C-H-F氛围下金刚石薄膜的低温CVD生长过程分析

1

作者 简小刚 梁晓伟 +4 位作者 姚文山 张毅 张斌华 陈哲 陈茂林 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2024年第1期15-21,共7页

基于第一性原理的密度泛函理论对C-H-F氛围下低温CVD金刚石薄膜的生长过程进行仿真分析,计算H、F原子在氢终止金刚石表面发生萃取反应的吸附能、反应热与反应能垒,并分析CF_(3)、CF_(2)、CF 3种生长基团在带有活性位点基底上的吸附。结... 基于第一性原理的密度泛函理论对C-H-F氛围下低温CVD金刚石薄膜的生长过程进行仿真分析,计算H、F原子在氢终止金刚石表面发生萃取反应的吸附能、反应热与反应能垒,并分析CF_(3)、CF_(2)、CF 3种生长基团在带有活性位点基底上的吸附。结果表明:与H原子相比,F原子更容易在氢终止金刚石表面萃出H,并以HF形式脱附,且在C-H-F氛围下有利于在低温时产生更多的活性位点;CF_(3)、CF_(2)、CF基团在吸附后的结构和吸附能绝对值都更有利于金刚石相的生成,适当提高CF_(3)、CF_(2)、CF基团的浓度有助于实现金刚石相的更高速率生长。 展开更多

关键词 CVD金刚石薄膜 氟 沉积机制 第一性原理 吸附 表面化学反应

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深沟球轴承的二次回归通用旋转组合设计

2

作者 高显 简小刚 周大威 《机械设计与制造》 2024年第3期361-365,共5页

以Romax软件为平台,针对型号为6212的深沟球轴承,采取二次回归通用旋转组合设计方法建立轴承的回归模型;利用回归方程和加权优化算法,对深沟球轴承的双目标参数优化设计,并将优化的结果进行了仿真验证,对比分析发现,寿命和径向刚度的仿... 以Romax软件为平台,针对型号为6212的深沟球轴承,采取二次回归通用旋转组合设计方法建立轴承的回归模型;利用回归方程和加权优化算法,对深沟球轴承的双目标参数优化设计,并将优化的结果进行了仿真验证,对比分析发现,寿命和径向刚度的仿真值和预测值比较接近;轴承的寿命和径向刚度随着内、外圈沟曲率系数的增大而降低;内、外圈沟曲率系数fi和fe的交互影响对轴承的径向刚度影响总体大于对寿命的影响,表明优化模型和计算方法正确有效,可用于深沟球轴承寿命和径向刚度的分析和预测。 展开更多

关键词 Romax 二次回归通用旋转组合设计 深沟球轴承 仿真分析 双目标优化设计

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硫硒元素掺杂金刚石表面的生长位点研究

3

作者 简小刚 张毅 +1 位作者 梁晓伟 姚文山 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第6期1120-1127,共8页

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了硫(S)掺杂、硒(Se)掺杂以及硫硒共掺杂金刚石基底对化学气相沉积金刚石涂层时的不同活性基团的吸附生长过程,计算分析了三种不同基底对沉积气氛中不同碳氢基团(C、CH、CH_(2)、CH_(3))... 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了硫(S)掺杂、硒(Se)掺杂以及硫硒共掺杂金刚石基底对化学气相沉积金刚石涂层时的不同活性基团的吸附生长过程,计算分析了三种不同基底对沉积气氛中不同碳氢基团(C、CH、CH_(2)、CH_(3))的吸附能、Mulliken电荷分布和化学键重叠布居数等性质。计算结果表明:硫掺杂模型与C、CH和CH_(2)之间,硒掺杂模型与C、CH基团之间,硫硒共掺杂模型与C、CH和CH_(2)之间都通过电荷转移形成了共价键,硫掺杂模型与CH基团以及硫硒共掺杂模型与C基团之间的成键很接近理想金刚石的C—C键,添加硫元素和硒元素可以在原有的金刚石颗粒同质外延生长的基础上增加更多生长活性位点。 展开更多

关键词 金刚石涂层 硫 硒 第一性原理 掺杂基底 吸附生长 化学气相沉积

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鼓泡法定量测量金刚石薄膜膜基界面结合强度的实验研究 被引量：8

4

作者 简小刚 孙方宏 +2 位作者 陈明 张志明 沈荷生 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2003年第4期1-4,共4页

