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基于FLUENT软件直流电弧等离子体喷射法等离子体放电特征二维数值模拟 被引量:4
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作者 郭建超 刘金龙 +5 位作者 闫雄伯 化称意 赵云 陈良贤 魏俊俊 李成明 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期312-318,共7页
直流电弧等离子体喷射法制备金刚石膜的过程中氩气主要起维持电弧放电作用,在一定程度上保证电弧放电的稳定性。本文利用自定义标量和自定义函数技术对FLUENT软件进行二次开发,在动量和能量守恒方程中添加相应电磁源项。对纯氩直流电弧... 直流电弧等离子体喷射法制备金刚石膜的过程中氩气主要起维持电弧放电作用,在一定程度上保证电弧放电的稳定性。本文利用自定义标量和自定义函数技术对FLUENT软件进行二次开发,在动量和能量守恒方程中添加相应电磁源项。对纯氩直流电弧等离子放电特征进行二维数值模拟,并经过实验验证后最终得到等离子体放电区域的温度、焦耳热、电流密度和速度等分布。模拟结果表明气压为1000 Pa工作电流为100 A条件下:氩等离子体最高温度和最大速度达到11000K和340 m/s,且均出现在阴极尖端位置附近;较强的外侧气流使阳极斑点稳定维持在阳极内侧下边缘位置,其附近等离子体温度在9000 K左右;基体表面附近等离子体温度受到焦耳热分布和阴极高温射流共同作用,维持在3000~4000 K。 展开更多
关键词 直流电弧等离子喷射 数值模拟 等离子体放电 FLUENT
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直流电弧等离子体喷射法制备氮化碳薄膜研究 被引量:3
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作者 孟兆升 相炳坤 +4 位作者 王仕杰 李文帅 熊鹰 解晖 余琦佩 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3068-3073,共6页
以H2、N2和CF4气体为前驱体,用直流电弧等离子体喷射设备在不同基底温度条件下于钼/金刚石过渡层基底上制备了氮化碳薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对表面形貌和组织成分进行了表征。结果表明,当基底温... 以H2、N2和CF4气体为前驱体,用直流电弧等离子体喷射设备在不同基底温度条件下于钼/金刚石过渡层基底上制备了氮化碳薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对表面形貌和组织成分进行了表征。结果表明,当基底温度为900℃时,所沉积材料已初具晶型;所沉积材料含有α-C3N4和β-C3N4相成分。同时,提出在金刚石表面制备氮化碳时金刚石相刻蚀和氮化碳相生长同时进行的模型,较好地解释了不同基底温度条件下的膜材料沉积现象。 展开更多
关键词 氮化碳 直流电弧等离子喷射 沉积 刻蚀
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直流电弧等离子体喷射法制备金刚石薄膜 被引量:1
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作者 阎震 李荣志 朱鹤孙 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 1989年第3期18-18,共1页
金刚石是一种性能非常优异的功能材料。近年来在低压下由气相沉积合成金刚石薄膜的研究引起了很多国家和科学技术工作者的兴趣。 我们设计的低压直流电弧等离子体喷射装置制备出的金刚石薄膜有较高的沉积速度,结构良好。
关键词 金刚石薄膜 电弧等离子 喷射
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直流电弧等离子体喷射法制备金刚石涂层拉拔模具 被引量:5
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作者 崔玉明 李国华 姜龙 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2019年第6期25-29,共5页
