抛光去除速率和表面粗糙度的比较 |
| 3.4 加工对单晶金刚石表面损伤的研究 |
| 3.4.1 Raman测试 |
| 3.4.2 HRXRD测试 |
| 3.4.3 等离子体刻蚀研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 表征单晶金刚石结晶质量的研究 |
| 4.1 不同类型单晶金刚石结晶质量的比较 |
| 4.1.1 不同类型单晶金刚石生长工艺的研究 |
| 4.1.2 Raman表征不同类型单晶金刚石的结晶质量 |
| 4.1.3 HRXRD表征不同类型单晶金刚石的结晶质量 |
| 4.1.4 等离子体刻蚀检测不同类型单晶金刚石的结晶质量 |
| 4.1.5 晶格畸变仪表征不同类型单晶金刚石的结晶质量 |
| 4.2 MPCVD法外延生长8h、16h后结晶质量的差异 |
| 4.2.1 Raman表征MPCVD外延生长8h和16h后晶体的结晶质量 |
| 4.2.2 HRXRD表征MPCVD外延生长8h和16h后晶体的结晶质量 |
| 4.2.3 MPCVD外延生长8h和外延生长16h后刻蚀坑密度差异 |
| 4.2.4 MPCVD外延生长8h和外延生长16h后应力的差异 |
| 4.3 本章总结 |
| 第5章 等离子体刻蚀法表征金刚石缺陷的研究 |
| 5.1 微波等离子体刻蚀金刚石机理分析 |
| 5.2 不同刻蚀条件对刻蚀坑形貌的影响 |
| 5.2.1 H_2与O_2/H_2等离子体刻蚀HTHPⅠb (100)面刻蚀坑形貌的研究 |
| 5.2.2 刻蚀坑随刻蚀时间的演变 |
| 5.2.3 表面损伤缺陷与内部缺陷刻蚀坑形貌的对比 |
| 5.3 关于等离子体刻蚀单晶金刚石(100)面活化能的研究 |
| 5.3.1 H_2和O_2/H_2=2%等离子体刻蚀HTHP Ⅰb、HTHP Ⅱa、MPCVD (100)面活化能数值的研究 |
| 5.3.2 XPS分析H2和O2/H2等离子体刻蚀后的单晶金刚石表面 |
| 5.4 本章总结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）常压微波等离子体纳米材料合成关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.1.1 微波等离子体 |
| 1.1.1.2 纳米材料合成技术 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 微波等离子体纳米材料合成研究进展 |
| 1.2.1.1 常压微波等离子体炬纳米材料合成 |
| 1.2.1.2 微波等离子体化学气相沉积 |
| 1.3 论文的研究内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 常压微波等离子体炬产生技术 |
| 2.1 常压微波等离子体炬发生原理 |
| 2.2 常压微波等离子体炬发生装置的设计 |
| 2.2.1 AMPT发生装置结构分析 |
| 2.2.2 AMPT发生装置场强分析 |
| 2.2.3 AMPT发生装置阻抗匹配分析 |
| 2.3 常压微波等离子体炬发生装置电磁仿真 |
| 2.3.1 常压微波等离子体炬的数学模型 |
| 2.3.2 AMPT发生装置电磁仿真 |
| 2.4 常压微波等离子体炬的激发 |
| 2.4.1 常压微波等离子体炬的外部激发方式 |
| 2.4.2 缝隙放电激发方式的电磁仿真 |
| 2.4.2.1 引火杆位置的电磁仿真 |
| 2.4.2.2 微波能量泄露的仿真优化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 常压微波等离子体炬气流设计 |
| 3.1 常压微波等离子体炬发生装置气流仿真 |
| 3.1.1 单独切向气流进气方式仿真结果 |
| 3.1.2 单独中心气流进气方式 |
| 3.1.3 中心和切向气流组合进气方式 |
| 3.2 常压微波等离子体炬维持 |
| 3.2.1 单独切向气流维持等离子体炬 |
| 3.2.2 单独中心气流维持等离子体炬 |
| 3.2.3 中心与切向气流组合维持等离子体炬 |
| 3.3 气流对常压微波等离子体炬的影响机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 常压微波等离子体化学气相沉积系统 |
| 4.1 AMPCVD系统结构 |
| 4.1.1 炬管与管式炉的连接 |
| 4.1.2 微波与等离子体发生系统 |
| 4.1.3 系统的气流设计 |
| 4.2 常压微波等离子体炬前驱体裂解研究 |
| 4.2.1 常压微波等离子体炬对乙醇前驱体的裂解率 |
