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金刚石生长及加工过程中的力学行为研究  
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【英文题名】 Research on Mechanical Behavior of Diamond Growth And Machining Process
【作者】 高鸽;
【导师】 韩杰才;
【学位授予单位】 哈尔滨工业大学;
【学科专业名称】 航天工程（专业学位）
【学位年度】 2016
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 哈尔滨工业大学
【网络出版投稿时间】 2016-10-14
【关键词】 金刚石; 激光切割; 残余应力; 有限元;
【英文关键词】 diamond; laser cut; residual stress; finite element;
【中文摘要】 金刚石集多种优异性能于一体,是目前应用前景广泛的材料之一。但是其高脆性阻碍了其应用前景。单晶金刚石的激光切割加工以及多晶金刚石的制备降温过程均会由于金刚石的脆性而对金刚石本身产生破坏和损伤。因此对金刚石生长及加工过程中的力学行为研究是十分重要的。本文使用断裂力学方法研究了金刚石裂纹扩展的机理。从能量角度分析了CVD单晶金刚石的脉冲激光切割的过程:从金刚石系统的输入能量、输出能量、能量损耗以及系统中的能量转换,将脆性破坏行为中用于生成裂纹的能量用统一形式表达,并根据断裂力学理论得到裂纹长度。对脉冲激光切割单晶金刚石的断裂行为开展研究。CVD单晶金刚石样品经脉冲激光切割处理后,使用激光共聚焦显微镜观测到脉冲激光烧蚀波纹与断裂形貌共存的现象,阐明了脉冲激光的热量分布不均匀导致晶体内的大范围缺陷及破坏的结论。使用拉曼光谱获得了切割后碎片的物相构成,验证了脉冲激光切割的理论分析。对多晶金刚石生长过程中的热应力进行仿真模拟。提出4条简化假设后使用ANSYS建立了膜基结构系统的有限元分析模型。模拟计算出CVD多晶金刚石生长过程的热应力为压应力,大小为0.5967~0.6406 GPa。分别研究了不同工艺参数对热应力的影响:...
【英文摘要】 Diamond integrates many kinds of excellent properties, which is one of the most widely used materials at present. But its high brittleness hinders the development prospects. The laser cutting process of single crystal diamond and the cooling process of polycrystalline diamond can damage the diamond itself due to its brittleness. Therefore it is very important to study the mechanical behavior of diamond growth and processing.In this paper, the mechanism of fracture mechanics and crack growth of diamond was s...
【更新日期】 2017-01-16

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导师：韩杰才    导师单位：哈尔滨工业大学    学位授予单位：哈尔滨工业大学
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