金刚石薄膜膜基结合强度的测量与评价是其制备与应用的关键。本文根据内涨作用下薄膜发生鼓泡变形的原理 ,开发了一种新的适用于金刚石薄膜膜基结合强度定量检测的测试系统 ,并采用光刻法和湿式各向异性刻蚀技术制备得到金刚石薄膜自支... 金刚石薄膜膜基结合强度的测量与评价是其制备与应用的关键。本文根据内涨作用下薄膜发生鼓泡变形的原理 ,开发了一种新的适用于金刚石薄膜膜基结合强度定量检测的测试系统 ,并采用光刻法和湿式各向异性刻蚀技术制备得到金刚石薄膜自支撑窗口试样。采用OFV -3 0 0 0光纤激光振动仪测量薄膜鼓泡时的垂直位移 ,测量精度可以达到0 3 164 μm。通过实验实现了对硅基底金刚石薄膜结合强度的定量检测 ,实验得到的薄膜结合强度为 4 2 872 6J m2 。这种鼓泡测量法不仅适用于硅平面基底电子元器件的膜基界面结合强度的测量 ,而且还可以推广应用到硬质合金复杂形状基底的膜基界面结合强度的测量中 。 展开更多

关键词 金刚石薄膜 结合强度 鼓泡试验 定量检测 电子元器件 工具 硬质合金

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金刚石薄膜膜基界面结合强度测量技术的研究进展 被引量：9

5

作者 简小刚 孙方宏 +2 位作者 赵国伟 刘国良 陈明 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2002年第3期3-7,共5页

膜基界面结合强度的测量与评价是金刚石薄膜制备与应用关键问题 ,本文介绍了国内外金刚石薄膜膜基界面结合强度的几种典型的测量方法 ,着重探讨了膜基界面结合强度的精确定量测量技术的研究现状以及发展趋势 ,提出了用一种新的内涨鼓泡... 膜基界面结合强度的测量与评价是金刚石薄膜制备与应用关键问题 ,本文介绍了国内外金刚石薄膜膜基界面结合强度的几种典型的测量方法 ,着重探讨了膜基界面结合强度的精确定量测量技术的研究现状以及发展趋势 ,提出了用一种新的内涨鼓泡测量法 ,对复杂形状基体上金刚石薄膜膜基界面结合强度进行精确定量检测 ,为金刚石薄膜的制备工艺优化及其质量的评估提供可靠的依据和标准。 展开更多

关键词 金刚石薄膜 结合强度 鼓泡 测量方法

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基于内涨鼓泡实验的金刚石膜附着强度精确定量评价 被引量：5

6

作者 简小刚 陈明 +2 位作者 孙方宏 张志明 沈荷生 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1299-1303,共5页

根据内涨作用下薄膜发生鼓泡变形的原理,开发了 1 种新的适用于金刚石膜附着强度精确定量评价的测试系统。并在传统的硅平面加工工艺的基础上发展了 1 种新的在沉积好的基片上制备自支撑窗口试样的方法,该方法可以保证在刻蚀基底形成自... 根据内涨作用下薄膜发生鼓泡变形的原理,开发了 1 种新的适用于金刚石膜附着强度精确定量评价的测试系统。并在传统的硅平面加工工艺的基础上发展了 1 种新的在沉积好的基片上制备自支撑窗口试样的方法,该方法可以保证在刻蚀基底形成自支撑窗口的同时不会损坏到薄膜。通过实验,实现了对硅基底金刚石膜结合强度的定量检测,实验得到的薄膜结合强度为 4.287 26 J/m2。实验所测得的附着强度结果与有限元仿真结果类比的吻合,证实了该模型的有效性,从而为金刚石膜的制备工艺优化及其质量的评估提供了可靠的依据和标准,对促进金刚石膜材料的深度开发和工程应用将具有积极的意义。 展开更多

关键词 金刚石膜 附着强度 鼓泡试验 定量评价

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超细晶粒金刚石涂层钻头的制备与实验 被引量：4

7

作者 简小刚 陈明 +1 位作者 孙方宏 张志明 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第7期1052-1055,1060,共5页

以钻头为例 ,根据其复杂形状衬底的特点 ,研究了一种新的化学预处理方法 ,并在传统化学气相沉积 ( CVD)工艺的基础上发展了一种新的 CVD分阶段沉积法 .实验以氢气和丙酮为原料 ,采用电子增强热丝 CVD法在复杂形状硬质合金 ( WC- Co)钻... 以钻头为例 ,根据其复杂形状衬底的特点 ,研究了一种新的化学预处理方法 ,并在传统化学气相沉积 ( CVD)工艺的基础上发展了一种新的 CVD分阶段沉积法 .实验以氢气和丙酮为原料 ,采用电子增强热丝 CVD法在复杂形状硬质合金 ( WC- Co)钻头最外表面复合涂覆一层超细晶粒金刚石薄膜 ,并对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行了钻削实验 .结果表明 ,所制备的超细晶粒金刚石涂层薄膜表面光滑 ,晶粒尺寸细小 ,涂层质量良好 . 展开更多