线材拉拔加工正向精密、高速、低耗、高生产效率方向发展,金刚石涂层拉拔模具是最受用户青睐的产品之一。在综述直流电弧等离子体喷射技术制备金刚石涂层拉拔模具方法的基础上,利用洛氏硬度计、表面粗糙度轮廓测量仪、拉曼光谱仪和光学... 线材拉拔加工正向精密、高速、低耗、高生产效率方向发展,金刚石涂层拉拔模具是最受用户青睐的产品之一。在综述直流电弧等离子体喷射技术制备金刚石涂层拉拔模具方法的基础上,利用洛氏硬度计、表面粗糙度轮廓测量仪、拉曼光谱仪和光学显微镜进行涂层质量检测。检测结果显示:金刚石涂层的纯度和厚度均匀性均较好;在1470 N载荷下薄膜压痕的边缘区域无严重裂纹及薄膜脱落现象,其表面粗糙度R a平均值为18 nm。 展开更多
关键词 直流电弧等离子喷射 拉拔模具 金刚石涂层
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直流电弧等离子体喷射法制备金刚石自支撑膜研究新进展 被引量:7
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作者 李成明 陈良贤 +3 位作者 刘金龙 魏俊俊 黑立富 吕反修 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2018年第1期16-27,共12页
文章综述了以直流电弧等离子体喷射法制备自支撑金刚石膜的研究新进展,对电弧特性、金刚石晶体质量、力学性能、光学性能及热学性能进行了介绍。研究表明:不同电弧区域的金刚石膜结晶质量及应力状态有所差异,钛过渡层可以降低金刚石的... 文章综述了以直流电弧等离子体喷射法制备自支撑金刚石膜的研究新进展,对电弧特性、金刚石晶体质量、力学性能、光学性能及热学性能进行了介绍。研究表明:不同电弧区域的金刚石膜结晶质量及应力状态有所差异,钛过渡层可以降低金刚石的残余应力;采用四点弯曲测得金刚石的断裂韧性为10.99MPa·m^(1/2);一定温度范围内,金刚石吸收系数与温度的关系基本不受金刚石质量和厚度的影响;金刚石的光学性能越好,其热导率越高,且金刚石形核面热导率略高于生长面,500K以上时多晶金刚石膜的热导率近似于单晶水平。 展开更多
关键词 直流电弧等离子喷射 金刚石自支撑膜 断裂韧性 吸收系数 热导率
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直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法制备金刚石膜过程中冷阱的设计及作用 被引量:1
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作者 陈良贤 邵思武 +8 位作者 刘鹏 安康 郑宇亭 黄亚博 白明洁 张建军 刘金龙 魏俊俊 李成明 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2022年第2期150-155,共6页
首先,介绍直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法的原理以及气体循环系统的设计和其优缺点;其次,详细介绍冷阱系统的设计及其工作原理;最后,使用拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱与光致发光光谱对比添加冷阱系统前后的金刚石薄膜的质量。结... 首先,介绍直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法的原理以及气体循环系统的设计和其优缺点;其次,详细介绍冷阱系统的设计及其工作原理;最后,使用拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱与光致发光光谱对比添加冷阱系统前后的金刚石薄膜的质量。结果表明:冷阱系统可以有效过滤循环气路中的热油气,避免杂质的掺入;在添加冷阱系统后,金刚石膜内掺入的杂质减少,金刚石拉曼峰半高宽降低到6.76 cm^(−1),接近于Ib型单晶金刚石的,且自支撑金刚石膜的晶体质量明显提高,光学透过率提升较大,在10.6μm波长处达到68.4%。 展开更多
关键词 直流电弧等离子喷射化学气相沉积 金刚石膜 循环系统 冷阱
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直流电弧等离子体喷射化学气相沉积高质量金刚石膜残余应力分布的拉曼谱分析(英文) 被引量:5
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作者 杨胶溪 李成明 +4 位作者 陈广超 吕反修 唐伟忠 宋建华 佟玉梅 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期674-678,共5页
