電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法

電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法
【專利摘要】本發明為一種電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，采用石墨作為基板；將基板上用于沉積板材的底面進行拋光處理；將基板底面與其周圍的側壁面之間的夾角加工呈銳角；采用電子束物理氣相沉積在所述底面上制備沉積材料層。本發明電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，能夠容易地實現沉積試樣與基材的分離，獲得EB-PVD沉積法制備的板材試樣，以測試其拉伸性能；并且拉伸試樣可以一次成形，省去了拉伸試樣后續形狀加工工序。
【專利說明】電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明是關于一種拉伸試樣的制備方法,尤其涉及一種電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法。
【背景技術】
[0002]電子束物理氣相沉積(EB-PVD,electron beam physical vapor deposition)是在一定的真空氣氛下，利用高能電子束轟擊被蒸發材料使之熔化、沸騰乃至蒸發，其蒸汽粒子最終在基板或零件上沉積、堆垛、凝結成涂層或材料的過程。采用該過程可以在零件或材料表面制備某種涂層，也可以制備某種新型材料。電子束物理氣相沉積材料制備是現代新型材料制造的有效技術途徑之一，可以制備多種元素及其不同分布的材料或部件。但所制材料的力學性能(如:拉伸試樣)測試是難點之一。因為采用該方法制備材料均需要基板，然后在基板上堆積成型；所以，單獨測試沉積材料(板材)的性能是比較困難的。
[0003]如圖6所示，目前采用的一般方法是先在金屬基板91上沉積一層非金屬物質(如:CaF2)作為脫模劑93，然后再制備沉積層92 ;借助脫模劑93使沉積板材剝落以后，按照試樣尺寸進行形狀加工(如:線切割等)來獲得試樣。但是，此脫模劑類物質對沉積材料的初始界面影響很大，由于脫模劑顆粒太大對沉積板材的初始界面造成較大缺陷，影響了沉積材料的性能，而且在沉積過程中，隨著沉積材料的增厚(例如:厚度大于0.3mm)，沉積板材往往會自行脫離，達不到厚度要求。如圖7所示，如果不用脫模劑，則因沉積層92與金屬基板91之間的結合強度很高，很難實現沉積材料與基材的分離，無法單獨獲得沉積材料試樣并進行相關性能的測試。
[0004]由此，本發明人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，以克服現有技術的缺陷。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，能夠容易地實現沉積試樣與基材的分離，獲得EB-PVD沉積法制備的板材試樣，以測試其拉伸性倉泛。
[0006]本發明的另一目的在于提供一種電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，使拉伸試樣一次成形，省去了拉伸試樣后續形狀加工工序。
[0007]本發明的目的是這樣實現的，一種電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，采用石墨作為基板；將基板上用于沉積板材的底面進行拋光處理；將基板底面與其周圍的側壁面之間的夾角加工呈銳角；采用電子束物理氣相沉積在所述底面上制備沉積材料層。
[0008]在本發明的一較佳實施方式中，所述基板底面的表面粗糙度低于Ra6.3。
[0009]在本發明的一較佳實施方式中，所述基板底面加工成與拉伸試樣輪廓相同的形狀。[0010]在本發明的一較佳實施方式中，當所述基板用于旋轉沉積時，該銳角小于60°。
[0011]在本發明的一較佳實施方式中，當所述基板用于靜止沉積時，該銳角小于80°。
[0012]由上所述，本發明電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，能夠容易地實現沉積試樣與基材的分離，獲得EB-PVD沉積法制備的板材試樣，以測試其拉伸性能；并且拉伸試樣可以一次成形，省去了拉伸試樣后續形狀加工工序。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]以下附圖僅旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其中:
[0014]圖1:為本發明中帶銳角刃口的石墨基板沉積板材試樣的示意圖。
[0015]圖2:為本發明中沉積板材試樣與石墨基板剝離的示意圖。
[0016]圖3:為矩形截面石墨基板沉積板材試樣的示意圖。
[0017]圖4A:為本發明中與拉伸試樣輪廓相同的石墨基板結構示意圖。
[0018]圖4B:為圖4A的側視結構示意圖。
[0019]圖4C:為圖4A的俯視結構示意圖。
[0020]圖4D:為圖4C中I處局部放大結構示意圖。