| 4.2.2 等离子体中乙醇蒸汽的裂解产物 |
| 4.3 AMPCVD纳米材料合成原理 |
| 4.3.1 AMPCVD合成碳纳米管机理 |
| 4.3.2 碳纳米管合成效率研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 常压微波等离子体化学气相沉积碳纳米管合成研究 |
| 5.1 常压微波等离子体化学气相沉积不锈钢衬底碳纳米管生长 |
| 5.1.1 碳纳米管生长实验设计 |
| 5.1.1.1 主要材料与原料 |
| 5.1.1.2 主要设备与仪器 |
| 5.1.1.3 分析与测试 |
| 5.1.1.4 AMPCVD合成碳纳米管 |
| 5.1.2 碳纳米管合成实验结果 |
| 5.1.2.1 碳纳米管形貌 |
| 5.1.2.2 碳纳米管缺陷率 |
| 5.1.2.3 碳纳米管表面纯度 |
| 5.2 常压微波等离子体化学气相沉积铝箔沉底合成碳纳米管 |
| 5.2.1 碳纳米管生长实验设计 |
| 5.2.1.1 主要材料与原料 |
| 5.2.1.2 主要设备与仪器 |
| 5.2.1.3 分析与测试 |
| 5.2.1.4 AMPCVD合成碳纳米管 |
| 5.2.2 碳纳米管合成实验结果 |
| 5.2.2.1 碳纳米管形貌 |
| 5.2.2.2 碳纳米管缺陷率 |
| 5.2.2.3 碳纳米管表面纯度 |
| 5.2.3 碳纳米管铝箔衬底生长机理 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 未来研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）微细电火花加工电极在线控形机理及关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 微细电火花加工技术的发展历程 |
| 1.3 微细电火花加工机理研究现状 |
| 1.3.1 微细电火花加工的放电过程 |
| 1.3.2 微细电火花加工的尺度效应 |
| 1.4 微细电火花加工电极损耗的影响因素 |
| 1.4.1 电极材料 |
| 1.4.2 电极结构 |
| 1.4.3 电蚀产物 |
| 1.4.4 电规准参数 |
| 1.5 提高微细电火花加工精度的措施 |
| 1.5.1 实时监测与控制 |
| 1.5.2 电极长度方向补偿 |
| 1.5.3 电极的修正或更换 |
| 1.6 课题研究意义及主要内容 |
| 2 理论研究基础和实验方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 极间介质的击穿理论 |
| 2.2.1 负极电子发射 |
| 2.2.2 电介质的电导与击穿 |
| 2.2.3 放电击穿理论模型 |
| 2.3 实验仪器设备、检测手段和研究方法 |
| 2.3.1 实验仪器设备 |
| 2.3.2 实验材料 |
| 2.3.3 检测与数据分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 微细电火花加工的纳米复合镀层电极自控形技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 纳米复合镀层电极的自控形机理研究 |
| 3.2.1 纳米复合镀层电极的结构设计 |
| 3.2.2 基于电磁多场耦合微细电火花加工仿真 |
| 3.2.3 电流密度分布对微细电极自控形能力的影响 |
| 3.3 纳米复合镀层电极的制备 |
| 3.3.1 复合电沉积加工方法 |
| 3.3.2 纳米复合镀层电极制备方法 |
| 3.3.3 Ni-TiN纳米复合镀层微观形貌 |
| 3.4 纳米复合镀层电极自控形性能研究 |
| 3.4.1 纳米复合镀层电极的微细电火花加工实验 |
| 3.4.2 复合电沉积工艺条件对复合电极控形能力的影响 |
| 3.4.3 微细电火花加工电极控形对比实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 微细电火花加工的均质Cu电极在线控形技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微细电火花加工电极的损耗类型 |
| 4.3 微细电极端部内凹状控形实验研究 |
| 4.3.1 微细电极可控形微细电火花加工实验设计 |
| 4.3.2 不同材料电极端部形状变化 |
| 4.3.3 电极端部形状变化过程 |
| 4.3.4 极性对电极控形的影响 |
| 4.3.5 脉冲频率对电极控形的影响 |
| 4.3.6 峰值电流对电极控形的影响 |