不同工艺条件下在钼衬底 (6 0mm)上用 10 0kW直流电弧等离子体喷射化学气相沉积设备进行金刚石膜的制备。金刚石膜用扫描电镜 (SEM)、拉曼谱 (激光激发波长为 4 88nm)和X射线衍射来表征。研究结果表明 ,在直流电弧等离子体喷射化学气... 不同工艺条件下在钼衬底 (6 0mm)上用 10 0kW直流电弧等离子体喷射化学气相沉积设备进行金刚石膜的制备。金刚石膜用扫描电镜 (SEM)、拉曼谱 (激光激发波长为 4 88nm)和X射线衍射来表征。研究结果表明 ,在直流电弧等离子体喷射化学气相沉积金刚石膜的过程中 ,内应力大小从金刚石膜的中央到边缘是增加的 ,并且应力形式是压应力。这说明了在金刚石膜中存在明显的应力不均。甲烷浓度和衬底温度都影响金刚石膜中的内应力。随着甲烷浓度和衬底温度的提高 ,金刚石膜中的内应力呈增加的趋势。 展开更多
关键词 直流电弧等离子喷射化学气相沉积 金刚石膜 制备 扫描电镜 拉曼谱 X射线衍射 残余应力
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直流电弧等离子体喷射CVD硼掺杂金刚石薄膜的制备及电化学性能研究 被引量:4
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作者 张聪聪 戴玮 +3 位作者 朱宁 尹振超 吴小国 曲长庆 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1205-1210,共6页
采用直流电弧等离子体喷射CVD(Chemical Vapor Deposition)法在硅(100)衬底上制备了(111)占优的掺硼金刚石(BDD)薄膜,研究了压强对薄膜生长的影响,在压强为5500 Pa时得到了(100)占优的金刚石薄膜,并用SEM、XRD及拉曼光谱分析了薄膜的表... 采用直流电弧等离子体喷射CVD(Chemical Vapor Deposition)法在硅(100)衬底上制备了(111)占优的掺硼金刚石(BDD)薄膜,研究了压强对薄膜生长的影响,在压强为5500 Pa时得到了(100)占优的金刚石薄膜,并用SEM、XRD及拉曼光谱分析了薄膜的表面形貌、晶体结构、薄膜品质。测试结果表明,掺硼金刚石膜具有较好的成膜质量。霍尔测试表明BDD的电阻率为0.0095Ω.cm,载流子浓度为1.1×1020cm-3;研究了BDD薄膜电极在硫酸钠空白底液、铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液和多巴胺溶液中的循环伏安曲线(CVs),发现该金刚石薄膜电极在硫酸钠中具有较宽的电化学窗口(约为4 V)、接近零的背景电流和良好的可逆性,利用BDD电极检测多巴胺溶液,具有明显的氧化还原峰值和较好的稳定性。结果表明利用该方法制备的BDD电极在电化学检测方面具有明显的优势。 展开更多
关键词 直流电弧等离子喷射CVD 硼掺杂金刚石(BDD) 循环伏安 多巴胺
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直流喷射电弧等离子体制备金刚石单晶的研究 被引量:3
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作者 李彬 闫占奇 +4 位作者 李浩 韩晓泉 吕反修 陈广超 李宏 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期279-283,共5页
通过利用光发射谱技术,探测了大功率直流喷射电弧等离子体增强化学气相沉积方法中沉积区域的气相激元分布,进而优选了金刚石生长的位置。在沉积过程中,不断使衬底做背向等离子体的运动,实现了大颗粒金刚石的连续生长,颗粒尺寸达到约1 mm... 通过利用光发射谱技术,探测了大功率直流喷射电弧等离子体增强化学气相沉积方法中沉积区域的气相激元分布,进而优选了金刚石生长的位置。在沉积过程中,不断使衬底做背向等离子体的运动,实现了大颗粒金刚石的连续生长,颗粒尺寸达到约1 mm3。采用劳厄背反射X射线衍射测试技术和拉曼谱技术,对所制备的样品进行了测试,结果表明:所制备的颗粒为金刚石单晶。对于大尺寸衬底,研究了背向运动速度对沉积晶体的形貌和质量的影响,发现了ATG型不稳定形貌。 展开更多
关键词 直流喷射电弧 等离子 化学气相沉积 金刚石单晶
