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化学气相沉积的毕业论文

发布时间:2024-07-02 18:40:57

化学气相沉积的毕业论文

呵呵 这个很简单啊 只要写1500字就好了啊 “这个CVD金刚石涂层刀具的热力研究”你去网上查下他的用处 怎么做出来的。。。然后在说明哪里哪里设计的好 哪里哪里设计的不好(说不好的时候一定要加个我认为) 再提出改进方案 这样就OK了啊 1500个字一定超的了呵呵~~ 还有就是你在网络上“借鉴”网络资源时要小心哦 国家规定两篇论文里面有连续500个字不变动(不包括标点符号)的话 你的论文就当抄袭的。。呵呵不过一般学校也不会怎么在意你的论文的。。楼主如果是转科毕业 只要你填好了就业协议书 就基本能过了 不需要太担心的 。。。。毕业论文可以赶时间赶出来的 一先开始是这样的 你不会人家也都不会的啊 学校一定会给你某个时间段。。和同学。指导老师一起把这项艰巨的任务完成的 呵呵 (本文纯属笔录 绝无抄袭 谢谢) 不想从网上找来的资料来回答你的问题 我觉得楼主既然知道从百度上发布问题就应该知道从这里找到答案 而且学。。要学习方法

本科毕业设计(论文)文献综述院 (系):专 业:班 级:学生姓名: 学 号:年 月 日本科生毕业设计(论文)文献综述评价表毕业设计(论文)题目综述名称 注意综述名称(综述内容中不要出现本课题怎么样等等)评阅教师姓名 职称评 价 项 目 优 良 合格 不合格综述结构 01 文献综述结构完整、符合格式规范综述内容 02 能准确如实地阐述参考文献作者的论点和实验结果03 文字通顺、精练、可读性和实用性强04 反映题目所在知识领域内的新动态、新趋势、新水平、新原理、新技术等参考文献 05 中、英文参考文献的类型和数量符合规定要求,格式符合规范06 围绕所选毕业设计(论文)题目搜集文献成绩综合评语:评阅教师(签字):年 月 日文献综述: 小四号宋空一行标题 二号黑居中空一行1 XXX 三号黑XXX 小四号宋,行距20磅 XXXX 小三号黑XXX 小四号宋,行距20磅 XXX 四号黑XXX 小四号宋,行距20磅空一行2 XXXX 三号黑(空1行)参 考 文 献(空1行)[要求按国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》书写,例如:][1] 袁庆龙,候文义.Ni-P合金镀层组织形貌及显微硬度研究[J].太原理工大学学报,2001,32(1):51-53 .(宋体五号,行距固定值20磅)[2] 刘国钧,王连成.图书馆史研究[M].北京:高等教育出版社,1979:15-18,31.下面的是我的文献综述文献综述:FTO透明导电薄膜的溅射法制备1 前言为了更好的开展毕业论文及毕业实验工作,在查找和阅读与《DSSC用FTO透明导电玻璃的溅射法制备》相关的文献和资料,完成撰写了本文献综述。随着科技的日趋成熟,导电玻璃的制备方法也越来越成熟,种类也衍生得越来越多。本文章将对国内外的制备方法,种类,发展现状及趋势,工艺性能,退火处理对性能的影响等方面做一简要介绍。2透明导电玻璃的种类及制备方法简介透明导电玻璃的种类 .1 TCO导电玻璃TCO(Transparent Conductive Oxide)玻璃,即透明导电氧化物镀膜玻璃,是指在平板玻璃表面通过物理或化学镀膜方法均匀的镀上一层透明的导电氧化物薄膜而形成的组件.主要包括铟、锡、锌、铬的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料。 ITO透明导电玻璃ITO透明导电玻璃全称为氧化铟锡(Indium-Tin Oxide)透明导电膜玻璃,多通过ITO导电膜玻璃生产线,在高度净化的厂房环境中,利用平面磁控技术,在超薄玻璃上溅射氧化铟锡导电薄膜镀层并经高温退火处理得到的高技术产品。 ITO玻璃产品广泛地用于液晶显示器(LCD)、太阳能电池、微电子ITO导电膜玻璃、光电子和各种光学领域。透明导电玻璃FTO透明导电玻璃为掺杂氟的SnO2导电玻璃(SnO2:F),简称为FTO。FTO玻璃可以做为ITO导电玻璃的替换用品,广泛用于液晶显示屏,光催化,薄膜太阳能电池基底等方面,市场需求极大. FTO玻璃因其特殊性,在染料敏化太阳能电池,电致变色和光催化方面对其透光率和导电率都有很高的要求,其综合性能常用直属FTC来评价:FTC=T10/RS。T是薄膜的透光率,RS是薄膜的方阻值;在光学应用方面,则要求其对可见光有好的透射性和对红外有良好的反射性。对其基本要求是:①表面方阻低,②透光率高,③面积大、重量轻,④易加工、耐冲击。透明导电玻璃制备方法FTO透明导电玻璃的制备方法有,物理方法:溅射法、真空蒸发镀膜法、离子辅助沉积镀膜法等;化学方法:喷雾热解法、溶胶-凝胶法和化学气相沉积法等。目前适合批量生产且研发较多的有真空蒸发镀膜法、磁控溅射法、化学气相沉积法和喷雾热解等方法![1]化学气相沉积法和真空镀膜法制备的薄膜和玻璃基板的结合强度不够,溶胶-凝胶法制备的导电薄膜电阻较高。适合于批量生产且已经形成产业的工艺,只有磁控溅射法和溶胶-凝胶法。特别是,溅射法由于具有良好的可控性和易于获得大面积均匀的薄膜。磁控溅射法镀膜:溅射镀膜(sputtering deposition)是指用离子轰击靶材表面,使靶材的原子被轰击出来,溅射产生的原子沉积在基体表面形成薄膜。溅射镀膜有二级、三级或四级溅射、磁控溅射、射频溅射、偏压溅射、反应溅射、离子束溅射等装置。目前最常用的制备CoPt 磁性薄膜的方法是磁控溅射法。磁控溅射法是在高真空充入适量的氩气,在阴极(柱状靶或平面靶)和阳极(镀膜室壁) 之间施加几百K 直流电压,在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电,使氩气发生电离。氩离子被阴极加速并轰击阴极靶表面,将靶材表面原子溅射出来沉积在基底表面上形成薄膜。通过更换不同材质的靶和控制不同的溅射时间,便可以获得不同材质和不同厚度的薄膜。磁控溅射法具有镀膜层与基材的结合力强、镀膜层致密、均匀等优点。真空蒸发镀膜:真空蒸发镀膜(vacuum vapor deposition)是在工作压强低于10-2 Pa,用蒸发器加热物质使之汽化蒸发到基片,并在基片上沉积形成固态薄膜的一种工艺方法。真空蒸发的加热方式主要有电阻加热蒸发、电子束加热蒸发、高频加热蒸发和激光加热蒸发等。对于镀制透明导电氧化物薄膜而言,其真空蒸发镀膜工艺一般有三种途径:(1)直接蒸发氧化物;(2)采用反应蒸发镀,即在蒸发金属的同时通入氧气进行化学反应生成金属氧化物;(3)对蒸发金属镀膜进行氧化处理。溶胶-凝胶法:溶胶-凝胶法(so1-gel)是近年来发展起来的能代替高温固相合成反应制备陶瓷、玻璃和许多固体薄膜材料的一种新方法。它将金属醇盐或无机盐经溶液、溶胶、凝胶而周化,再将凝胶低温处理变为氧化物的方法,是应用胶体化学原理制各无机材料的一种湿化学方法。溶胶-凝胶工艺是一种制备多元氧化物薄膜的常用方法。按工艺可分为浸涂法和旋涂法。浸涂法是将衬底浸人含有金属离子的前驱体溶液中,以均匀速度将其提拉出来,在含有水分的空气中发生水解和聚合反应,最后通过热处理形成所需薄膜;而旋涂法则是通过将前体溶液滴在衬底后旋转衬底获得湿膜。化学气相沉积法:化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态薄膜沉积在加热的固态衬底表面,是一种重要的薄膜制各方法。