| 4.3.7 电蚀产物对电极控形的影响 |
| 4.4 微细电极端部内凹状损耗形成机理分析 |
| 4.5 均质微细电极在线控形技术研究 |
| 4.5.1 正交实验设计 |
| 4.5.2 微细电极端部控形 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 电蚀产物对微细电极控形技术影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电蚀产物对放电通道形成的影响 |
| 5.3 放电间隙内电蚀产物运动情况 |
| 5.3.1 电极端部电蚀产物运动状态 |
| 5.3.2 电极侧面电蚀产物运动状态 |
| 5.4 加工状态不同的微细电火花加工实验设计 |
| 5.4.1 不同状态的微细电火花加工 |
| 5.4.2 开放状态的微细电火花加工 |
| 5.4.3 开放状态的微细电火花加工实验方法 |
| 5.5 实验结果与分析讨论 |
| 5.5.1 开放状态微细电火花加工孔底形貌动态变化 |
| 5.5.2 电蚀产物浓度改变对微细电极控形的影响 |
| 5.5.3 电蚀产物浓度改变对表面微观形貌的影响 |
| 5.5.4 电蚀产物浓度对工件重熔层的影响 |
| 5.5.5 电蚀产物对孔底凸起材料的影响 |
| 5.5.6 电蚀产物排除方法对电极控形的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）金刚石光学窗口相关元件的研究进展（论文提纲范文）
| 1 金刚石光学窗口相关元件 |
| 1.1 红外波段:机载、弹载、舰载红外搜索与跟踪系统,红外窗口/整流罩 |
| 1.2 红外波段:高能激光武器窗口 |
| 1.3 微波波段:高功率微波武器、核聚变反应堆用回旋管 |
| 1.4 X射线波段:X射线窗口等 |
| 1.5 极紫外波段:光刻系统核心组件 |
| 1.6 太赫兹(THz)波段:行波管 |
| 1.7 其他元件 |
| 2 金刚石光学元件的加工 |
| 2.1 曲面加工工艺 |
| 2.2 表面抛光工艺 |
| 3 结 语 |
（5）CVD单晶金刚石凝胶抛光工具的制备及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与课题来源 |
| 1.2 单晶金刚石材料简介 |
| 1.2.1 金刚石材料的发展历程 |
| 1.2.2 单晶金刚石的结构与特性 |
| 1.2.3 CVD单晶金刚石在半导体领域的应用前景 |
| 1.2.4 CVD单晶金刚石在半导体领域的应用要求 |
| 1.3 单晶金刚石抛光技术国内外研究现状 |
| 1.3.1 单晶金刚石的抛光技术 |
| 1.3.2 单晶金刚石的材料去除机理 |
| 1.3.3 溶胶凝胶抛光技术 |
| 1.4 存在问题与主要研究内容 |
| 1.4.1 存在问题 |
| 1.4.2 研究内容与方法 |
| 1.4.3 文章结构 |
| 第2章 试验条件与试验内容 |
| 2.1 SG抛光垫抛光CVD单晶金刚石的试验研究 |
| 2.1.1 SG抛光垫 |
| 2.1.2 抛光设备与样品装夹 |
| 2.1.3 粗抛和精抛CVD单晶金刚石的试验设计 |
| 2.1.4 混合磨料抛光CVD单晶金刚石的试验设计 |
| 2.2 新型凝胶抛光工具的研制 |
| 2.2.1 溶胶凝胶法的基础理论 |
| 2.2.2 制备抛光垫的工艺路线 |
| 2.2.3 基材的选择及抛光试验设计 |
| 2.2.4 填充剂的选择及试验设计 |
| 2.3 新型凝胶抛光工具抛光CVD单晶金刚石的研究 |
| 2.3.1 抛光试验装置 |
| 2.3.2 探索加工参数试验设计 |
| 2.3.3 抛光试验设计 |
| 2.4 抛光质量与抛光工具的检测方法 |
| 2.4.1 表面粗糙度及表面形貌 |
| 2.4.2 金刚石表面X射线光电子能谱检测 |
| 2.4.3 金刚石表面拉曼光谱检测 |
| 2.4.4 抛光工具表面形貌的观察 |
| 2.4.5 收缩率和邵氏硬度的测量 |
| 第3章 SG抛光垫抛光CVD单晶金刚石的试验研究 |
| 3.1 SG抛光垫 |
| 3.1.1 单一磨料SG抛光垫 |
| 3.1.2 混合磨料SG抛光垫 |
| 3.2 CVD单晶金刚石抛光试验研究 |
| 3.2.1 单一磨料粗抛CVD单晶金刚石 |
| 3.2.2 单一磨料精抛CVD单晶金刚石 |
| 3.2.3 混合磨料精抛CVD单晶金刚石 |
| 3.3 抛光过程中抛光垫与金刚石的不良状况 |
| 3.3.1 金刚石与抛光垫的接触模型 |
| 3.3.2 抛光垫破损和磨料脱落 |