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加氮对直流电弧等离子体喷射金刚石膜生长、形貌和质量的影响 被引量:2
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作者 杨胶溪 张恒大 +4 位作者 李成明 陈广超 吕反修 唐伟忠 佟玉梅 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期386-392,共7页
利用直流等离子体喷射化学气相沉积法制备掺氮的金刚石厚膜。本文研究了在甲烷 /氩气 /氢气中加入氮气对金刚石膜生长、形貌和质量的影响。反应气体的比例由质量流量计控制 ,在固定氢气 (5 0 0 0sccm)、氩气(30 0 0sccm)、甲烷 (10 0sc... 利用直流等离子体喷射化学气相沉积法制备掺氮的金刚石厚膜。本文研究了在甲烷 /氩气 /氢气中加入氮气对金刚石膜生长、形貌和质量的影响。反应气体的比例由质量流量计控制 ,在固定氢气 (5 0 0 0sccm)、氩气(30 0 0sccm)、甲烷 (10 0sccm)流量的情况下改变氮气的流量 ,即反应气体中氮原子和碳原子的变化比例 (N/C比 )范围是从 0 .0 6到 0 .6 8。同时金刚石膜在固定的腔体压力 (4kPa)和衬底温度 (80 0℃ )下生长。金刚石膜用扫描电镜(SEM)、拉曼谱和X射线衍射表征。结果表明 ,氮气在反应气体中的大量加入对直流等离子体喷射制备金刚石膜的形貌、生长速率、晶体取向、成核密度等有非常显著的影响。 展开更多
关键词 直流电弧等离子 喷射 金刚石膜 生长 形貌 质量 晶体取向 成核密度
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直流电弧等离子喷射CVD中控制生长(111)晶面占优的金刚石膜 被引量:3
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作者 周祖源 陈广超 +7 位作者 戴风伟 兰昊 宋建华 李彬 佟玉梅 李成明 黑立富 唐伟忠 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期478-480,共3页
运用光发射谱(OES)技术对大功率直流电弧等离子喷射CVD金刚石膜的气相沉积环境进行了原位诊断,研究了气相环境中主要含碳基团的浓度及分布与沉积参数的关系,发现了C2基元比其他基元对沉积参数更加敏感。利用光发射谱对C2基元发射强度的... 运用光发射谱(OES)技术对大功率直流电弧等离子喷射CVD金刚石膜的气相沉积环境进行了原位诊断,研究了气相环境中主要含碳基团的浓度及分布与沉积参数的关系,发现了C2基元比其他基元对沉积参数更加敏感。利用光发射谱对C2基元发射强度的监测,实时调控沉积各参数,在大功率直流电弧等离子喷射CVD中实现了(111)晶面占优的金刚石膜的可控生长,I(111)/I(220)XRD衍射峰强度的比值达48。 展开更多
关键词 光发射谱 金刚石膜 直流电弧等离子喷射CVD (111)占优晶面
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直流电弧等离子体喷射制备碳纤维及其结构的研究
12
作者 付春生 朱鹤孙 +6 位作者 唐光诗 赵清华 解思深 王刚 李文治 周维亚 赵日安 《高技术通讯》 CAS CSCD 1996年第4期21-23,共3页
采用直流电弧等离子体喷射的方法制备碳纤维,用甲烷作为碳源。所制备的碳纤维呈现象牙棒状,顺着等离子体炬的方向生长。同时报导了一些新结构。
关键词 碳纤维 直流电弧 等离子喷射
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直流电弧等离子体射流法沉积金刚石薄膜
13
作者 白亦真 吕宪义 +1 位作者 金曾孙 邹广田 《人工晶体学报》 CSCD 1991年第3期344-344,共1页
采用直流电弧等离子体射流法,在硬质合金、单晶硅等衬底上,制备出了多晶金刚石薄膜,沉积速率约为20μm/h,是一般低压沉积法的几十倍,成膜范围φ10mm。自行设计的沉积装置有三支气路,对各气路进不同气体的几种情况进行了实验研究,结果表... 采用直流电弧等离子体射流法,在硬质合金、单晶硅等衬底上,制备出了多晶金刚石薄膜,沉积速率约为20μm/h,是一般低压沉积法的几十倍,成膜范围φ10mm。自行设计的沉积装置有三支气路,对各气路进不同气体的几种情况进行了实验研究,结果表明,各种气体不同的进气途径对于成膜质量、沉积速率及工作的稳定性影响很大。 展开更多