CVD法所选的反应体系必须满足:(1)在沉积温度下,反应物必须有足够的蒸汽压;(2)化学反应产物除了所需的沉积物为固态外,其余必须为气态;(3)沉积物的蒸汽压应足够低,以保证能较好地吸附在具有一定温度的基体上,但此法因必须制各具有高蒸发速率的铟锡前驱物而使生产成本较高。影响化学气相沉积薄膜的工艺参数很多,包括基体温度、气压、工作气体流量和反应物及其浓度等。化学气相沉积技术的主要特点包括:设备及工艺简单、操作维护方便、灵活性强;适合在各种形状复杂的部件上沉积薄膜:由于设备简单,薄膜制备的成本也比较低。但是,薄膜的表面形貌很大程度上受到化学反应特性以及能量撒活方式的影响。喷雾热分解法:喷雾热分解法是化学法成膜的一种,其过程与APCVD法比较相似。它是将前驱体溶液在高压载气的作用下雾化,然后输送到基片表面,在高温作用下,前驱体溶液发生一系列复杂的化学反应,在基片表面上得到需要的薄膜材料。而反应副产物一般是通过气相形式排出反应腔。常用的高压载气主要有:压缩空气、氮气、氩气等等。但是由于压缩空气中常含有大量的水蒸气,所以用氮气作为载气的情形比较多。如果需要在基片表面上发生分解反应,基片温度一般在300℃以上,在玻璃上制备FTO薄膜的基片温度一般为500℃。影响最终薄膜性能的喷涂参数有:载气压力、前驱体溶液流量、基片温度、喷口与基片的距离、喷枪移动速度等等[2]。在成膜过程中基材的温度、液体的流速、压缩气体的压力以及喷嘴到基材的距离等参数均可实现精确控制[3]。3 FTO透明导电玻璃的研究现状、应用及发展趋势透明导电玻璃的研究现状自1907年Badeker首次报道了热氧化溅射的Cd薄膜生成半透明导电的CdO薄膜,引发了对透明导电氧化物(TCO)薄膜的研究。1950年前后出现了硬度高,化学稳定性好的SnO2基薄膜及综合光电性能优良的In2O3基薄膜,ZnO基薄膜的研究始于2O世纪80年代 。目前研究和应用较多的TCO薄膜主要有SnO2、In2O3。和ZnO基三大体系,其中以In203:Sn(ITO),SnO2 :F(FTO)和ZnO:Al(ZAO)最具代表性,这些薄膜具有高载流子浓度(1018~1021cm-3)和低电阻率(10-3~1O-4Ω•cm),且可见光透射率8O%~90%,使这些薄膜已被广泛应用于平面显示、建筑和太阳光伏能源系统中。[4] 已经商业化应用的TCO薄膜主要是In2O3Sn(ITO)和SnO2:F(FTO)2类,ITO由于其透明性好,电阻率低,易刻蚀和易低温制备等优点,一直是显示器领域中的首选TCO薄膜。FTO薄膜由于其化学稳定性好,生产设备简单,生产成本低等优点在节能视窗等建筑用大面积TCO薄膜中,具有很大的优势[5]。Sn02:F(FTO)掺杂体系是一种n型半导体材料,表现出优良的电学和光学性能,并且耐腐蚀,耐高温,成本低,化学稳定性好,是现在研究较多,应用范围较广的一类TCO薄膜。苗莉等[6]采用喷雾热解法,以NH4F、SnCl2•2H20为原料,在普通玻璃衬底上制备出了方块电阻最低达到Ω/口,可见光透光率为%的FTO薄膜,且薄膜晶粒均匀,表面形貌平整致密。Yadav等[7]采用喷雾热解法,制备了不同厚度的FTO薄膜,最低电阻率达到 X 10-4 Ω•cm。Moholkar等[8]采用喷雾热解法,制备了不同掺F浓度的FTO薄膜,研究了氟的掺杂浓度对Sn02薄膜的光学,结构和电学性能的影响。中国科学院等离子体物理研究所的戴松元小组[9、10]将FTO用于染料敏化太阳电池的透明电极,并获得较高的光电转换效率。射频溅射:射频溅射的基本原理是射频辉光放电。国内外射频溅射普遍选用的射频电源频率为13.56MHz,以防止射频信号与无线电信号的相互干扰。通常直流溅射的基本过程是,从阴极发出的电子,经过电场的加速后获得足够的能量,可以使气氛气体发生电离。正离子在电场作用下撞击阴极表面,溅射出阴极表面的原子、分子到衬底表面发生吸附、凝聚,最终成膜。直流溅射不能用于绝缘体材料的薄膜制备,因为绝缘材料在受到正离子轰击时,靶材表面的正离子无法中和,使靶表面的电位逐渐升高,导致阴极靶与阳极问的电场减小,当靶表面电位上升到一定程度时,可以使气体无法电离,溅射无法进行。而射频溅射适合于任何一种类型的阻抗耦合,电极和靶材并不需要是导体,射频溅射非常适合于制备半导体、绝缘体等高熔点材料的薄膜。在靶材表面施加射频电压,当溅射处于上半周时,由于电子的质量比离子的质量小很多,故其迁移率很高,用很短时间就可以飞向靶面,中和其表面积累的正电荷,从而实现对绝缘材料的溅射,并且在靶表面又迅速积累起了大量的电子,使其表面因空间电荷而呈现负电位,导致在射频溅射正半周期,也可吸引离子轰击靶材。从而实现了在电压正、负半周期,均可溅射。磁场的作用是将电子与高密度等离子体束缚在靶材表面,可以提高溅射速度。[11]用JPGF一450型射频磁控溅射系统在玻璃衬底上制备SnO2:F薄膜,系统的本底真空度为10-3Pa.溅射所用陶瓷靶是由纯度为%SnO2和NH4F,粉末经混合、球磨后压制成坯,再经1300℃烧结而成,靶中NH4F的重量比是%,用纯度为99.99% 的氩气和氧气作为工作气体,由可控阀门分别控制气体的流量。溅射过程中,控制真空室内氩气压强为1Pa,氧分压为— Pa,靶与衬底间的距离为5cm.溅射功率为150W,溅射时间为25 min,衬底温度为100℃。用RIGAKU D/MAX—yA型x射线衍射(XRD)仪(CuKa辐射波长, nm)测试样品的结构,用APHM一0190型原子力显微镜(AFM)观测样品的表面形貌,使用 rv一1900型紫外可见光分光光度计测量样品的吸收谱,使用激发源为325 nm的He—Cd激光器的光谱仪测量样品的室温光致发光谱,使用普通的万电表测试它的导电性(前提是尽量保持测量条件的一致性)。透明导电玻璃的应用FTO透明导电玻璃具有优良的光电性能,被广泛用于太阳能电池的窗口材料、低损耗光波导电材料及各种显示器和非晶硅太阳能电池中作为透明玻璃电极等,与生活息息相关。在薄膜太阳电池上的应用太阳能电池是利用光伏效应,在半导体p-n结直接将太阳光的辐射能转化成电能的一种光电器件。TCO薄膜是太阳电池关键材料之一,可作为染料敏化太阳电池(dye-sensitized solar cells,DSCS)[12]等的透明电极,对它的要求是:具有低电阻率(方块电阻Rsh约为15Ω/□);高阳光辐射透过率,即吸收率与反射率要尽可能低;化学和力学稳定性好的特点。在薄膜太阳电池中,透明导电膜充当电极,具有太阳能直接透射到作用区域几乎不衰减、形成p-n结温度较低、低接触电阻、可同时作为防反射薄膜等优点。在显示器上的应用显示器件能将外界事物的光、声、电等信息,经过变换处理,以图像、图形、数码、字符等适当形式加以显示。显示技术的发展方向是平板化。在众多平板显示器中,薄膜电致发光显示由于其主动发光、全固体化、耐冲击、视角大、适用温度宽、工序简单等优点,引起广泛关注,并发展迅速。FTO薄膜具有可见光透过率高、电阻率低、较好的耐蚀性和化学稳定性,因此被广泛用作平板显示器的透明电极。在气敏元件上的应用气体传感器是把气体的物理、化学性质变换成易处理的光、电、磁等信号的转换元件。半导体气体传感器是采用金属氧化物或金属半导体氧化物材料做成的元件,与气体相互作用时产生表面吸附或反应,引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。二氧化锡薄膜气敏器件具有灵敏度高、响应速度和恢复速度快、功耗低等特点,更重要的是容易集成。随着微电子技术的发展,传感器不断向智能化、微型化方向发展。[13]在建筑幕墙玻璃及透明视窗上的应用喷雾热解法制各的FTO薄膜能用于阳光节能玻璃,对可见光高透射,但对红外光高反射,其反射率大于70%。让阳光中可见光部分透过,而红外部分和远红外反射。