| 3.3.3 金刚石边缘过度抛光 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 新型凝胶抛光工具的研制 |
| 4.1 新型抛光工具的要求及对应策略 |
| 4.2 优选基材的抛光试验研究 |
| 4.2.1 晶片表面形貌及表面粗糙度 |
| 4.2.2 材料去除率 |
| 4.2.3 抛光后抛光垫的表面形貌 |
| 4.2.4 试验结果分析 |
| 4.3 优选填充剂的试验研究 |
| 4.3.1 不同填充剂工具表面的磨料分布状况 |
| 4.3.2 不同填充剂凝胶结块的性能研究 |
| 4.3.3 不同填充剂不同涂覆厚度对抛光垫性能的影响 |
| 4.3.4 试验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 新型凝胶抛光工具抛光CVD单晶金刚石的研究 |
| 5.1 抛光参数的确定 |
| 5.1.1 润湿条件 |
| 5.1.2 进给量 |
| 5.2 高速抛光CVD单晶金刚石 |
| 5.2.1 单一磨料抛光CVD单晶金刚石 |
| 5.2.2 混合磨料抛光CVD单晶金刚石 |
| 5.2.3 抛光前后金刚石表面XPS分析 |
| 5.2.4 机械化学反应分析 |
| 5.3 材料去除机理 |
| 5.3.1 金刚石抛光后表面沟槽分析 |
| 5.3.2 金刚石表面拉曼光谱分析 |
| 5.3.3 材料去除机理分析 |
| 5.4 抛光垫性能评价 |
| 5.4.1 表面形貌 |
| 5.4.2 磨损状况 |
| 5.4.3 磨料脱落状况 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）PCD刀具前刀面光整加工试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 本课题的研究背景 |
| 1.2 PCD刀具简介 |
| 1.2.1 PCD刀具的发展与应用 |
| 1.2.2 PCD刀具的性能 |
| 1.2.3 PCD刀具的制作 |
| 1.3 PCD刀具前刀面热损伤概述 |
| 1.3.1 PCD刀具前刀面热损伤机理 |
| 1.3.2 PCD刀具热损伤国内外研究现状 |
| 1.4 PCD刀具前刀面光整加工工艺的选择 |
| 1.4.1 常见的金刚石抛光工艺 |
| 1.4.2 布轮抛光工艺 |
| 1.5 本课题的研究内容 |
| 2 PCD刀具前刀面布轮抛光力的测量与分析 |
| 2.1 布轮抛光原理 |
| 2.2 影响布轮抛光质量的因素 |
| 2.3 抛光力测量试验 |
| 2.3.1 部分参数的确定 |
| 2.3.2 试验条件 |
| 2.3.3 试验过程 |
| 2.4 抛光力测量试验结果及分析 |
| 2.4.1 抛光力测量试验结果 |
| 2.4.2 抛光力测量结果分析 |
| 2.4.3 各因素对抛光力影响程度的评估 |
| 2.4.4 抛光力预测模型及其相关性检验 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 PCD刀具前刀面布轮抛光正交试验 |
| 3.1 正交试验条件 |
| 3.2 正交试验方案 |
| 3.3 正交试验过程 |
| 3.4 正交试验结果及分析 |
| 3.4.1 正交试验结果 |
| 3.4.2 各因素对表面粗糙度的影响规律及分析 |
| 3.4.3 各因素对表面粗糙度变化值的影响程度分析 |
| 3.5 粗糙度变化值预测模型及其相关性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 PCD刀具切削钛合金试验 |
| 4.1 钛合金简介 |
| 4.1.1 钛合金的分类 |
| 4.1.2 钛合金的性质 |
| 4.1.3 Ti-6Al-4V钛合金的切削性能 |
| 4.2 钛合金切削试验 |
| 4.2.1 切削试验条件 |
| 4.2.2 切削试验过程 |
| 4.3 切削试验结果及分析 |
| 4.3.1 切削试验粘连面积测量结果 |
| 4.3.2 粘连面积与抛光参数关系及与△Ra关联性分析 |
| 4.3.3 切削试验工件表面粗糙度测量结果 |
| 4.3.4 工件表面粗糙度与抛光参数关系及与粘连面积S关联性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（7）纳秒激光去除CVD金刚石材料机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.2.1 CVD金刚石的材料特性 |
| 1.2.2 CVD金刚石的加工方式研究 |
| 1.2.3 激光加工研究 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第二章 CVD金刚石的激光刻蚀基础研究 |