关键词 直流电弧等离子体射流
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直流电弧等离子体法制备 TiO_2 纳米超细粉 被引量:6
14
作者 王彦平 汪浩 朱鹤孙 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 1998年第2期42-44,共3页
采用直流电弧等离子体法直接制备了晶态的TiO2纳米超细粉,粉体中的晶粒既有锐钛矿结构,也有金红石结构;既有单晶结构的TiO2,也有多晶结构的TiO2。当热处理温度低于600℃时,粉体颗粒的长大较为缓慢,粒径在20nm... 采用直流电弧等离子体法直接制备了晶态的TiO2纳米超细粉,粉体中的晶粒既有锐钛矿结构,也有金红石结构;既有单晶结构的TiO2,也有多晶结构的TiO2。当热处理温度低于600℃时,粉体颗粒的长大较为缓慢,粒径在20nm以下;温度高于700℃时,颗粒迅速长大,锐钛矿向金红石结构的转变明显;当温度达到800℃时,样品转变为单晶结构的金红石型TiO2,颗粒大小在40—120nm之间。 展开更多
关键词 纳米超细粉 直流电弧 等离子 二氧化钛
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直流等离子体喷射法制备氮化碳涂层的研究
15
作者 李文帅 相炳坤 +2 位作者 庆振华 左敦稳 孟兆升 《工具技术》 2013年第1期10-14,共5页
氮化碳因预言具有超金刚石硬度、高热稳定性及优异的摩擦磨损性能,在刀具涂层的应用领域具有巨大的潜力,引起了世界上科研工作者的广泛关注。本文以CF4+N2+H2+Ar为反应气体,通过直流等离子体喷射法(DC Plasma Jet CVD),在Si[100]基底上... 氮化碳因预言具有超金刚石硬度、高热稳定性及优异的摩擦磨损性能,在刀具涂层的应用领域具有巨大的潜力,引起了世界上科研工作者的广泛关注。本文以CF4+N2+H2+Ar为反应气体,通过直流等离子体喷射法(DC Plasma Jet CVD),在Si[100]基底上以金刚石薄膜为过渡层,成功制备了氮化碳涂层。利用扫描隧道显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)等现代理化测试手段,对所制备涂层的表面形貌、成分结构进行了表征和分析。研究结果表明:所制备的涂层中金刚石过渡层表面生长了线度约300-600nm的C3N4晶粒,为亚微米级别,晶形较为清晰,呈现不规整的柱状,样品中主要含有α-C3N4与β-C3N4,涂层中N的含量为9.8%。 展开更多
关键词 氮化碳涂层 直流等离子喷射 工艺参数 表征
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直流电弧等离子体CVD金刚石膜工艺参数优化 被引量:3
16
作者 张鬲君 苗晋琦 钟国防 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2008年第3期70-73,共4页
为了研究工艺对CVD金刚石膜生长的影响,本文采用电镜、激光Raman谱分析等手段研究工艺参数对CVD金刚石膜生长速率和生长质量的影响。结果显示:金刚石薄膜的生长速率随甲烷浓度(3%-10%)、基片温度(800-1200℃)的增加而增加,随工作... 为了研究工艺对CVD金刚石膜生长的影响,本文采用电镜、激光Raman谱分析等手段研究工艺参数对CVD金刚石膜生长速率和生长质量的影响。结果显示:金刚石薄膜的生长速率随甲烷浓度(3%-10%)、基片温度(800-1200℃)的增加而增加,随工作气压的升高先是增加,而后降低,峰值在15-20 kPa处。金刚石薄膜中非金刚石碳的相对含量先随基片温度的增加逐渐降低,在1080-1100℃达到最小值以后又开始急剧增加,膜的质量(结晶形态好和非金刚石碳的相对含量少)在1080-1100℃处达到最佳。 展开更多
关键词 直流电弧等离子喷射 化学气相沉积 金刚石膜 工艺参数
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提高Ni、Cu超微粉生产率的方法研究 被引量:6
17
作者 孙维民 金寿日 李志杰 《应用科学学报》 CAS CSCD 2000年第2期164-166,共3页
研究了用直流电弧等离子体法制备 Ni、Cu超微粉时 ,在原材料中加入高熔点金属 W、Mo后 ,对超微粉产率的影响 .结果表明 ,Ni、Cu超微粉的产率有较大幅度提高 ,并且超微粉中几乎不含有 W和 Mo.探讨了 W、Mo提高超微粉产率的原因 .