关键词 金刚石 金刚石涂层钻头 超细晶粒 钻削

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Co元素对硬质合金基底金刚石涂层膜基界面结合强度的影响 被引量：12

8

作者 简小刚 陈军 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第21期360-365,共6页

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,研究了硬质合金刀具基底黏结相Co元素对金刚石涂层膜基界面结合强度的影响机理.借助Materials Studio软件建立了WC/Diamond膜基界面模型和WC-Co/Diamond膜基界面模型,采用CASTEP仿真软... 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,研究了硬质合金刀具基底黏结相Co元素对金刚石涂层膜基界面结合强度的影响机理.借助Materials Studio软件建立了WC/Diamond膜基界面模型和WC-Co/Diamond膜基界面模型,采用CASTEP仿真软件计算了WC/Diamond膜基界面模型和WC-Co/Diamond膜基界面模型的最优稳定结构.通过仿真计算,获得了WC/Diamond膜基界面模型和WC-Co/Diamond膜基界面模型的界面结合能、电荷密度图及Mulliken重叠布居数.经对比分析后发现,硬质合金基底中磁性元素Co的存在能转移金刚石涂层膜基界面处W元素及C元素的电荷,从而使膜基界面处的原子因失电荷而相斥,这直接导致了金刚石涂层膜基界面间距变大,使得金刚石涂层膜基界面结合能降低. 展开更多

关键词 金刚石涂层 黏结相Co元素 膜基结合强度 第一性原理

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多传感器信息融合技术的研究进展 被引量：35

9

作者 简小刚 贾鸿盛 石来德 《中国工程机械学报》 2009年第2期227-232,共6页

介绍了多传感器信息融合技术出现的背景,给出了多传感器信息融合的定义、原理、框架、模型,着重归纳了信息融合技术的算法和应用,指出了信息融合技术的不足以及今后的发展方向.

关键词 多传感器 信息融合 模型 算法 应用

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一种自然环境下运动物体监测算法 被引量：2

10

作者 简小刚 徐晓翔 李晓华 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2015年第18期214-217,238,共5页

提出了一种自然环境下运动物体的监测算法,该算法基于时空信息融合与特征识别,主要包括背景分析、前景提取、去除阴影、背景更新。其思想是将图像序列均转换为HSV颜色模型,并分析比较各像素点参数在某一时间段内的变化规律,通过判定公... 提出了一种自然环境下运动物体的监测算法,该算法基于时空信息融合与特征识别,主要包括背景分析、前景提取、去除阴影、背景更新。其思想是将图像序列均转换为HSV颜色模型,并分析比较各像素点参数在某一时间段内的变化规律,通过判定公式的判定,便可区分出各像素点在某一帧中是属于背景点、运动物体点还是阴影点。该算法针对风、阳光、闪电等自然条件可能带来的影响进行了改进,并能够在光照突变、运动物体静止后融入背景、背景物体转为运动等情况下智能更新背景,适用于自然环境下运动物体的监测。 展开更多

关键词 背景建模 背景差分 去除阴影 背景更新 特征提取

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晶向对金刚石涂层膜基界面结合强度的影响 被引量：5

11

作者 简小刚 张允华 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2014年第5期1-5,共5页

基于分子动力学方法,建立了[100]、[110]、[111]三种常见沉积晶向的硬质合金基底金刚石涂层膜基界面模型。采用Morse势函数、Tersoff势函数以及LJ势函数相互耦合的方法,对模型原子间的相互作用进行了精确表征,借助分子动力学仿真软件Lam... 基于分子动力学方法,建立了[100]、[110]、[111]三种常见沉积晶向的硬质合金基底金刚石涂层膜基界面模型。采用Morse势函数、Tersoff势函数以及LJ势函数相互耦合的方法,对模型原子间的相互作用进行了精确表征,借助分子动力学仿真软件Lammps对以上模型的力学性能进行了仿真分析。结果表明:沉积晶向为[100]的金刚石涂层膜基界面拉伸强度最大,[111]晶向次之,[110]晶向最小,并且弹性模量值随涂层晶向的变化规律与之趋同。 展开更多