| 2.1 CVD金刚石相变原理分析 |
| 2.2 基于高斯激光束的CVD金刚石脉冲刻蚀研究 |
| 2.2.1 高斯激光作用原理 |
| 2.2.2 实验设备及表征方法 |
| 2.2.3 单脉冲激光刻蚀研究 |
| 2.3 线刻蚀的阈值研究及其规律分析 |
| 2.3.1 实验方案及实验结果 |
| 2.3.2 激光功率对CVD金刚石线刻蚀的影响研究 |
| 2.3.3 激光扫描速度的影响研究 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 激光参数对CVD金刚石面刻蚀的影响研究 |
| 3.1 激光作用面能量密度模型的建立 |
| 3.2 激光参数影响CVD金刚石面加工的机理分析 |
| 3.2.1 激光功率对CVD金刚石面加工效果的影响 |
| 3.2.2 激光扫描速度对CVD金刚石面加工效果的影响 |
| 3.2.3 激光填充间距对CVD金刚石面加工效果的影响 |
| 3.2.4 离焦量对CVD金刚石面加工效果的影响 |
| 3.2.5 激光束偏移对CVD金刚石面加工效果的影响 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 晶粒尺寸对CVD金刚石的激光刻蚀影响研究 |
| 4.1 多晶CVD金刚石的热传导模型建立 |
| 4.2 实验材料及实验方案 |
| 4.3 晶粒尺寸对CVD金刚石激光加工的影响研究 |
| 4.3.1 单脉冲刻蚀轮廓对比 |
| 4.3.2 晶粒尺寸对材料去除深度的影响研究 |
| 4.3.3 晶粒尺寸对CVD金刚石的激光加工表面粗糙度影响 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（8）精密小构件微毛刺电化学去除方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的来源与研究意义 |
| 1.2 毛刺的产生与危害 |
| 1.2.1 毛刺的产生 |
| 1.2.2 毛刺的危害 |
| 1.3 去毛刺技术的提出及发展趋势 |
| 1.4 电化学加工原理及研究现状 |
| 1.4.1 电化学加工原理 |
| 1.4.2 电化学去毛刺技术的国内外发展现状 |
| 1.5 本论文的研究内容 |
| 第二章 电化学加工相关理论基础 |
| 2.1 电化学相关原理 |
| 2.1.1 法拉第定律 |
| 2.1.2 电化学去毛刺原理 |
| 2.2 影响电化学去毛刺的工艺参数 |
| 2.2.1 电源参数 |
| 2.2.2 加工间隙 |
| 2.2.3 电解液参数 |
| 2.3 电解液系统 |
| 2.3.1 电解液的基本性质 |
| 2.3.2 电解液的选取准则 |
| 2.3.3 常用的几种中性电解液 |
| 2.4 正交试验法 |
| 2.4.1 正交试验法原理 |
| 2.4.2 正交试验法进行参数分析的方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 电化学去毛刺的电场仿真及数学建模 |
| 3.1 电化学加工中电场及电流密度仿真 |
| 3.1.1 三维电场分析 |
| 3.1.2 二维电场分析 |
| 3.2 数学模型 |
| 3.3 参数分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 电化学去毛刺装置设计 |
| 4.1 电化学去毛刺装置概述 |
| 4.1.1 工装夹具的设计 |
| 4.1.2 加工电源 |
| 4.1.3 阴极设计 |
| 4.2 电解液循环系统 |
| 4.2.1 电解液系统设计 |
| 4.2.2 电解槽 |
| 4.2.3 电解液循环泵 |
| 4.3 加工装置设计 |
| 4.3.1 温控系统 |
| 4.3.2 整体装置设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 电化学去毛刺加工实验结果 |
| 5.1 实验条件 |
| 5.1.1 试样毛刺分布 |
| 5.1.2 加工参数 |
| 5.2 板状零件的正交实验设计 |
| 5.2.1 试验结果的极差分析 |
| 5.2.2 试验结果的方差分析 |
| 5.3 实验结果分析 |
| 5.3.1 去毛刺实验结果 |
| 5.3.2 去毛刺前后尺寸对比 |
| 5.3.3 去毛刺后表面形貌 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与未来展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 在校研究成果 |