阳光中的可见光部分对室内采光是必需的,但可将红外部分的热能辐射反射回去,能有效调节太阳光的入射和反射。利用FTO薄膜在可见光区的高透射性和对红外光的高反射性,可作为玻璃的防雾和防冰霜薄膜。 FTO透明导电玻璃的发展趋势随着LCD的商品化、彩色化、大型化和TFT的驱动或太阳能电池的能量转变效率的提高,人们对透明导电氧化物(TCO)薄膜的要求越来越严格,至少需要满足如下条件:(1)导电性能好,电阻率较低;(2)可见光内透光率较高:(3)镀膜温度更接近室温,能大面积均匀地镀膜;(4)膜层加工性能好,可以进行高精度低损伤腐蚀;(5)热稳定性及耐酸、碱性优良,硬度高;(6)表面形状良好,没有针孔;(7)价格较低,可实现大规模工业化生产。目前,TCO薄膜已普遍达到下列水平:膜厚为500 nm的情况下电阻率在10-4 Ω•cm数量级,在可见光区透光率达80%,载流子迁移率一般达到40cm2/(v•s)。虽然TCO薄膜的性能指标可以满足当前应用需要,但随着器件性能的不断提升,对TCO薄膜提出了更高的性能要求。一些学者提出了TCO薄膜发展的一个量化的前景指标:禁带宽度>3 eV,直流电阻率~5×10-5 Ω•cm,可见光段在自由电子作用下的吸收系数<2x103 cm-1,载流子迁移率>100 cm2/(v•s)。几十年来,人们一直在努力提高透明导电薄膜的透明性和导电性。SnO2:F(TFO)透明导电薄膜由于其兼备低电阻,高的可见光透过率,近红外高的反射率,优良的膜强度和化学稳定性等优点,越来越受到人们的青睐,必将在平板显示器件、建筑物玻璃和气敏传感器等众多领域中得到更广泛的应用。利用溅射法制备FTO透明导电玻璃它的生产工艺简单,操作方便,利于控制。成本较低,原料易得,但在制备过程中NH4F加热分解放出有污染的氮氧化物和氨烟,这对以后商业化生产造成了很大的制约。所以对原料的改进和污染的控制方面还有待开发。4 制备条件对膜结构及光电性能的影响长安大学材料科学与工程学院段理等做了磁控溅射制备银掺杂ZnO薄膜结构及光电性质研究实验,发表了文献[14],并在文献14中得出了——的结论。制备条件对膜厚的影响文献中采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了银掺杂ZnO薄膜,当薄膜淀积时间从30rain延长到90min时,薄膜的厚度几乎按照线性关系从约270nm增加到820nm,即薄膜的淀积速率大致稳定在9nm/min左右,为匀速生长。溅射功率与膜厚呈线性增长,及沉淀速率与溅射功率大致呈线性关系。制备条件对膜结构的影响晶体质量随溅射功率的增大而降低,随溅射气压的增大而降低。制备条件对膜光电性质的影响在固定溅射总气压的条件下,增大氧分压可以增强薄膜的紫外发光强度,增大薄膜的载流子浓度。 退火对薄膜的影响退火能显著提高薄膜晶体质量,并增强薄膜的PL发光强度和导电能力,其原因是退火能使银离子完成对锌离子的替代从而形成受主。[15]5 退火后处理对膜结构与成分的影响光敏薄膜的光电、形貌性能与退火处理密切相关,退火处理优化了薄膜表面形貌、减小了光学能隙、增大了薄膜的导电率和载流子迁移率。光敏薄膜性能的优化,有利于增大聚合物太阳电池的填充因子、开路电压和短路电流,对于提高其能量转换效率、改善器件光伏性能具有非常重要的意义。[16]分别对较低氧分压反应磁控溅射制备的 薄膜进行氧化性气氛和惰性气氛退火。通过XRD和SEM 分析,发现氧化性气氛退火薄膜为表面多孔的金红石结构 ,而惰性气氛退火薄膜表面较为致密,结构分析不仅观察到金红石结构的 ,还发现了四方结构的 。XPS表面分析进一步表明,氧化性气氛退火后,薄膜成分单一,未氧化的 完全氧化成稳定的 ,而且具有稳定结构的 薄膜表面吸附水很少。相对而言,惰性气氛退火后,薄膜表面 、 和 共存,表面化学吸附氧和吸附水较明显,薄膜的稳定性降低。[17]6 FTO导电玻璃制备相关参数根据范志新等所提出的理论表达式: 带入相关数据可得到,SnO2:F(FTO)的最佳掺杂含量为[18]通过对比总结,参考大量数据,选择溅射功率:100W,溅射压力:5Pa,溅射时间:,溅射靶距:38mm[13、19]做产品。进行相关参数的选择与优化。7 参考文献1、张志海, 热解法制备氟掺杂二氧化锡导电薄膜及其性能研究 合肥工业大学2、汪振东, 玻璃基TiO<,2>-SiO<,2>/SnO<,2>:F薄膜的喷雾热分解法制备和表征 武汉理工大学3、郝喜红, 喷雾热解法制备掺杂二氧化锡导电薄膜 西安建筑科技大学4、张明福等, 透明导电氧化物薄膜研究的新进展 压电与声光5、方俊 杨万莉, n型透明导电氧化物薄膜的研究新进展 陶瓷6、苗莉等, SnO2:F导电薄膜的制备方法和性能表征 材料导报7、Yadav A A,Masumdar E U,Moholkar A V,et a1.Effect of quantity of spraying solution on the properties of spray deposited fluorine doped tin oxide thin films[J].Physiea B:Condensed Matter,2009,404(12—13):1874 - 1877.8、Moholkar A V,Pawar S M,Rajpure K Y,et a1.Effect of fluorine doping on highly transparent conductive spray deposited nanocrystalline tin oxide thin films[J].Applied Surface Science,2009,255(23):9358—9364.9、Dai S,Wang K,Weng J,et a1.Design of DSC panel with efficiency more than 6%[J1.Solar Energy Materials and Solar Ceils,2005,85(3):447—455.10、Huo Z,Dai S,Wang K,et a1.Nanocomposite gel electrolyte with large enhanced charge transport properties of an 13-/I- redox couple for quasi-solid-state dye-sensitized solar cells[J].Solar Energy Materials and Solar Cells,2007,91(20):1959-1965.11、王璟和,射频溅射法制备透明导电陶瓷薄膜 天津大学12、姜磊等, 染料敏化太阳电池研究进展 内蒙古大学学报(自然科学版)13、曾志峰等, 射频溅射法制备掺杂SnO2纳米薄膜的研究 武汉大学学报(理学版)14、段理、樊小勇等, 磁控溅射制备银掺杂 薄膜结构及光电性质研究 材料导报(研究篇)15、SunLL,TanO K,ZhuW G,et a1.Pb(Zro 3Ti0. 7)03/Pb-TiO3 multilayer thin films for pyroelectric infrared sensorapplication[J].J Appl Phys,2006,99(9):0941016、顾锦华、钟志有等, 真空退火处理对光敏薄膜及聚合物太阳电池性能的影响 中南民族大学学报(自然科学版)17、王磊、杜军等, 退火气氛对SnO2薄膜结构与成分的影响 材料导报18、范志新等, 二氧化锡薄膜的最佳掺杂含量理论表达式 电子器件19、刘庆业等, 射频溅射法研制SnO2纳米薄膜 广西师范大学学报(自然科学版)