关键词 分子动力学 金刚石涂层 膜基界面 晶向 拉伸强度

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热丝CVD金刚石涂层膜基界面结合强度研究新进展 被引量：3

12

作者 简小刚 朱正宇 雷强 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2016年第3期11-16,共6页

硬质合金基体金刚石涂层工具产业化应用的主要障碍之一在于涂层的膜基界面结合强度较差,易引发涂层早期脱落。提高膜基界面结合强度、保证刀具正常使用寿命,已成为金刚石涂层工具产业化亟待解决的主要问题。我们介绍了近年来在提高硬质... 硬质合金基体金刚石涂层工具产业化应用的主要障碍之一在于涂层的膜基界面结合强度较差,易引发涂层早期脱落。提高膜基界面结合强度、保证刀具正常使用寿命,已成为金刚石涂层工具产业化亟待解决的主要问题。我们介绍了近年来在提高硬质合金基体金刚石涂层膜基界面结合强度方面所取得的一系列研究新进展,并提出了进一步改善其膜基界面结合强度的新思路,以促进热丝CVD金刚石涂层工具的产业化应用。 展开更多

关键词 热丝化学气相沉积 金刚石涂层 膜基界面结合强度

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孕镶金刚石硬质合金基底上沉积金刚石涂层工艺研究 被引量：3

13

作者 简小刚 黄卓 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2018年第1期28-31,共4页

为提高金刚石涂层和基底的结合力,采用化学气相沉积方法在普通硬质合金和孕镶金刚石硬质合金基底上分别沉积金刚石涂层,并通过扫描电镜、拉曼光谱和压痕分析对比研究其结合性能。结果表明:在孕镶金刚石硬质合金基底上可以实现金刚石的... 为提高金刚石涂层和基底的结合力,采用化学气相沉积方法在普通硬质合金和孕镶金刚石硬质合金基底上分别沉积金刚石涂层,并通过扫描电镜、拉曼光谱和压痕分析对比研究其结合性能。结果表明:在孕镶金刚石硬质合金基底上可以实现金刚石的同质与异质外延生长;在孕镶金刚石硬质合金基底上沉积的金刚石形核率高,晶形大小均匀,涂层表面平整;孕镶金刚石基底金刚石涂层的结合力优于硬质合金基底金刚石涂层膜基界面的结合力。在孕镶金刚石硬质合金基底上沉积金刚石膜可扩大金刚石涂层的应用范围。 展开更多

关键词 原位沉积 形核率 金刚石晶型 结合力

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基于蚯蚓蠕动机理的仿生机器人研究进展 被引量：13

14

作者 简小刚 王叶锋 杨鹏春 《中国工程机械学报》 2012年第3期359-363,共5页

介绍了蚯蚓的生理构造,重点分析了其依靠自身体节有节律的伸缩运动实现前进、后退的蠕动机理,在此基础上,提出了仿蚯蚓蠕动机器人的运动原理,归纳和阐述了仿蚯蚓蠕动机器人在医疗、微型管道检测、曲线孔加工、特种作业中的国内外研究现... 介绍了蚯蚓的生理构造,重点分析了其依靠自身体节有节律的伸缩运动实现前进、后退的蠕动机理,在此基础上,提出了仿蚯蚓蠕动机器人的运动原理,归纳和阐述了仿蚯蚓蠕动机器人在医疗、微型管道检测、曲线孔加工、特种作业中的国内外研究现状,并指出其在尺寸微型化、驱动方式完善化、加工检测高效化、通讯无线化、操作智能化等方面的不足之处.最后,针对上述存在的缺陷,分析了仿蚯蚓蠕动机器人今后的发展趋势. 展开更多

关键词 蚯蚓蠕动机理 仿生机器人 研究进展

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面向全生命周期的产品可维护度评价 被引量：2

15

作者 简小刚 蔡帅博 +2 位作者 陈前锋 刘钊 石来德 《中国工程机械学报》 北大核心 2016年第1期6-11,共6页

对产品进行可维护性评价,是优化产品设计方案、提升产品品质的有效手段.对产品可维护性研究的国内外现状进行了分析与梳理,结合实际需求提出了产品可维护度的概念及内涵.基于产品全生命周期理论,建立了产品可维护度综合评价指标体系及... 对产品进行可维护性评价,是优化产品设计方案、提升产品品质的有效手段.对产品可维护性研究的国内外现状进行了分析与梳理,结合实际需求提出了产品可维护度的概念及内涵.基于产品全生命周期理论,建立了产品可维护度综合评价指标体系及其计算模型,并以实际案例验证其可行性,为产品设计方案优化提供依据. 展开更多

关键词 可维护度 全生命周期 模型 评价方法TH39

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工程机械故障诊断技术的研究现状与发展趋势 被引量：18

16

作者 简小刚 张艳伟 冯跃 《中国工程机械学报》 2005年第4期445-449,共5页

回顾了机械故障诊断技术的发展历史,阐述了国内外工程机械故障诊断技术的发展现状.针对目前在工程机械故障诊断领域中研究较多的智能故障诊断系统模型进行了分析,并指出各自的技术特点和局限性,最后指出了智能故障诊断系统今后的发展趋势.

