金刚石膜在宇航应用中的新进展

金刚石膜的研究已进入了以应用为主的阶段。介绍了金刚石膜的最新发展水平；概括了它们的空间光学摩擦润滑，空间电子装置的热管理和环境探测方面的一些应用；指出了金刚石膜航天工业中的重要性，它们的相互促进关系和发展前景。     

我国超精密加工设备的产业化进程

我国机床制造业在世界上已经占有一席之地,但生产的绝大多数依然是普通级精密机床,而超精密加工设备尚未达到工业化生产水平,一些关键元部件还依赖进口,自主研制价格高、周期长,缺乏精度稳定性和设备运行的长期稳定性.应在重视超精密基础元部件研发的基础上,联合国内优势单位组建超精密加工设备产业化研发和生产基地,加强超精密加工设备产业化开发,满足国家重大型号任务的需求.     

MPCVD法合成硼掺杂金刚石薄膜的次级发射性能

为解决电子倍增器、场发射阴极和粒子/光子探测器现有阴极材料次级发射系数低且发射不稳定的问题,对微波等离子体化学气相沉积（MicrowavePlasmaChemicalVaporDeposition,MPCVD）法结合H等离子体表面处理工艺制备的不同B₂H₆/CH₄浓度的硼掺杂金刚石薄膜的次级发射能力进行了研究。样品表面扫描电子显微镜和拉曼光谱分析结果显示,硼掺杂金刚石膜表面形貌与未掺杂的金刚石膜相似,样品表面均为高纯度的金刚石相。将置于空气中数日且未经任何表面处理的硼掺杂金刚石样品进行次级电子发射性能测试,结果显示一次电子入射能量为1keV时,得到高达18.3的二次电子发射系数。试验证实这种具有高二次电子发射系数的硼掺杂金刚石膜,暴露空气中由于表面氧化会破坏其表面的负电子亲和势,而真空中加热会使表面重新恢复负电子亲和势,这种负电子亲和势的完整保留,提高了该材料次级发射的稳定性,在器件中具有重要的应用前景。     

金刚石滚轮修整效果与修整机理

磨削钛合金时砂轮粘附严重,砂轮修整对磨削效果的影响尤为显著.采用金刚石滚轮修整新型陶瓷氧化铝SG砂轮并进行钛合金的磨削实验,通过改变修整参数(包括轴向速度、修整深度和修整速比)对磨削力、工件表面粗糙度及表面形貌进行测量,考察不同修整参数对磨削效果的影响.研究结果表明,减小轴向速度和修整深度均使磨削力增加,同时获得较好的工件表面质量.修整速比对工件表面粗糙度的影响比较复杂.研究发现,修整速比为0.4时修整出来的砂轮磨削后工件表面质量较好.在分析实验结果的基础上,深入探讨了砂轮修整机理和工件表面形貌形成机理.实验及分析结果为金刚石滚轮修整SG砂轮磨削钛合金的修整工艺提供了依据.      

金刚石与金属基体钎焊机理的研究

研究了在低熔点合金中添加Ti、Cr、V、Mo等强碳化物形成元素,在液相下通过与金刚石表面界面反应生成的碳化物膜,改善了合金钎料对金刚石表面的浸润性,从而实现钎料对金刚石的牢固粘结,进一步分析了影响钎焊质量的主要因素,为高性能金属基金刚石工具的制造提供理论和实践依据.作为一个应用实例,介绍了单层钎焊金刚石砂轮的工艺优势.     

沉积温度突变导致金刚石膜中大量黑色缺陷形成的孪晶模型

提出了沉积温度突变时黑色缺陷形成的孪晶机制模型。这一模型提出的基本假设为:沉积温度改变时,金刚石膜的表面上产生贯穿型的孪晶,孪晶以及原来的晶粒的各晶面均将按α2d所规定的生长速率扩张,在生长时相邻晶粒的晶界处形成了一种形如"峡谷"状的、相邻晶面夹角过小的局部环境,后者将导致活性气体扩散的过程难于进行,从而形成黑色缺陷。在此假设的基础上,利用水平集方法对此模型进行了二维的模拟,并通过实验进行了验证。模拟及实验的结果表明,在金刚石膜沉积的过程中,沉积温度的突变将通过在众多金刚石晶粒的表面诱发产生孪晶,显著提高金刚石膜中黑色缺陷的形成几率。     

金属结合剂金刚石砂轮电火花修整中电规准的选择

电火花修整是金属结合剂金刚石砂轮的高效修整方法．从电火花放电规准对整形效率、整形精度及修锐质量的试验研究，得出：对于不同的金刚石磨粒尺寸及在不同的修整阶段应选用不同的电火花规准．尤其在电火花修锐阶段，一定要使电火花放电规准同磨粒尺寸相匹配．     

杯形陶瓷CBN砂轮修整工艺及参数优化

针对金刚石滚轮修整杯形CBN砂轮时各修整工艺参数对砂轮修整后磨削TC 4时的磨削温度、磨削力和表面粗糙度的影响进行实验研究,并对磨削温度和表面粗糙度进行了多因素回归分析.在回归分析得到的数学模型基础上,进一步对磨削温度和表面粗糙度进行双目标加权优化,得到了粗磨和精磨钛合金时砂轮的最佳修整参数,并通过磨削实验对优化结果进行了验证.     

金属掺杂类金刚石薄膜研究进展

类金刚石薄膜(DLC)因具有优异的力学性能和摩擦学性能而受到广泛关注,但内应力高、热稳定性差等问题制约了它的应用和发展。将适量的金属掺入DLC薄膜中,由于金属与碳的键合作用不同,掺杂后形成的纳米晶或纳米金属碳化物颗粒具有高的活性,增加了晶界滑移,改善了薄膜结构,进而提高了薄膜的力学性能和摩擦学性能,为薄膜的应用和发展提供了新思路。对目前金属掺杂DLC薄膜的研究进行了综述,提出了未来一段时间内金属掺杂DLC薄膜的发展趋势。     

金刚石对霍尔推力器通道壁面抗溅射性能的影响

为了提高霍尔推力器的寿命,提出将放电通道内的氮化硼陶瓷材料换为金刚石的方法,以此来提高推力器的抗溅射性能。文章主要通过研究金刚石对推力器磁场的影响及其二次电子发射特性,分析了以金刚石作为通道壁面的可行性。文章还采用称重法对镀上金刚石的氮化硼陶瓷靶材试件进行离子轰击溅射试验,使用半经验公式求出金刚石的溅射产额与离子入射角度的关系,并应用粒子运动模拟程序预测金刚石壁面通道半径的变化,得到壁面削蚀速度。试验结果表明,金刚石在不同入射角度下的溅射产额比氮化硼陶瓷相对减少75%。壁面轮廓模拟结果表明,金刚石能使通道壁面的削蚀情况得到改善,0.7mm厚的金刚石可以抵抗大约5000~6000h的溅射削蚀,对于提高霍尔推力器的寿命有一定的意义。