类金刚石膜（DLC）及其应用

金刚石膜和类金刚石膜具有优异的力学特性，电气特性，光学特性，热学特性和化学化学稳定性。与金刚石膜相比，类金刚石膜的制备工艺比较简单易行，因此，类金刚石膜很快进入成熟阶段，文中主要评述类金刚石膜的制备方法，性能，发展状况和军民两方面的应用。简单介绍了前苏联在类刚石膜的研究及应用方面所取得的使世人瞩目的进展。     

成果简介

1　等离子体改性技术本成果主要包括离子注入技术、离子镀技术及与等离子体相关的复合工艺技术。离子注入是将工作物质的原子或分子电离、加速 ,形成载能离子束辐照材料表面 ,通过表面成分和结构的变化 ,可有效地改变材料表面的机械、电、化学等性能 ,如提高表面硬度、降低摩擦系数、耐磨、耐腐蚀和耐疲劳等。离子注入聚合物对陶瓷也可增大硬度 ,改善导电性 ,减少表面裂纹等。本成果已成功应用于硬质合金钻头和钛合金人工关节生产 ,成为一种新的革新工艺。实践证明 ,本技术对硬质合金金刚石、高速工具钢、模具钢、钛合金、铜和银等材料的表…     

金刚石氮—空位色心惯性测量技术发展与展望

金刚石内嵌负电荷氮—空位(NV-)色心,因其结构性质稳定、常压室温下自旋弛豫时间长、易于操控和检测等特点,已广泛应用于磁场、电场、温度等物理量的测量.基于金刚石NV-色心的惯性测量技术是基于量子效应的原子自旋惯性测量领域的新兴方向之一.首先介绍了金刚石NV-色心的结构与性质,其次阐述了量子体系几何相的基本原理以及NV-...     

过滤式阴极电弧沉积类金刚石薄膜工艺研究

研究了过滤式阴极电弧沉积系统的稳弧工艺参数,通过正交试验获得最佳稳弧参数。并且研究了弯管内置挡板对宏观粒子过滤效果的影响。采用喇曼光谱研究了偏压对生成的类金刚石薄膜性能的影响,证明－１００Ｖ偏压下获得的类金刚石薄膜有最佳的ＳＰ３含量。扫描电镜测试表明,在（１１１）硅基片上获得致密的膜,但在高速钢基体上沉膜堆积现象比较严重,不易获得优质类金刚石膜。同时也给出了类金刚石的原子力显微照片（ＡＦＭ）,表明稳弧参数对类金刚石薄膜表面形貌有较大的影响。     

真空感应钎焊单层金刚石砂轮的实验研究

在真空条件下用Ni-Cr合金做钎料进行了钎焊单层金刚石砂轮的实验研究，实现了金刚石与钢基体间的牢固化学冶金结合。通过扫描电镜X射线能谱，结合X射线衍射结构分析，发现Ni-Cr合金中的Cr原子与金刚石表面的碳原子反应生成稳定连续的Cr3C2膜，在钢基体结合界面上生成（FexCry）C，这是实现合金层与金刚石及钢基体之间都有较高结合强度的主要因素。通过磨削实验验证了金刚石确实有较高的把持强度。     

主燃孔位置对于燃烧室气动力学及点火熄火性能的影响研究（英文）

在燃气轮机燃烧室内,通常采用头部旋流装置来稳定火焰,旋流与主燃孔横向射流的交互影响使得燃烧室内主燃区的气动特征非常复杂。本文的研究目的在于分析主燃孔位置变化对于燃烧室流场及点火熄火性能的影响规律。本文研究同一燃烧室中,三个不同主燃孔位置带来的影响。使用商用软件Fluent 13.0进行了本研究冷态流场的数值模拟,得到了旋流杯下游流场的信息。在本研究尺度内,随着主燃孔向燃烧室下游移动,回流流量增加。试验研究了三种方案的点火熄火性能。分别进行了常温常压点火熄火性能试验,常温低压点火性能试验和加温常压熄火性能试验。试验结果表明,随着主燃孔位置向下游移动,燃烧室的贫油点火、熄火边界都变宽,点火熄火性能得到改善。对于常温常压且压降在3%这一典型燃烧室工况而言,Lp/Hd=0.9的方案比Lp/Hd=0.5的方案贫油点火性能提高了35%。本研究表明主燃孔位置对燃烧室内气动热力及点火熄火性能影响显著。     