相关范文:超硬材料薄膜涂层研究进展及应用摘要:CVD和PVD TiN,TiC,TiCN,TiAlN等硬质薄膜涂层材料已经在工具、模具、装饰等行业得到日益广泛的应用,但仍然不能满足许多难加工材料,如高硅铝合金,各种有色金属及其合金,工程塑料,非金属材料,陶瓷,复合材料(特别是金属基和陶瓷基复合材料)等加工要求。正是这种客观需求导致了诸如金刚石膜、立方氮化硼(c-BN)和碳氮膜(CNx)以及纳米复合膜等新型超硬薄膜材料的研究进展。本文对这些超硬材料薄膜的研究现状及工业化应用前景进行了简要的介绍和评述。关键词:超硬材料薄膜;研究进展;工业化应用1 超硬薄膜超硬薄膜是指维氏硬度在40GPa以上的硬质薄膜。不久以前还只有金刚石膜和立方氮化硼(c-BN)薄膜能够达到这个标准,前者的硬度为50-100GPa(与晶体取向有关),后者的硬度为50~80GPa。类金刚石膜(DLC)的硬度范围视制备方法和工艺不同可在10GPa~60GPa的宽广范围内变动。因此一些硬度很高的类金刚石膜(如采用真空磁过滤电弧离子镀技术制备的类金刚石膜(也叫Ta:C))也可归人超硬薄膜行列。近年来出现的碳氮膜(CNx)虽然没有像Cohen等预测的晶态β-C3N4那样超过金刚石的硬度,但已有的研究结果表明其硬度可达10GPa~50GPa,因此也归人超硬薄膜一类。上述几种超硬薄膜材料具有一个相同的特征,他们的禁带宽度都很大,都具有优秀的半导体性质,因此也叫做宽禁带半导体薄膜。SiC和GaN薄膜也是优秀的宽禁带半导体材料,但它们的硬度都低于40GPa,因此不属于超硬薄膜。最近出现的一类超硬薄膜材料与上述宽禁带半导体薄膜完全不同,他们是由纳米厚度的普通的硬质薄膜组成的多层膜材料。尽管每一层薄膜的硬度都没有达到超硬的标准,但由它们组成的纳米复合多层膜却显示了超硬的特性。此外,由纳米晶粒复合的TiN/SiNx薄膜的硬度竟然高达105GPa,创纪录地达到了金刚石的硬度。本文将就上述几种超硬薄膜材料一一进行简略介绍,并对其工业化应用前景进行评述。2 金刚石膜2.1金刚石膜的性质金刚石膜从20世纪80年代初开始,一直受到世界各国的广泛重视,并曾于20世纪80年代中叶至90年代末形成了一个全球范围的研究热潮(Diamond fever)。这是因为金刚石除具有无与伦比的高硬度和高弹性模量之外,还具有极其优异的电学(电子学)、光学、热学、声学、电化学性能(见表1)和极佳的化学稳定性。大颗粒天然金刚石单晶(钻石)在自然界中十分稀少,价格极其昂贵。而采用高温高压方法人工合成的工业金刚石大都是粒度较小的粉末状的产品,只能用作磨料和工具(包括金刚石烧结体和聚晶金刚石(PCD)制品)。而采用化学气相沉积(CVD)方法制备的金刚石膜则提供了利用金刚石所有优异物理化学性能的可能性。经过20余年的努力,化学气相沉积金刚石膜已经在几乎所有的物理化学性质方面和最高质量的IIa型天然金刚石晶体(宝石级)相比美(见表1)。化学气相沉积金刚石膜的研究已经进人工业化应用阶段。表 1 金刚石膜的性质Table 1 Properties of chamond filmCVD 金刚石膜天然金刚石点阵常数 (Å)密度 (g/cm3)比热 Cp(J/mol,(at 300K))弹性模量 (GPa)910-12501220*硬度 (GPa)50-10057-100*纵波声速 (m/s)18200摩擦系数热膨胀系数 (×10 -6 ℃ -1)***热导率 (W/)2122*禁带宽度 (eV)电阻率 (Ω.cm)1012-10161016饱和电子速度 (×107cms-1)*载流子迁移率 (cm2/Vs)电子1350-15002200**空隙4801600*击穿场强 (×105V/cm)100介电常数光学吸收边 (□ m)折射率 ( □ m)光学透过范围从紫外直至远红外 ( 雷达波 )从紫外直至远红外 ( 雷达波 )微波介电损耗 (tan □)< 注:*在所有已知物质中占第一,**在所有物质中占第二,***与茵瓦(Invar)合金相当。2.2金刚石膜的制备方法化学气相沉积金刚石所依据的化学反应基于碳氢化合物(如甲烷)的裂解,如:热高温、等离子体CH4(g)一C(diamond)+2H2(g) (1)实际的沉积过程非常复杂,至今尚未完全明了。但金刚石膜沉积至少需要两个必要的条件:(1)含碳气源的活化;(2)在沉积气氛中存在足够数量的原子氢。除甲烷外,还可采用大量其它含碳物质作为沉积金刚石膜的前驱体,如脂肪族和芳香族碳氢化合物,乙醇,酮,以及固态聚合物(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯),以及卤素等等。常用的沉积方法有四种:(1)热丝CVD;(2)微波等离子体CVD;(3)直流电弧等离子体喷射(DC Arc Plasma Jet);(4)燃烧火焰沉积。在这几种沉积方法中,改进的热丝CVD(EACVD)设备和工艺比较简单,稳定性较好,易于放大,比较适合于金刚石自支撑膜的工业化生产。但由于易受灯丝污染和气体活化温度较低的原因,不适合于极高质量金刚石膜(如光学级金刚石膜)的制备。微波等离子体CVD是一种无电极放电的等离子体增强化学气相沉积工艺,等离子体与沉积腔体没有接触,放电非常稳定,因此特别适合于高质量金刚石薄膜(涂层)的制备。微波等离子体CVD的缺点是沉积速率较低,设备昂贵,制备成本较高。采用高功率微波等离子体CVD系统(目前国外设备最高功率为75千瓦,国内为5千瓦),也可实现金刚石膜大面积、高质量、高速沉积。但高功率设备价格极其昂贵(超过100万美元),即使在国外愿意出此天价购买这种设备的人也不多。直流电弧等离子体喷射(DC Arc P1asma Jet)是一种金刚石膜高速沉积方法。由于电弧等离子体能够达到非常高的温度(4000K-6000K)。因此可提供比其它任何沉积方法都要高的原子氢浓度,使其成为一种金刚石膜高质量高速沉积工艺。特殊设计的高功率JET可以实现大面积极高质量(光学级)金刚石自支撑膜的高速沉积。我国在863计划"75”和"95”重大关键技术项目的支持下已经建立具有我国特色和独立知识产权的高功率De Are Plasma Jet金刚石膜沉积系统,并于1997年底在大面积光学级金刚石膜的制备技术方面取得了突破性进展。目前已接近国外先进水平。2.3金刚石膜研究现状和工业化应用20余年来,CVD金刚石膜研究已经取得了非常大的进展。