| 致谢 |
（9）非晶碳膜复合层次微纳结构表面的制备及抗垢性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 换热表面表面抗污垢附着研究 |
| 1.2.1 阻垢剂 |
| 1.2.2 阻垢设计 |
| 1.2.3 换热表面抗垢涂层 |
| 1.2.4 影响涂层抗垢性能的因素 |
| 1.3 电火花加工制备金属基疏水表面研究现状 |
| 1.3.1 疏水表面常见制备方法 |
| 1.3.2 电火花加工制备疏水表面技术 |
| 1.4 非晶碳薄膜疏水性研究 |
| 1.5 表面润湿模型 |
| 1.6 本文的研究目的、意义、主要研究内容和创新之处 |
| 1.6.1 研究目的和研究意义 |
| 1.6.2 主要研究内容 |
| 1.6.3 本论文的研究方法、思路和技术路线 |
| 第二章 铜基层次微纳结构表面的构筑 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电火花成型工艺制备层次微纳结构(HMNS)实验设计 |
| 2.2.1 电火花成型工艺参数的选择 |
| 2.2.2 电火花制备HMNS正交试验设计 |
| 2.3 实验部分 |
| 2.3.1 实验材料 |
| 2.3.2 实验仪器、设备和药品试剂 |
| 2.3.3 试样的前后处理和制备 |
| 2.3.4 试样测试数据处理 |
| 2.4 铜基层次微纳结构(HMNS)表面 |
| 2.5 基于电火花成型工艺的铜基层次微纳结构(HMNS)构筑机理 |
| 2.6 电火花成型工艺制备HMNS正交试验结果分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 单一电火花成型工艺参数对铜基HMNS表面特性和表面接触角滞后性的影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单一电火花成型工艺参数对铜基HMNS表面的影响 |
| 3.2.1 电流 |
| 3.2.2 脉宽 |
| 3.2.3 占空比 |
| 3.2.4 间隙电压 |
| 3.3 铜基层次微纳结构(HMNS)表面接触角滞后性分析 |
| 3.3.1 实验工艺参数 |
| 3.3.2 HMNS微观形貌和表面成分 |
| 3.3.3 脉宽参数对铜基HMNS表面润湿性的影响分析 |
| 3.3.4 铜基HMNS表面接触角滞后性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 磁控溅射制备疏水性非晶碳膜 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 试样准备 |
| 4.2.2 实验仪器和耗材 |
| 4.2.3 试样的前后处理和制备 |
| 4.3 疏水性非晶碳膜表征 |
| 4.3.1 疏水性非晶碳膜表面形貌 |
| 4.3.2 疏水性非晶碳膜结构 |
| 4.3.3 疏水性非晶碳膜润湿性和表面能 |
| 4.3.4 非晶碳膜结构对润湿性和表面能的影响 |
| 4.3.5 讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 铜基HMNS表面抗垢性能和池沸腾传热强化研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 试样准备 |
| 5.2.2 实验仪器和耗材 |
| 5.2.3 试样的前后处理和制备 |
| 5.2.4 铜基HMNS表面抗垢性能实验 |
| 5.2.5 铜基HMNS表面池沸腾强化传热实验 |
| 5.2.6 实验数据的不确定性分析 |
| 5.3 铜基HMNS表面特性 |
| 5.3.1 表面形貌和化学成分 |
| 5.3.2 表面粗糙度和疏水性 |
| 5.3.3 耐腐蚀性能 |
| 5.4 铜基HMNS表面抗垢性能分析 |
| 5.4.1 污垢热阻曲线分析 |
| 5.4.2 表面特性对污垢诱导期和R_f max的影响 |
| 5.4.3 污垢实验后铜基HMNS表面分析 |
| 5.5 铜基HMNS表面池沸腾传热强化分析 |
| 5.5.1 池沸腾传热强化分析 |
| 5.5.2 实验稳定性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 非晶碳膜复合HMNS表面制备、表征及抗垢性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 试样准备 |
| 6.2.2 实验仪器和耗材 |
| 6.2.3 试样的前后处理和制备 |
