陶瓷軸承NCD涂層的制備研究.pdf

1、NCD（nano-crystalline diamond）膜有很強(qiáng)的抗腐蝕特性，卓越的力學(xué)和摩擦學(xué)性能，是一種前景廣闊的軸承涂層材料。熱絲CVD（HFCVD）是制備N(xiāo)CD膜的常用方法。本文借助有限元分析工具對(duì)HFCVD系統(tǒng)中的襯底溫度場(chǎng)、氣相空間場(chǎng)的分布進(jìn)行了詳細(xì)、系統(tǒng)的模擬計(jì)算，優(yōu)化了軸承內(nèi)外圈NCD涂層制備的工藝參數(shù)，并開(kāi)展了軸承內(nèi)外圈NCD涂層的制備工藝研究。本文所完成的主要研究工作以及所取得的主要成果如下：
　　 1.

2、應(yīng)用傳熱學(xué)、熱流體學(xué)理論及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，探討了HFCVD系統(tǒng)的傳熱傳質(zhì)過(guò)程。分別討論了H2和Ar占主導(dǎo)成分的氣氛中氣體化學(xué)反應(yīng)、熱傳導(dǎo)、對(duì)流等因素對(duì)襯底溫度的影響。
　　 2. 開(kāi)展了HFCVD系統(tǒng)中軸承內(nèi)外圈襯底溫度場(chǎng)的有限元仿真研究，綜合分析了熱絲數(shù)目、溫度、熱絲到襯底距離等因素對(duì)襯底溫度的影響。在數(shù)值仿真的基礎(chǔ)上，優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，得到適合在軸承內(nèi)外圈上制備N(xiāo)CD涂層的均勻襯底溫度場(chǎng)。
　　 3. 開(kāi)展了HFCVD系

3、統(tǒng)中軸承內(nèi)外圈襯底的二維熱流有限元仿真研究，對(duì)襯底溫度，熱絲與襯底附近的氣相溫度、流速、壓力等參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上優(yōu)化了進(jìn)氣口數(shù)目、進(jìn)氣口位置等參數(shù)，得到適合在軸承內(nèi)外圈上制備N(xiāo)CD涂層的均勻氣體流場(chǎng)。
　　 4.在數(shù)值分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套適用于軸承內(nèi)外圈NCD涂層制備的電極裝置。研究了Ar-H2-CH4體系制備N(xiāo)CD涂層的工藝，在陶瓷軸承內(nèi)外圈上成功地制備了NCD涂層。利用Raman光譜、SEM、AFM及