金刚石膜的内在质量已经全面达到最高质量的天然IIa型金刚石单晶的水平(见表1)。在金刚石膜工具应用和热学应用(热沉)方面已经实现了,产业化,一些新型的金刚石膜高技术企业已经在国内外开始出现。光学(主要是军事光学)应用已经接近产业化应用水平。金刚石膜场发射和真空微电子器件、声表面波器件(SAW)、抗辐射电子器件(如SOD器件)、一些基于金刚石膜的探侧器和传感器和金刚石膜的电化学应用等已经接近实用化。由于大面积单晶异质外延一直没有取得实质性进展,n一型掺杂也依然不够理想,金刚石膜的高温半导体器件的研发受到严重障碍。但是,近年来采用大尺寸高温高压合成金刚石单晶衬底的金刚石同质外延技术取得了显著进展,已经达到了研制芯片级尺寸衬底的要求。金刚石高温半导体芯片即将问世。鉴于篇幅限制,及本文关于超硬薄膜介绍的宗旨,下面将仅对金刚石膜的工具(摩擦磨损)应用进行简要介绍。2.4金刚石膜工具和摩擦磨损应用金刚石膜所具有的最高硬度、最高热导率、极低摩擦系数、很高的机械强度和良好化学稳定性的异性能组合(见表1)使其成为最理想的工具和工具涂层材料。金刚石膜工具可分为金刚石厚膜工具和金刚石薄膜涂层工具。2.4.1金刚石厚膜工具金刚石厚膜工具采用无衬底金刚石白支撑膜(厚度一般为0.5mm~2mm)作为原材料。目前已经上市的产品有:金刚石厚膜焊接工具、金刚石膜拉丝模芯、金刚石膜砂轮修整条、高精度金刚石膜轴承支架等等。金刚石厚膜焊接工具的制作工艺为:金刚石自支撑膜沉积→激光切割→真空钎焊→高频焊接→精整。金刚石厚膜钎焊工具的使用性能远远优于PCD,可用于各种难加工材料,包括高硅铝合金和各种有色金属及合金、复合材料、陶瓷、工程塑料、玻璃和其它非金属材料等的高效、精密加工。采用金刚石厚膜工具车削加工的高硅铝合金表面光洁度可达V12以上,可代替昂贵的天然金刚石刀具进行“镜面加工"。金刚石膜拉丝模芯可用于拉制各种有色金属和不锈钢丝,由于金刚石膜是准各向同性的,因此在拉丝时模孔的磨损基本上是均匀的,不像天然金刚石拉丝模芯那样模孔的形状会由于非均匀磨损(各向异性所致)而发生畸变。金刚石膜修整条则广泛用于机械制造行业,用作精密磨削砂轮的修整,代替价格昂贵的天然金刚石修整条。这些产品已经在国内外市场上出现,但目前的规模还不大。其原因是:(1)还没有为广大用户所熟悉、了解;(2)面临其它产品(主要是PCD)的竞争;(3)虽然比天然金刚石产品便宜,但成本(包括金刚石自支撑膜的制备和加工成本)仍然较高,在和PCD竞争时的优势受到一定的限制。高热导率(≥10W/em.K)金刚石自支撑膜可作为诸如高功率激光二极管阵列、高功率微波器件、MCMs(多芯片三维集成)技术的散热片(热沉)和功率半导体器件(Power ICs)的封装。在国外已有一定市场规模。在国内,南京天地集团公司和北京人工晶体研究所合作在1997年前后率先成立了北京天地金刚石公司,生产和销售金刚石膜拉丝模芯、金刚石膜修整条和金刚石厚膜焊接工具及其它一些金刚石膜产品。该公司大约在2000年左右渡过了盈亏平衡点,但目前的规模仍然不很大。国内其它一些单位,如北京科技大学、河北省科学院(北京科技大学的合作者)、吉林大学、核工业部九院、浙江大学、湖南大学等都具有生产金刚石厚膜工具产品的能力,其中有些单位正在国内市场上小批量销售其产品。2.4.2金刚石薄膜涂层工具金刚石薄膜涂层工具一般采用硬质合金工具作为衬底,金刚石膜涂层的厚度一般小于30lxm。金刚石薄膜涂层硬质合金工具的加工材料范围和金刚石厚膜工具完全相同,在切削高硅铝合金时一般均比未涂层硬质合金工具寿命提高lO~20倍左右。在切削复合材料等极难加工材料时寿命提高幅度更大。金刚石薄膜涂层工具的性能与PCD相当或略高于PCD,但制备成本比PCD低得多,且金刚石薄膜可以在几乎任意形状的工具衬底上沉积,PCD则只能制作简单形状的工具。金刚石薄膜涂层工具的另一大优点是可以大批量生产,因此成本很低,具有非常好的市场竞争能力。金刚石薄膜涂层硬质合金工具研发的一大技术障碍是金刚石膜与硬质合金的结合力太差。这主要是由于作为硬质合金粘接剂的Co所引起。碳在Co中有很高的溶解度,因此金刚石在Co上形核孕育期很长,同时Co对于石墨的形成有明显的促进作用,因此金刚石是在表面上形成的石墨层上面形核和生长,导致金刚石膜和硬质合金衬底的结合力极差。在20世纪80年代和90年代无数研究者曾为此尝试了几乎一切可以想到的办法,今天,金刚石膜与硬质合金工具衬底结合力差的问题已经基本解决。尽管仍有继续提高的余地,但已经可以满足工业化应用的要求。在20世纪后期,国外出现了可以用于金刚石薄膜涂层工具大批量工业化生产的设备,一次可以沉积数百只硬质合金钻头或刀片,拉开了金刚石薄膜涂层工具产业化的序幕。一些专门从事金刚石膜涂层工具生产的公司在国外相继出现。目前,金刚石薄膜涂层工具主要上市产品包括:金刚石膜涂层硬质合金车刀、铣刀、麻花钻头、端铣刀等等。从目前国外市场的销售情况来看,销售量最大的是端铣刀、钻头和铣刀。大量用于加工复合材料和汽车工业中广泛应用的大型石墨模具,以及其它难加工材料的加工。可转位金刚石膜涂层车刀的销售情况目前并不理想。这是因为可转位金刚石膜涂层刀片的市场主要是现代化汽车工业的数控加工中心,用于高硅铝合金活塞和轮毂等的自动化加工。这些全自动化的数控加工中心对刀具性能重复性的要求十分严格,目前的金刚石膜涂层工具暂时还不能满足要求,需要进一步解决产品检验和生产过程质量监控的技术。目前国外金刚石膜涂层工具市场规模大约在数亿美元左右,仅仅一家只有20多人的小公司(美国SP3公司),去年的销售额就达2千多万美元。国内目前尚无金刚石膜涂层产品上市。国内不少单位,如北京科技大学、上海交大、广东有色院、胜利油田东营迪孚公司、吉林大学、北京天地金刚石公司等都在进行金刚石膜涂层硬质合金工具的研发,目前已在金刚石膜的结合力方面取得实质性进展。北京科技大学采用渗硼预处理工艺(已申请专利)成功地解决了金刚石膜的结合力问题,所研制的金刚石膜涂层车刀和铣刀在加工Si-12%AI合金时寿命可稳定提高20-30倍。并已成功研发出“强电流直流扩展电弧等离子体CVD"金刚石膜涂层设备(已申请专利)。该设备将通常金刚石膜沉积设备的平面沉积方式改为立体(空间)沉积,沉积空间区域很大,可容许金刚石膜涂层工具的工业化生产。