| 6.2.4 非晶碳膜复合HMNS表面抗垢性能实验 |
| 6.3 非晶碳膜复合HMNS表面特性 |
| 6.3.1 表面形貌和化学成分 |
| 6.3.2 表面润湿性 |
| 6.3.3 耐腐蚀性 |
| 6.4 非晶碳膜复合HMNS表面抗垢性能结果 |
| 6.5 讨论与分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 本文的特色与创新 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文 |
| 攻读学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（10）固体润滑表面织构化CVD金刚石涂层制备的基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 CVD金刚石涂层的制备与研究状况 |
| 1.1.1 CVD金刚石涂层的制备 |
| 1.1.2 CVD金刚石涂层的研究状况 |
| 1.1.3 金刚石涂层现存问题 |
| 1.2 表面织构的加工及应用 |
| 1.2.1 表面织构简介 |
| 1.2.2 表面织构加工技术 |
| 1.2.3 表面织构的应用 |
| 1.3 研究内容与意义 |
| 第二章 衬底表面织构的参数设计与加工 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 衬底表面织构参数设计 |
| 2.2.1 衬底材料选择 |
| 2.2.2 表面织构参数模型 |
| 2.2.3 表面织构参数设计 |
| 2.3 衬底表面织构加工 |
| 2.3.1 衬底加工方法 |
| 2.3.2 表面织构刻蚀 |
| 2.3.3 刻蚀结果与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 CVD金刚石表面织构化涂层的制备及其减摩性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CVD金刚石的形核与生长 |
| 3.3 金刚石薄膜生长的影响因素 |
| 3.4 HFCVD法金刚石沉积工艺实验 |
| 3.4.1 实验条件 |
| 3.4.2 衬底的表面预处理 |
| 3.4.3 HFCVD法工艺实验 |
| 3.5 HFCVD法制备表面织构化金刚石涂层 |
| 3.5.1 正交试验设计 |
| 3.5.2 织构化涂层沉积实验 |
| 3.5.3 干摩擦系数测试实验 |
| 3.5.4 测试结果与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 固体润滑相复织构涂层的制备及其润滑性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 固体润滑相选择 |
| 4.3 磁控溅射法制备MoS2固体润滑相 |
| 4.3.1 磁控溅射技术 |
| 4.3.2 正交试验设计 |
| 4.3.3 MoS_2 沉积实验 |
| 4.3.4 测试结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
四、旋转电极电火花抛光金刚石膜（论文参考文献）
- [1]HTHP和MPCVD单晶金刚石结晶质量和刻蚀对比研究[D]. 韩晓桐. 山东大学, 2021(09)
- [2]常压微波等离子体纳米材料合成关键技术研究[D]. 李大帅. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]微细电火花加工电极在线控形机理及关键技术研究[D]. 李晓鹏. 大连理工大学, 2020
- [4]金刚石光学窗口相关元件的研究进展[J]. 王伟华,代兵,王杨,舒国阳,姚凯丽,刘本建,赵继文,刘康,杨磊,朱嘉琦,韩杰才. 材料科学与工艺, 2020(03)
- [5]CVD单晶金刚石凝胶抛光工具的制备及应用[D]. 肖平. 华侨大学, 2020(01)
- [6]PCD刀具前刀面光整加工试验研究[D]. 陈乾. 大连理工大学, 2020(02)
- [7]纳秒激光去除CVD金刚石材料机理研究[D]. 李振军. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [8]精密小构件微毛刺电化学去除方法研究[D]. 赵汉青. 安徽工业大学, 2020(06)
- [9]非晶碳膜复合层次微纳结构表面的制备及抗垢性能研究[D]. 何照荣. 广东工业大学, 2019
- [10]固体润滑表面织构化CVD金刚石涂层制备的基础研究[D]. 刘巍. 南京航空航天大学, 2019