金刚石先驱体法制备机制及其刀具涂层应用基础研究

采用SiC先驱体法制备金刚石膜，通过对SCDD膜的组织结构的演变、增密SCDD膜的制备、"SCDD/SiC/硬质合金"梯度结构的设计、SCDD涂层刀具的切削性能评价等方面的研究，弄清SiC先驱体法制备SCDD膜时金刚石的组织结构演变规律，形成具有完全自主知识产权的高性能SCDD膜的SiC先驱体法制备技术，弄清SCDD涂层刀具的摩擦、磨损和破损机制，以期获得一种金刚石刀具涂层制备的新技术，提升我国金刚石涂层刀具的制造水平。拟解决的科学问题有：①CH4还原sp3结构碳增密的SCDD膜的组织结构特性及其演变规律；②"SCDD/SiC/硬质合金"梯度结构特性与界面设计；③硬质合金刀具上SCDD涂层的设计方法。通过本项目研究，实现在GY8和YT15硬质合金外圆车刀和立铣刀上制备出SCDD涂层，涂层硬度≥60GPa，涂层厚度5-20μm，硬质合金SCDD涂层刀具的耐用度提高20倍以上。

项目采用SiC先驱体法制备金刚石膜，通过对SCDD膜的组织结构的演变、增密SCDD膜的制备、“SCDD/SiC/硬质合金”梯度结构的设计、SCDD涂层刀具的切削性能评价等方面的研究，弄清了SiC先驱体法制备SCDD膜时金刚石的转化机制及选择性刻蚀反应过程，建立了金刚石形成的“四阶段模型”和金刚石增厚的“塌层模型”，研制出了SCDD膜的制备系统，获得了反应室内温度场、流场特性，获得了SCDD涂层的制备工艺，制备出了SCDD涂层刀具，通过切削试验评价了SCDD涂层刀具的切削性能。项目中创新性研究成果包括：金刚石形成的“四阶段模型”、金刚石增厚的“塌层模型”、SCDD涂层的制备工艺、SCDD涂层的增密技术。项目解决的科学问题有：①SCDD膜的组织演变规律；②“SCDD/SiC/硬质合金”梯度结构设计；③硬质合金刀具上SCDD涂层的制备方法。该项目的研究成果将对SCDD的基础研究、SCDD在刀具涂层方面的应用技术研究具有十分重要意义。