该设备可保证在工具轴向提供很大的金刚石膜均匀沉积范围,因此特别适合于麻花钻头、端铣刀之类细长且形状复杂工具的沉积。目前已经解决这类工具金刚石膜沉积技术问题,所制备的金刚石膜涂层硬质合金钻头在加工碳化硅增强铝金属基复合材料时寿命提高20倍以上。目前能够制备的金刚石膜涂层硬质合金钻头最小直径为lmin。目前正在和国内知名设备制造厂商(北京长城钛金公司)合作研发工业化商品设备,生产能力为每次沉积硬质合金钻头(或刀片)300只以上,预计年内可投放国内外市场。3 类金刚石膜(DLC)类金刚石膜(DLC)是一大类在性质上和金刚石类似,具有8p2和sp3杂化的碳原子空间网络结构的非晶碳膜。依据制备方法和工艺的不同,DLC的性质可以在非常大的范围内变化,既有可能非常类似于金刚石,也有可能非常类似于石墨。其硬度、弹性模量、带隙宽度、光学透过特性、电阻率等等都可以依据需要进行“剪裁”。这一特性使DLC深受研究者和应用部门的欢迎。DLC的制备方法很多,采用射频CVD、磁控溅射、激光淀积(PLD)、离子束溅射、真空磁过滤电弧离子镀、微波等离子体CVD、ECR(电子回旋共振)CVD等等都可以制备DLC。DLC的类型也很多,通常意义上的DLC含有大量的氢,因此也叫a:C—H。但也可制备基本上不含氢的DLC,叫做a:c。采用高能激光束烧蚀石墨靶的方法获得的DLC具有很高的sp3含量,具有很高的硬度和较大的带隙宽度,曾被称为“非晶金刚石”(Amorphorie Diamond)膜。采用真空磁过滤电弧离子镀方法制备的DLC中sp3含量也很高,叫做Ta:C(Tetragonally Bonded Amorphous Carbon)。DLC具有类似于金刚石的高硬度(10GPa-50GPa)、低摩擦系数(0.1一0.3)、可调的带隙宽度(1_2eV~3eV)、可调的电阻率和折射率、良好光学透过性(在厚度很小的情况下)、良好的化学惰性和生物相容性。且沉积温度很低(可在室温沉积),可在许多金刚石膜难以沉积的衬底材料(包括钢铁)上沉积。因此应用范围相当广泛。典型的应用包括:高速钢、硬质合金等工具的硬质涂层、硬磁盘保护膜、磁头保护膜、高速精密零部件耐磨减摩涂层、红外光学元器件(透镜和窗口)的抗划伤、耐磨损保护膜、Ge透镜和窗口的增透膜、眼镜和手表表壳的抗擦伤、耐磨掼保护膜、人体植入材料的保护膜等等。DLC在技术上已经成熟,在国外已经达到半工业化水平,形成具有一定规模的产业。深圳雷地公司在DLC的产业化应用方面走在国内前列。不少单位,如北京师范大学、中科院上海冶金所、北京科技大学、清华大学、广州有色院、四川大学等都正在进行或曾经进行过DLC的研究和应用开发工作。DLC的主要缺点是:(1)内应力很大,因此厚度受到限制,一般只能达到lum~21um以下;(2)热稳定性较差,含氢的a:C-H薄膜中的氢在400℃左右就会逐渐逸出,sp2成分增加,sp3成分降低,在大约500℃以上就会转变为石墨。5 碳氮膜自从Cohen等人在20世纪90年代初预言在C-N体系中可能存在硬度可能超过金刚石的β-C>3N4相以后,立即就在全球范围内掀起了一股合成β-C3N4的研究狂潮。国内外的研究者争先恐后,企图第一个合成出纯相的β-C3N4晶体或晶态薄膜。但是,经过了十余年的努力,至今并无任何人达到上述目标。在绝大多数情况下,得到的都是一种非晶态的CNx薄膜,膜中N/C比与薄膜制备的方法和具体工艺有关。尽管没有得到Cohen等人所预测超过金刚石硬度的β-C3N4晶体,但已有的研究表明CNx薄膜的硬度可达15GPa-50GPa,可与DLC相比拟。同时CNx薄膜具有十分奇特的摩擦磨损特性。在空气中,cNx薄膜的摩擦因数为,但在N2,CO2和真空中的摩擦因数为。在N2气氛中的摩擦因数最小,为O.01,即使在大气环境中向实验区域吹氮气,也可将摩擦因数降至。因此,CNx薄膜有望在摩擦磨损领域获得实际应用。除此之外。CNx薄膜在光学、热学和电子学方面也可能有很好的应用前景。采用反应磁控溅射、离子束淀积、双离子束溅射、激光束淀积(PLD)、等离子体辅助CVD和离子注人等方法都可以制备出CNx薄膜。在绝大多数情况下,所制备薄膜都是非晶态的,N/C比最大为45%,也即CNx总是富碳的。与C-BN的情况类似,CNx薄膜的制备需要离子的轰击,薄膜中存在很大的内应力,需要进一步降低薄膜内应力,提高薄膜的结合力才能获得实际应用。至于是否真正能够获得硬度超过金刚石的B-C3N4,现在还不能作任何结论。6 纳米复合膜和纳米复合多层膜以纳米厚度薄膜交替沉积获得的纳米复合膜的硬度与每层薄膜的厚度(调制周期)有关,有可能高于每一种组成薄膜的硬度。例如,TiN的硬度为2l GPa,NbN的硬度仅为14GPa,但TiN/NbN纳米复合多层膜的硬度却为5lGPa。而TiYN/VN纳米复合多层膜的硬度竞高达78GPa,接近了金刚石的硬度。最近,纳米晶粒复合的TiN/SiNx薄膜材料的硬度达到了创记录的105GPa,可以说完全达到了金刚石的硬度。这一令人惊异的结果曾经过同一研究组的不同研究者和不同研究组的反复重复验证,证明无误。这可能是第一次获得硬度可与金刚石相比拟的超硬薄膜材料。其意义是显而易见的。关于为何能够获得金刚石硬度的解释并无完全令人信服的定论。有人认为在纳米多层复合膜的情况下,纳米多层膜的界面有效地阻止了位错的滑移,使裂纹难以扩展,从而引起硬度的反常升高。而在纳米晶粒复合膜的情况下则可能是在TiN薄膜的纳米晶粒晶界和高度弥散分布的纳米共格SiNx粒子周围的应变场所引起的强化效应导致硬度的急剧升高。无论上述的理论解释是否完全合理,这种纳米复合多层膜和纳米晶粒复合膜应用前景是十分明朗的。纳米复合多层膜不仅硬度很高,摩擦系数也较小,因此是理想的工具(模具)涂层材料。它们的出现向金刚石作为最硬的材料的地位提出了严峻的挑战。同时在经济性上也有十分明显的优势,因此具有非常好的市场前景。但是,由于还有一些技术问题没有得到解决,目前暂时还未在工业上得到广泛应用。可以想见随着技术上的进一步成熟,这类材料可能迅速获得工业化应用。虽然钠米多层膜和钠米晶粒复合膜已经对金刚石硬度最高的地位提出了严峻的挑战,但就我所见,我认为它们不可能完全代替金刚石。金刚石膜是一种用途十分广泛的多功能材料,应用并不局限于超硬材料。且金刚石膜可以做成厚度很大(超过2mm)的自支撑膜,对于纳米复合多层膜和纳米复合膜来说,是无论如何也不可能的。仅供参考,请自借鉴希望对您有帮助