关键词 超微粉 生产率 直流电弧等离子
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采用DC Arc Plasma JetCVD方法沉积微/纳米复合自支撑金刚石膜 被引量:3
18
作者 戴风伟 陈广超 +7 位作者 兰昊 J.Askari 宋建华 李成明 佟玉梅 李彬 黑立富 吕反修 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1200-1202,1208,共4页
在30kW级直流电弧等离子体喷射化学气相沉积(DC Arc P lasm a Jet CVD)设备上,采用Ar-H2-CH4混合气体,通过调节甲烷浓度以及控制其他沉积参数,在Mo衬底上沉积出微/纳米复合自支撑金刚石膜。实验表明,当微米金刚石膜层沉积结束后,在随后... 在30kW级直流电弧等离子体喷射化学气相沉积(DC Arc P lasm a Jet CVD)设备上,采用Ar-H2-CH4混合气体,通过调节甲烷浓度以及控制其他沉积参数,在Mo衬底上沉积出微/纳米复合自支撑金刚石膜。实验表明,当微米金刚石膜层沉积结束后,在随后的沉积中,随着甲烷浓度的增加,金刚石膜表面的晶粒大小是逐渐减小的。当甲烷浓度达到20%以上时,金刚石膜生长面晶粒呈现菜花状的小晶团,膜体侧面已经没有了粗大的柱状晶,而是呈现出光滑的断口,对该层进行拉曼谱分析显示,位于1145 cm-1附近有一定强度的散射峰出现。这说明所沉积的晶粒全部变为纳米级尺寸。 展开更多
关键词 直流电弧等离子喷射化学气相沉积 微/纳米复合自支撑金刚石膜 二次形核 拉曼光谱
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CVD法制备纳米洋葱状富勒烯的研究 被引量:3
19
作者 张凌 范彦涛 +2 位作者 王晓敏 李天保 许并社 《电子显微学报》 CAS CSCD 2005年第4期268-268,共1页
关键词 纳米洋葱状富勒烯 制备方 CVD 化学气相沉积 真空热处理 直流电弧 高能电子束 机械球磨 等离子
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金刚石涂层游动芯头制备及其在铜管生产中的应用
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作者 崔玉明 王勇 +2 位作者 李国华 姜龙 董旺 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第4期456-462,共7页
通过沉积方式和旋转装置设计,采用直流电弧等离子体喷射法在硬质合金游动芯头表面均匀沉积金刚石涂层,并利用白光干涉仪、扫描电子显微镜、Raman光谱仪和压痕法对涂层的表面粗糙度、形貌、质量均匀性和膜–基附着力等进行测试分析。结... 通过沉积方式和旋转装置设计,采用直流电弧等离子体喷射法在硬质合金游动芯头表面均匀沉积金刚石涂层,并利用白光干涉仪、扫描电子显微镜、Raman光谱仪和压痕法对涂层的表面粗糙度、形貌、质量均匀性和膜–基附着力等进行测试分析。结果表明:金刚石涂层抛光后的表面平均粗糙度S_(a)为76.4 nm,金刚石涂层脱落位置到压痕中心的平均距离为287.9μm,且各位置的金刚石涂层厚度均匀性和质量均较好。将制备的金刚石涂层游动芯头应用于高精度精密铜管生产线中,与硬质合金游动芯头对比,其在降低劳动强度、保证铜管一致性和延长芯头使用寿命方面都有显著效果。 展开更多
关键词 铜管 直流电弧等离子喷射 游动芯头 金刚石涂层
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