自支撑金刚石厚膜片的HFCVD 法制备及摩擦学特性

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.015

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2016, Vol. 44 ›› Issue (11): 97-102.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.015

自支撑金刚石厚膜片的HFCVD 法制备及摩擦学特性

冯伟^1,2 杨斌¹ 卢文壮^1†

1．南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016; 2．盐城工学院机械工程学院，江苏盐城 224051

收稿日期:2016-03-18 修回日期:2016-05-16 出版日期:2016-11-25 发布日期:2016-10-04
通信作者: 冯伟( 1983-) ，女，博士生，讲师，主要从事表面工程、精密与超精密加工研究． E-mail:zhu5411492@163.com
作者简介:冯伟( 1983-) ，女，博士生，讲师，主要从事表面工程、精密与超精密加工研究．
基金资助:
国家自然科学基金资助项目( 51275230) ; 江苏省科技计划项目( 2015057-22) ; 江苏省六大人才高峰项目( ZBZZ-002) ; 江苏省研究生培养创新工程项目( KYLX_0227) ; 南京航空航天大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目

Preparation and Tribological Properties of HFCVD-Based Freestanding Thick Diamond Film

FENG Wei^1,2 YANG Bin¹LU Wen-zhuang¹

1.College of Mechanical and Electrical Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,Jiangsu,China; 2.College of Mechanical Engineering,Yancheng Institute of Technology,Yancheng 224051,Jiangsu,China

Received:2016-03-18 Revised:2016-05-16 Online:2016-11-25 Published:2016-10-04
Contact: 冯伟( 1983-) ，女，博士生，讲师，主要从事表面工程、精密与超精密加工研究． E-mail:zhu5411492@163.com
About author:冯伟( 1983-) ，女，博士生，讲师，主要从事表面工程、精密与超精密加工研究．
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China( 51275230) and the Science and Technology Planning Project of Jiangsu Province，China( 2015057-22)

摘要/Abstract

摘要： 探讨了自支撑金刚石厚膜片的晶体生长模型，并依据模型通过热丝化学气相沉积( HFCVD) 法制备了厚度为0． 6mm 的自支撑金刚石厚膜片．采用球－盘式摩擦磨损试验机进行摩擦学实验，借助扫描电镜、拉曼光谱仪等研究了自支撑金刚石厚膜片分别与钢球、陶瓷球以及铝球组成对偶副时的摩擦学特性．结果表明: 铝球做对偶球时平均摩擦系数最大，在对磨初始阶段很快出现了金属转移层; 陶瓷球做对偶球时摩擦系数最小，球表面物质的微观形貌呈微细碎屑状分布; 对磨后自支撑金刚石厚膜片的磨损量非常小，是良好的耐磨材料．

关键词: 热丝化学气相沉积法, 自支撑金刚石厚膜, 摩擦系数, 磨损

Abstract:

A crystal growth model of freestanding thick diamond film was discussed,and on the basis of this model,a self-standing thick diamond film slice of a thickness of about 0.6mm was prepared by means of HFCVD ( Hot-Filament- Assisted Chemical Vapor Deposition) method.Then,a friction experiment of the film slice was conducted on a ball-disc tribometer,and the tribological properties of the film slices respectively with a steel ball,a ceramic ball and an aluminum ball as the friction pair were characterized by using a SEM and a Raman spectrometer.The results show that ( 1) when the friction pair is an aluminum ball,average friction coefficient is the biggest and metal transfer layer appears very fast in the initial stage of grinding; ( 2) when the friction pair is a ceramic ball,the average friction coefficient is the smallest and the ball surface material is in a fine clastic distribution; and ( 3) the wear of the film slice is very small after the experiment,which means that the film slice is a good wear-resistant material.

Key words: hot-filament-assisted chemical vapor deposition, self-standing thick diamond film, friction coefficient, wear

冯伟杨斌卢文壮. 自支撑金刚石厚膜片的HFCVD 法制备及摩擦学特性[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2016, 44(11): 97-102.

FENG Wei YANG Bin LU Wen-zhuang. Preparation and Tribological Properties of HFCVD-Based Freestanding Thick Diamond Film[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2016, 44(11): 97-102.

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Preparation and Tribological Properties of HFCVD-Based Freestanding Thick Diamond Film

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