石墨材（cái）料在真空金鍍膜方麵的應用

  石墨（mò）材料作（zuò）為早期蒸鍍金屬的蒸發源材料，具有許（xǔ）多優良的性質，如良好的 耐（nài）高溫性、熱穩定性，良好的導電性，較好的抗熱震（zhèn）性能（néng）等。然而石墨材料（liào）在高 溫下易氧化、易與蒸鍍的金屬（shǔ）發生化學反應導致（zhì）坩堝開裂，影響（xiǎng）使用壽命。六方 BN與石（shí）墨具有相同的晶體（tǐ）結構，極（jí）為相似的熱膨脹係數和熱導率，優（yōu）良的耐（nài）冷 熱循環（huán）衝擊特性，是最理想的熱匹配體（tǐ）係。而（ér）且BN對熔融金屬的耐腐蝕性也很 好，具有良（liáng）好的高溫電絕緣性和機械加工性能。如果將石墨與六方BN製（zhì）成 C／h—BN疊層狀複合材料，根據複合材料的加和性，C／h-BN材料可保持單相的性 質，同時具有兩者（zhě）共同（tóng）優良的性質，這樣為設計和製造新型（xíng）的具有高耐熱衝擊性 的熱匹配型（xíng）的蒸（zhēng）發源（yuán）材（cái）料提供了極大的可能（néng）。 本文采用熱壓燒（shāo）結和SPS燒結兩種燒結技術（shù）製（zhì）備了（le）C／h-BN層狀複合材料， 通過對（duì）石墨層與BN層之間的界（jiè）麵層進行設（shè）計，研（yán）究了燒結方式、燒結溫度、保 溫時間、BN層厚度、中間層成分等參數對材料結構和（hé）性能的影響。 在C／h．BN層狀複合材料（liào）的（de）熱壓燒結研究中，BN的致密度隨著（zhe）燒結溫度的 升高而增大，隨著（zhe）燒結溫度（dù）的升高，材料界麵結合狀態逐漸改善，層（céng）間出現了過 渡區域。燒結溫度越高，層狀複合材料的層間結合強度越高；研（yán）究表明，過長的 保溫時間對材（cái）料力（lì）學性能（néng）不（bú）利，材料的抗熱震性能是隨著燒結溫度的升高是逐漸 提高的。 采用SPS燒結（jié）技術製備了（le）C／h．BN層狀複合材料。研（yán）究發現，隨著燒結溫度（dù） 的升（shēng）高，BN的致密度也是（shì）逐漸增加的。高溫下（xià）過長（zhǎng）的保溫時間對BN致密度和 材料界麵結合不利。這可能與BN晶粒異常長大有關。隨著燒結溫度的升高，元（yuán） 素（sù）擴（kuò）散加劇，過（guò）渡層的厚度越厚，材料的層問（wèn）界麵結合強度升高，石墨層與BN 層結合的越好。試樣的抗（kàng）熱（rè）震性能在保溫較短的時間內隨（suí）著燒結溫度的升高也是 逐漸增加的（de）。而在保溫較長的時間(15 rain)內，試樣的（de）抗熱震性（xìng）能先增加後減 小。試（shì）樣隨著BN厚度的增加，其界麵的結合狀況（kuàng）是逐（zhú）漸劣化的（de）。 研究表明，適當的中間層有利於C／h-BN層狀複合材（cái）料的層間結合。中間層（céng） 的材料體係為（wéi）A1．BN混合物。采用中間層鋁含（hán）量為20wt％、40wt％、60wt％、80wt％ 的（de）試樣進行燒結。研究發現，在鋁含量較低情（qíng）況下，中間層主要生成（chéng）物的（de）是A1N， 隨著（zhe）鋁含量的增多，中（zhōng）間層生成的A1N也越（yuè）多，當鋁含量達到80wt％時，有極 少量的A14C3生成。熱壓燒結與SPS燒結相比，熱壓燒結時間較長，對材料界麵  的（de）形成不利；而SPS燒結時間較短，有利於形成良好的界麵。試（shì）樣中間層A1N厚度隨著鋁含量的（de）增加逐漸增大，界麵結合也越來越好。與熱壓燒結相比，SPS燒結製得的試樣中Al元素向BN層擴散的距離要大一些，而且向石墨層擴散的距離要小一些。隨著中間層鋁含量的增多，材料抗熱震性能先增加後減小．中間層鋁含量超過40wt％後，材料層間結合強度大於BN自身的（de）拉伸強度（dù）。