[0021]圖4E:為圖4C中II處局部放大結構示意圖。
[0022]圖5:為本發明中一次成型的拉伸試樣的結構示意圖。
[0023]圖6:為現有技術中采用脫模劑法沉積板材試樣的示意圖。
[0024]圖7:為現有技術中采用無脫模劑沉積板材的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【專利附圖】

【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。
[0026]如圖1、圖2所示，本發明提出一種電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，采用石墨作為基板I;將基板I上用于沉積板材的底面11進行拋光處理；將基板底面11與其周圍的側壁面12之間的夾角加工呈銳角；采用電子束物理氣相沉積在所述底面11上制備沉積材料層2。如圖1所示，當坩堝4沸騰以后，被蒸發材料的蒸汽流5就會在基板I的底面11上形成沉積材料層2。
[0027]在本實施方式中，由于石墨基板I與金屬沉積材料之間的結合力可以允許沉積厚度超過Imm以上的板材而不脫落，且石墨材料容易去除，如圖2所示，沉積完成后經過后續處理3去除石墨基板即可獲得單獨的沉積材料層2。由于基板底面11與其周圍的側壁面12之間的夾角加工呈銳角，根據電子束物理氣相沉積(EB-PVD)的視線加工效應，銳角可以保證基板側壁面不被沉積上涂層，因而能夠保證沉積板材邊緣的規則性。
[0028]如圖3所示，如果基板底面11與其周圍的側壁面12之間的夾角為直角，則在沉積過程中基板側壁面也會形成一定厚度的沉積物，最終將會得到“包覆形”截面的試樣，對后續處理帶來很大困難。
[0029]采用本發明的方法解決了現有技術中沉積板材與基板要么脫落、要么不易分離的難題；能夠容易地實現沉積試樣與基材的分離，獲得EB-PVD沉積法制備的板材試樣，以測試其拉伸性能。
[0030]進一步，在本實施方式中，所述基板I可以采用純石墨材料制成，所述基板底面11的表面粗糙度低于Ra6.3，以提高沉積材料的性能。
[0031]在本實施方式中，為了使沉積材料層2構成的拉伸試樣一次成形，省去后續機加工或線切割等加工工序，所述基板底面11可以加工成與拉伸試樣輪廓相同的形狀。如圖4A?圖4E所不，用聞純石墨按拉伸試樣形狀加工出基板I ;將基板的兩側壁12與基板的底面11之間加工呈銳角形狀，由此可以保證拉伸試樣在寬度方向的自動成形；在鄰近基板I兩端的位置上，且在基板底面上分別設有一個與端部平行的斜凹槽13，所述斜凹槽13構成了基板端部與基板底面之間的銳角，用于保證拉伸試樣在兩端的自動成形；基板11兩端位于斜凹槽13外側還設有安裝孔14，將多個基板I可以通過安裝孔14依次安裝到圓環支架(圖中未示出)上構成鼠籠式工裝，將鼠籠式工裝裝入真空室進行試樣沉積工藝，沉積到試樣要求厚度，將帶涂層的試樣基板卸下并去掉石墨基板，即可獲得沉積材料的拉伸試樣(如圖5所示)。
[0032]在本實施方式中，當所述基板用于旋轉沉積時(例如:鼠籠式工裝)，所述銳角應小于60°。當所述基板用于靜止沉積時，該銳角小于80°即可。
[0033]由上所述，本發明電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，能夠容易地實現沉積試樣與基材的分離，獲得EB-PVD沉積法制備的板材試樣，以測試其拉伸性能；并且拉伸試樣可以一次成形，省去了拉伸試樣后續形狀加工工序。
[0034]以上所述僅為本發明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本發明保護的范圍。
【權利要求】
1.一種電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法,米用石墨作為基板；將基板上用于沉積板材的底面進行拋光處理；將基板底面與其周圍的側壁面之間的夾角加工呈銳角；采用電子束物理氣相沉積在所述底面上制備沉積材料層。
2.如權利要求1所述的電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，其特征在于:所述基板底面的表面粗糙度低于Ra6.3。
3.如權利要求2所述的電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，其特征在于:所述基板底面加工成與拉伸試樣輪廓相同的形狀。
4.如權利要求3所述的電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，其特征在于:當所述基板用于旋轉沉積時，該銳角小于60°。
5.如權利要求3所述的電子束物理氣相沉積板材拉伸試樣的制備方法，其特征在于:當所述基板用于靜止沉積時，該銳角小于80°。
【文檔編號】C23C14/22GK103499474SQ201310429112
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】武洪臣, 雷新更, 姜春竹, 高巍, 蘇云亮, 劉強軍 申請人:中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所