文献综述是对某一领域某一方面的课题、问题或研究专题搜集大量情报资料,分析综合当前该课题、问题或研究专题的最新进展、学术见解和建议,从而揭示有关问题的新动态、新趋势、新水平、新原理和新技术等等,为后续研究寻找出发点、立足点和突

约翰 W.克雷斯威尔(John W. Creswell)曾提出过一个文献综述必须具备的因素的模型。他的这个五步文献综述法倒还真的值得学习和借鉴。

克雷斯威尔认为,文献综述应由五部分组成:即序言、主题1(关于自变量的)、主题2(关于因变量的)、主题3(关于自变量和因变量两方面阐述的研究)、总结。

(1)序言告诉读者文献综述所涉及的几个部分,这一段是关于章节构成的陈述。

(2)综述主题1提出关于“自变量或多个自变量”的学术文献。在几个自变量中,只考虑几个小部分或只关注几个重要的单一变量。

(3)综述主题2融合了与“因变量或多个因变量”的学术文献,虽然有多种因变量,但是只写每一个变量的小部分或仅关注单一的、重要的因变量。

(4)综述主题3包含了自变量与因变量的关系的学术文献。这是我们研究方案中最棘手的部分。

这部分应该相当短小,并且包括了与计划研究的主题最为接近的研究。或许没有关于研究主题的文献,那就要尽可能找到与主题相近的部分,或者综述在更广泛的层面上提及的与主题相关的研究。

(5)总结强调最重要的研究,抓住综述中重要的主题,指出为什么我们要对这个主题做更多的研究。

一、文献综述的含义

文献阅读报告,即“文献综述”,英文称之为“survey”、“overview”、“review”.是在对某研究领域的文献进行广泛阅读和理解的基础上,对该领域研究成果的综合和思考。一般认为,学术论文没有综述是不可思议的。需要将“文献综述( Literature Review)”与“背景描述(Backupground Description)”区分开来。

我们在选择研究问题的时候,需要了解该问题产生的背景和来龙去脉,如“中国半导体产业的发展历程”、“国外政府发展半导体产业的政策和问题”等等,这些内容属于“背景描述”,关注的是现实层面的问题,严格讲不是“文献综述”,关注的是现实层面问题,严格讲不是“文献综述”.

“文献综述”是对学术观点和理论方法的整理。

其次,文献综述是评论性的( Review 就是“评论”的意思),因此要带着作者本人批判的眼光(critical thinking)来归纳和评论文献,而不仅仅是相关领域学术研究的“堆砌”.

