CN103499474B - 电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，采用石墨作为基板；将基板上用于沉积板材的底面进行抛光处理；将基板底面与其周围的侧壁面之间的夹角加工呈锐角；采用电子束物理气相沉积在所述底面上制备沉积材料层。本发明电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，能够容易地实现沉积试样与基材的分离，获得EB-PVD沉积法制备的板材试样，以测试其拉伸性能；并且拉伸试样可以一次成形，省去了拉伸试样后续形状加工工序。
Description
技术领域
本发明是关于一种拉伸试样的制备方法，尤其涉及一种电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法。
背景技术
电子束物理气相沉积（EB-PVD，electron beam physical vapor deposition）是在一定的真空气氛下，利用高能电子束轰击被蒸发材料使之熔化、沸腾乃至蒸发，其蒸汽粒子最终在基板或零件上沉积、堆垛、凝结成涂层或材料的过程。采用该过程可以在零件或材料表面制备某种涂层，也可以制备某种新型材料。电子束物理气相沉积材料制备是现代新型材料制造的有效技术途径之一，可以制备多种元素及其不同分布的材料或部件。但所制材料的力学性能（如：拉伸试样）测试是难点之一。因为采用该方法制备材料均需要基板，然后在基板上堆积成型；所以，单独测试沉积材料（板材）的性能是比较困难的。
如图6所示，目前采用的一般方法是先在金属基板91上沉积一层非金属物质（如：CaF2）作为脱模剂93，然后再制备沉积层92；借助脱模剂93使沉积板材剥落以后，按照试样尺寸进行形状加工（如：线切割等）来获得试样。但是，此脱模剂类物质对沉积材料的初始界面影响很大，由于脱模剂颗粒太大对沉积板材的初始界面造成较大缺陷，影响了沉积材料的性能，而且在沉积过程中，随着沉积材料的增厚（例如：厚度大于0.3mm），沉积板材往往会自行脱离，达不到厚度要求。如图7所示，如果不用脱模剂，则因沉积层92与金属基板91之间的结合强度很高，很难实现沉积材料与基材的分离，无法单独获得沉积材料试样并进行相关性能的测试。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，能够容易地实现沉积试样与基材的分离，获得EB-PVD沉积法制备的板材试样，以测试其拉伸性能。
本发明的另一目的在于提供一种电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，使拉伸试样一次成形，省去了拉伸试样后续形状加工工序。
本发明的目的是这样实现的，一种电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，采用石墨作为基板；将基板上用于沉积板材的底面进行抛光处理；将基板底面与其周围的侧壁面之间的夹角加工呈锐角；采用电子束物理气相沉积在所述底面上制备沉积材料层。
在本发明的一较佳实施方式中，所述基板底面的表面粗糙度低于Ra6.3。
在本发明的一较佳实施方式中，所述基板底面加工成与拉伸试样轮廓相同的形状。
在本发明的一较佳实施方式中，当所述基板用于旋转沉积时，该锐角小于60°。
在本发明的一较佳实施方式中，当所述基板用于静止沉积时，该锐角小于80°。
由上所述，本发明电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，能够容易地实现沉积试样与基材的分离，获得EB-PVD沉积法制备的板材试样，以测试其拉伸性能；并且拉伸试样可以一次成形，省去了拉伸试样后续形状加工工序。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1：为本发明中带锐角刃口的石墨基板沉积板材试样的示意图。
图2：为本发明中沉积板材试样与石墨基板剥离的示意图。
图3：为矩形截面石墨基板沉积板材试样的示意图。
图4A：为本发明中与拉伸试样轮廓相同的石墨基板结构示意图。
图4B：为图4A的侧视结构示意图。
图4C：为图4A的俯视结构示意图。
图4D：为图4C中Ⅰ处局部放大结构示意图。
图4E：为图4C中Ⅱ处局部放大结构示意图。
图5：为本发明中一次成型的拉伸试样的结构示意图。