关键词 工程机械 故障诊断技术 现状与趋势

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夹片齿的啮合作用研究 被引量：3

17

作者 简小刚 贾鸿盛 +1 位作者 卞永明 石来德 《中国工程机械学报》 2011年第2期151-156,共6页

分析了液压同步提升器中夹片式锚具和传统预应力锚具的工作机理,研究了钢绞线和夹片齿部啮合作用关系,建立了相应的数学模型和仿真分析模型,并对夹片齿强度、容污能力进行定性评估.研究结果表明:夹片和钢绞线间的匹配硬度、夹片齿形状... 分析了液压同步提升器中夹片式锚具和传统预应力锚具的工作机理,研究了钢绞线和夹片齿部啮合作用关系,建立了相应的数学模型和仿真分析模型,并对夹片齿强度、容污能力进行定性评估.研究结果表明:夹片和钢绞线间的匹配硬度、夹片齿形状和参数、齿面的几何形状是改善夹片齿工作性能的关键因素,这为齿形和夹片的优化设计及其工作寿命预测提供了依据. 展开更多

关键词 夹片齿 啮合作用 ANSYS仿真

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不同反应气氛下氢终止金刚石表面的活化性能 被引量：5

18

作者 简小刚 王俊鹏 何嘉诚 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2019年第3期436-442,共7页

为了探究金刚石沉积过程中不同反应气氛下萃取基团对金刚石表面活化的影响,基于金刚石的同质外延生长机理,采用第一性原理平面波赝势方法分析了三种萃取基团(H、OH、Cl)在氢终止的金刚石[100]表面的吸附难易程度;并通过过渡态搜索计算,... 为了探究金刚石沉积过程中不同反应气氛下萃取基团对金刚石表面活化的影响,基于金刚石的同质外延生长机理,采用第一性原理平面波赝势方法分析了三种萃取基团(H、OH、Cl)在氢终止的金刚石[100]表面的吸附难易程度;并通过过渡态搜索计算,获得了CH4/H2,CH4/H2/CH3COCH3,C2H5Cl/H2三种反应气氛下金刚石氢终止表面产生活性位点的反应热及活化能。经对比分析后发现,H、OH、Cl在氢终止金刚石表面的吸附能逐渐增强,且Cl萃取金刚石表面氢原子产生活性空位的能垒最低。因而,在传统的CH4/H2气氛中引入氧元素或氯元素能有效降低金刚石表面活化所需的能量。 展开更多

关键词 金刚石 活性位点 过渡态搜索 第一性原理 吸附能

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热丝CVD金刚石涂层温度场补偿优化研究 被引量：1

19

作者 简小刚 雷强 张奎林 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2016年第6期15-19,24,共6页

采用热丝化学气相沉积法(chemical vapor deposition,CVD)制备金刚石薄膜时,对反应室温度场尤其是衬底温度的精确控制是沉积高质量CVD金刚石膜的主要难点之一。在现有HF–650热丝CVD设备的基础上进行优化研究,基于热反射原理,采用Fluen... 采用热丝化学气相沉积法(chemical vapor deposition,CVD)制备金刚石薄膜时,对反应室温度场尤其是衬底温度的精确控制是沉积高质量CVD金刚石膜的主要难点之一。在现有HF–650热丝CVD设备的基础上进行优化研究,基于热反射原理,采用Fluent软件进行模拟仿真计算,据此提出了反应室温度场补偿装置,即:在热丝CVD设备基台表面与四周布置反射板。对改进后的设备进行试验对比分析。研究结果表明:利用温度场补偿装置使衬底温度波动从原本的9.3%缩小到3.0%,有效改善热丝CVD系统衬底温度场的均匀性,并通过试验测试得到验证。用该装置制备的金刚石薄膜中金刚石与石墨的拉曼峰强度比值I_D/I_G=4.33,说明金刚石成膜质量得到提高。 展开更多

关键词 金刚石薄膜 温度场优化 热反射

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