主燃孔位置对于燃烧室气动力学及点火熄火性能的影响研究(英文稿)

在燃气轮机燃烧室内,通常采用头部旋流装置来稳定火焰,旋流与主燃孔横向射流的交互影响使得燃烧室内主燃区的气动特征非常复杂。本文的研究目的在于分析主燃孔位置变化对于燃烧室流场及点火熄火性能的影响规律。本文研究同一燃烧室中,三个不同主燃孔位置带来的影响。使用商用软件Fluent 13.0进行了本研究冷态流场的数值模拟,得到了旋流杯下游流场的信息。在本研究尺度内,随着主燃孔向燃烧室下游移动,回流流量增加。试验研究了三种方案的点火熄火性能。分别进行了常温常压点火熄火性能试验,常温低压点火性能试验和加温常压熄火性能试验。试验结果表明,随着主燃孔位置向下游移动,燃烧室的贫油点火、熄火边界都变宽,点火熄火性能得到改善。对于常温常压且压降在3%这一典型燃烧室工况而言,[Lp/Hd]=0.9的方案比[Lp/Hd]=0.5的方案贫油点火性能提高了35%。本研究表明主燃孔位置对燃烧室内气动热力及点火熄火性能影响显著。     

微型燃气轮机乙醇燃烧室点火与熄火试验

对应用于微型燃气轮机上的可再生生物质燃料乙醇燃烧室开展了试验研究,包括4种不同的供油方式,获得了常温常压进口条件下乙醇燃烧室的点火与熄火特性.研究结果表明:常温常压下采用旋流器的乙醇燃烧室的贫油点火和贫油熄火当量比的值均随空气流量的增加而减小,其点火与熄火性能优于预蒸发预混管燃烧室.      

不同台阶高度对中心分级燃烧室点火熄火性能的影响

设计了一种贫油燃烧中心分级燃烧室,采用单头部矩形试验件,试验研究了3种不同台阶高度对点火熄火性能的影响.试验中只有预燃级喷嘴供油工作,在常温常压、常温低压条件下进行了贫油点火试验,在常温常压、加温常压下进行了贫油熄火试验.结果表明:台阶高度越大,贫油点火边界越宽,同时贫油熄火边界越宽;进口温度的升高有助于改善贫油熄火性能,并缩小3种方案贫油熄火油气比的差距,在320~570K的进口温度范围内,贫油熄火油气比的最大差距由40%减小到13%;3种方案都具有较好的常温负压点火性能,且在0.5%~1.5%的火焰筒进出口总压降下,贫油点火油气比差异不大,最大相差不超过10%.     

气动阀式两相脉冲爆震发动机研究

开展常温常压进气条件下两相脉冲爆震发动机的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。详细描述了气动阀式两相爆震发动机的主要组成部分的结构和性能要求以及主要的影响因素,并通过各参数不同组合下大量的试验研究,成功实现了常温常压进气条件下,以汽油为燃料的气动阀式脉冲爆震发动机的稳定爆震,同时获得了爆震管内燃烧波与气动阀参数、点火参数、扰流器参数、油雾参数和进口参数间的初步关系。研究成果为液态燃料爆震燃烧机理的发展,为实现两相爆震发动机的工程应用奠定了基础。     

机载光电系统红外光学窗口类金刚石膜镀制工艺研究

针对航空机载光电系统红外光学窗口膜层抗磨损能力偏低、易损伤的问题,以某型飞机光电雷达整流罩为研究突破点,采用磁控溅射镀膜方法,在大球冠、深穹形整流罩外表面成功实现了类金刚石膜复合膜层的制备,有效提升了探测设备的综合实用性能和质量。     

厘米级微型蒸发管式燃烧室性能实验研究

为了了解和掌握厘米级蒸发管式微型燃烧室性能, 并为以后的设计提供技术数据, 设计了微型燃烧室实验和测试系统, 在常温常压下开展了微型燃烧室性能实验, 获得了微型燃烧室的阻力特性、贫油熄火特性、燃烧效率、比容热强度和出口温度分布等数据.      