图6：为现有技术中采用脱模剂法沉积板材试样的示意图。
图7：为现有技术中采用无脱模剂沉积板材的示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2所示，本发明提出一种电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，采用石墨作为基板1；将基板1上用于沉积板材的底面11进行抛光处理；将基板底面11与其周围的侧壁面12之间的夹角加工呈锐角；采用电子束物理气相沉积在所述底面11上制备沉积材料层2。如图1所示，当坩埚4沸腾以后，被蒸发材料的蒸汽流5就会在基板1的底面11上形成沉积材料层2。
在本实施方式中，由于石墨基板1与金属沉积材料之间的结合力可以允许沉积厚度超过1mm以上的板材而不脱落，且石墨材料容易去除，如图2所示，沉积完成后经过后续处理3去除石墨基板即可获得单独的沉积材料层2。由于基板底面11与其周围的侧壁面12之间的夹角加工呈锐角，根据电子束物理气相沉积（EB-PVD）的视线加工效应，锐角可以保证基板侧壁面不被沉积上涂层，因而能够保证沉积板材边缘的规则性。
如图3所示，如果基板底面11与其周围的侧壁面12之间的夹角为直角，则在沉积过程中基板侧壁面也会形成一定厚度的沉积物，最终将会得到“包覆形”截面的试样，对后续处理带来很大困难。
采用本发明的方法解决了现有技术中沉积板材与基板要么脱落、要么不易分离的难题；能够容易地实现沉积试样与基材的分离，获得EB-PVD沉积法制备的板材试样，以测试其拉伸性能。
进一步，在本实施方式中，所述基板1可以采用纯石墨材料制成，所述基板底面11的表面粗糙度低于Ra6.3，以提高沉积材料的性能。
在本实施方式中，为了使沉积材料层2构成的拉伸试样一次成形，省去后续机加工或线切割等加工工序，所述基板底面11可以加工成与拉伸试样轮廓相同的形状。如图4A～图4E所示，用高纯石墨按拉伸试样形状加工出基板1；将基板的两侧壁12与基板的底面11之间加工呈锐角形状，由此可以保证拉伸试样在宽度方向的自动成形；在邻近基板1两端的位置上，且在基板底面上分别设有一个与端部平行的斜凹槽13，所述斜凹槽13构成了基板端部与基板底面之间的锐角，用于保证拉伸试样在两端的自动成形；基板11两端位于斜凹槽13外侧还设有安装孔14，将多个基板1可以通过安装孔14依次安装到圆环支架（图中未示出）上构成鼠笼式工装，将鼠笼式工装装入真空室进行试样沉积工艺，沉积到试样要求厚度，将带涂层的试样基板卸下并去掉石墨基板，即可获得沉积材料的拉伸试样（如图5所示）。
在本实施方式中，当所述基板用于旋转沉积时（例如：鼠笼式工装），所述锐角应小于60°。当所述基板用于静止沉积时，该锐角小于80°即可。
由上所述，本发明电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，能够容易地实现沉积试样与基材的分离，获得EB-PVD沉积法制备的板材试样，以测试其拉伸性能；并且拉伸试样可以一次成形，省去了拉伸试样后续形状加工工序。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (5)
1.一种电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，采用石墨作为基板；将基板上用于沉积板材的底面进行抛光处理；将所述底面与其周围的侧壁面之间的夹角加工呈锐角；采用电子束物理气相沉积在所述底面上制备沉积材料层。
2.如权利要求1所述的电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，其特征在于：所述底面的表面粗糙度低于Ra6.3。
3.如权利要求2所述的电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，其特征在于：所述底面加工成与拉伸试样轮廓相同的形状。
4.如权利要求3所述的电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，其特征在于：当所述基板用于旋转沉积时，该锐角小于60°。
5.如权利要求3所述的电子束物理气相沉积板材拉伸试样的制备方法，其特征在于：当所述基板用于静止沉积时，该锐角小于80°。
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