磁过滤直流真空阴极弧制备类金刚石膜的结构和力学性能研究

采用磁过滤直流真空阴极弧沉积技术在硅片、不锈钢片基体上制备了类金刚石(DLC)膜。检测结果表明,膜中存在着微米级的大颗粒分布,膜厚为290nm,sp3键的含量为62.23%。所制备的薄膜具有典型的DLC膜Raman光谱特征,耐磨性能优良,膜与基体的结合性能良好。     

磁控溅射DLC/SiC/Ti多层膜对镁合金摩擦磨损性能的影响

采用室温磁控溅射技术在镁合金(AZ91D)表面制备DLC/SiC/Ti(类金刚石/碳化硅/钛)多层膜(SiC,Ti为中间层),研究了薄膜的纳米压痕行为和膜基系统的摩擦磨损性能.试验结果表明:DLC薄膜具有低的纳米硬度(4.01GPa)和低的弹性模量(40.53GPa),但具有高的硬弹比(0.10);膜基系统具有好的摩擦磨损性能;在以氮化硅球为对磨件的室温干摩擦条件下摩擦系数平均约为0.19,与镁合金相比,磨损速率低了约三个数量级,膜基系统经3.5h磨损后,未出现裂纹和剥落,显著改善了镁合金的抗磨损性能.     

金刚石薄膜涂层技术

金刚石在所有物质中硬度最高,在固体物质中导热率最高。其化学性能稳定,与其他物质几乎无亲和性。因此,金刚石很适合用作耐磨、滑动的零件以及工具等。但金刚石的使用形状往往受天然颗粒、单晶或聚晶烧结体的限制。因此,近年来在硬质合金或其他基体上合成金刚石薄膜涂层的技术受到高度重视。 金刚石涂层刀具特别适用有色金属、玻璃纤维强化塑料以及陶瓷等特殊材料。如切削AC4C(8％Si—Al)材料,使用金刚石涂层的硬质合金刀具,要比不涂金刚石的硬质合金刀具使用寿命提高12倍。使用金刚石薄膜涂层材料制成的扬声器及话筒的振动     

中心分级燃烧室点火性能试验研究

对中心分级燃烧室常温常压和常温低压下的点火性能进行了试验研究。在进口压力分别为0.1,0.035,0.03MPa,进口温度为常温的条件下,试验研究了不同空气压降(0.5%～6%)下的贫油点火油气比,获得了其点火边界曲线。试验结果表明:随着压力降增加,在各种燃烧室进口压力下的贫油点火油气比具有一个最低值;随着进口压力减小,这个最低值所对应的压降不断降低,同时贫油点火油气比升高。通过分析进口空气条件、燃烧室参考速度和燃油SMD对点火性能的影响,得到了其点火模型。     

加工复合材料的新利器--DLC涂层刀具

近期成功开发的DLC(类金刚石)涂层刀具表面呈非晶质组织,粗糙度好,摩擦系数小,抗粘结烧结性能强,硬度接近金刚石,是加工复合材料的新利器     

提高金刚石拉丝模使用寿命的新途径

一、概况 金刚石是迄今人类已知的自然界中最硬的物质,它的高硬度及耐磨性能在工业生产和科学研究中得到日益广泛的应用。利用金刚石的这些性能可制造车削、切割、钻探、拉丝模等工具。但是,金刚石拉丝模制造困难(加工一只φ0.30毫米的金刚石拉丝模,需235元),模具消耗量大,因此,如何延长金刚石拉丝模的使用寿命,对于降低丝材成本,提高生产效率,提高经济效益就有着重大的意义。 我厂以生产航空滤网、尖端科学用高精     

沉积含Si过渡层对于不锈钢上沉积的DLC薄膜的性能影响

本文介绍了采用RF-PECVD法在3Cr13不锈钢基体圆片上沉积制备类金刚石多层膜,其内层薄膜为掺Si的过渡层,外层为不同厚度的在50～1000 nm之间的类金刚石薄膜（DLC）。实验结果表明沉积过渡层可以有效提高薄膜与基体的结合力。类金刚石薄膜的摩擦系数和薄膜在摩擦过程中的损坏情况都与外层薄膜的厚度有关。     

类金刚石膜的制备及应用

介绍了类金刚石膜DLC的形成原理、制备方法和发展现状,总结了DLC在机械、电子、声学、光学和医学等领域的应用状况以及存在的问题。