评论的主线,要按照问题展开,也就是说,别的学者是如何看待和解决你提出的问题的,他们的方法和理论是否有什么缺陷?要是别的学者已经很完美地解决了你提出的问题,那就没有重复研究的必要了。

二、意义和目的

总结和综合该方向前人已经做了的工作,了解当前的研究水平,分析存在问题,指出可能的研究问题和发展方向等,并且列出了该方向众多的参考文献,这对后人是一笔相当大的财富,可以指导开题报告和论文的写作。

三、主要内容

(1)该领域的研究意义。

(2)该领域的研究背景和发展脉络。

(3)目前的研究水平、存在问题及可能的原因。

(4)进一步的研究课题、发展方向概况。

(5)自己的见解和感想。

四、分类

综述分成两类。

一类是较为宏观的,涉及的范围为整个领域、专业或某一大的研究方向。

一类是较为微观的,这类综述可以涉及到相当小的研究方向甚至某个算法,谈的问题更为具体与深入。前者立意高,范围广,面宽,故也不易深入,比较好读好懂。这对初入道者、欲对全局有所了解的读者而言很有参考价值。

然而,欲深入课题的研究,则希望能有后一类的综述为自己鸣锣开道,这会节约很多的时间与精力,但往往不能遂人意,于是只好旁征博引,由自己来完成该课题的综述。当写学位论文时,我们要写的也就是这类结合自己研究课题而写就的综述。

五、难点

一篇好的文献综述既高屋建瓴,又脚踏实地;既探?索隐,又如醍醐灌顶。文献综述顾名思义由“综”和“述”组成。前半部分的“综”不算太难,根据所查阅大量的文献进行综合的归类、提炼、概括即可做到的话。

后半部分的评“述”与分析则是一篇“综述”质量高下的分界线,这需要融入作者自己理论水平、专业基础、分析问题、解决问题的能力,在对问题进行合情合理的剖析基础上,提出自己独特的见解。

六、如何收集资料

虽说,尽可能广泛地收集资料是负责任的研究态度,但如果缺乏标准,就极易将人引入文献的泥沼。

技巧一:

瞄准主流。主流文献,如该领域的核心期刊、经典着作、专职部门的研究报告、重要化合物的观点和论述等,是做文献综述的“必修课”.而多数大众媒体上的相关报道或言论,虽然多少有点价值,但时间精力所限,可以从简。怎样摸清该领域的主流呢?

建议从以下几条途径入手:

一是图书馆的中外学术期刊,找到一两篇“经典”的文章后“顺藤摸瓜”,留意它们的参考文献。质量较高的学术文章,通常是不会忽略该领域的主流、经典文献的。

二是利用学校图书馆的“中国期刊网”、“外文期刊数据库检索”和外文过刊阅览室,能够查到一些较为早期的经典文献。

三是国家图书馆,有些上世纪七八十年代甚至更早出版的社科图书,学校图书馆往往没有收藏,但是国图却是一本不少(国内出版的所有图书都要送缴国家图书馆),不仅如此,国图还收藏了很多研究中国政治和政府的外文书籍,从互联网上可以轻松查询到。

技巧二:

随时整理,如对文献进行分类,记录文献信息和藏书地点。做博士论文的时间很长,有的文献看过了当时不一定有用,事后想起来却找不着了,所以有时记录是很有必要的。罗仆人就积累有一份研究中国政策过程的书单,还特别记录了图书分类号码和藏书地点。

同时,对于特别重要的文献,不妨做一个读书笔记,摘录其中的重要观点和论述。这样一步一个脚印,到真正开始写论文时就积累了大量“干货”,可以随时享用。

技巧三:

要按照问题来组织文献综述。看过一些文献以后,我们有很强烈的愿望要把自己看到的东西都陈述出来,像“竹筒倒豆子”一样,洋洋洒洒,蔚为壮观。仿佛一定要向读者证明自己劳苦功高。

我写过十多万字的文献综述,后来发觉真正有意义的不过数千字。

文献综述就像是在文献的丛林中开辟道路,这条道路本来就是要指向我们所要解决的问题,当然是直线距离最短、最省事,但是一路上风景颇多,迷恋风景的人便往往绕行于迤逦的丛林中,反面“乱花渐欲迷人眼”,“曲径通幽”不知所终了。

因此,在做文献综述时,头脑时刻要清醒:我要解决什么问题,人家是怎么解决问题的,说的有没有道理,就行了。

综述是你查阅相关文献的成果。

任何研究都要建立在前人的基础上,并且遵守学术传统,而不是空穴来风。

你需要告诉读者,关于这个问题前人研究到了何种地步,有什么缺陷,应该在哪些方面进行拓展。这一方面是对前人研究的尊重,另一方面也表明了你的文章价值何在。

任何与本文相关的重要成果都应当在综述中得到体现,并且在参考文献中列出。综述不是概述,不能泛泛地引用和概括,要有扬弃,特别是有批评。

否则,如果别人都做好了,要你写文章干嘛。

综述比较容易看出作者对该领域所下的工夫,因为作者需要广泛阅读,理解不同论文在关键假设和模型上的主要分歧。好的综述本身就是一篇独立的文章。

化学气相沉积设备论文参考文献

其含义是气相中化学反应的固体产物沉积到表面。CVD装置由下列部件组成;反应物供应系统,气相反应器,气流传送系统。反应物多为金属氯化物,先被加热到一定温度,达到足够高的蒸汽压,用载气(一般为Ar或H2)送入反应器。如果某种金属不能形成高压氯化物蒸汽,就代之以有机金属化合物。在反应器内,被涂材料或用金属丝悬挂,或放在平面上,或沉没在粉末的流化床中,或本身就是流化床中的颗粒。化学反应器中发生,产物就会沉积到被涂物表面,废气(多为HCl或HF)被导向碱性吸收或冷阱。沉积反应可认为还原反应、热解反应和取代反应几类。CVD反应可分为冷壁反应与热壁反应。在热壁反应中,化学反应的发生与被涂物同处一室。被涂物表面和反应室的内壁都涂上一层薄膜。在热壁反应器中只加热被涂物,反应物另行导入。

石墨烯的制备主要可分成固相,液相,气相三种方法,现在应用比较多的就是固相法的机械剥离法(操作简单,产量极低),外延生长法(可获得高质量的石墨烯,但对设备要求较高),液相法的氧化还原法(操作简单,产量高,但产品质量较低),气相法的化学气相沉积法(可制备大面积高质量的石墨烯)。目前应用最广泛的就是化学气相沉积法,国内许多石墨烯厂家制备石墨烯基本都是这个,像合肥微晶的CVD石墨烯产品,质量在行业中都是很好的!但化学气相沉积法生长的条件决定了生长石墨烯的质量,首先基底的选择决定了石墨烯的生长机制,然后是反应的温度对晶体生长至关重要,1000度为生长石墨烯的最佳温度。(升温至1000度,需要给基底预热时间,保证与基底形成碳原子晶体的结构),还有在生长的过程中需要通入氢气与氩气,通入气体的纯度也影响着石墨烯的生长。最后冷却速度对石墨烯的生长也十分重要,需要较快的冷却速度。要说工艺的难点就在于确保各项工艺参数的选择,否则石墨烯的质量就会有很大的影响!

文献综述是对某一领域某一方面的课题、问题或研究专题搜集大量情报资料,分析综合当前该课题、问题或研究专题的最新进展、学术见解和建议,从而揭示有关问题的新动态、新趋势、新水平、新原理和新技术等等,为后续研究寻找出发点、立足点和突

约翰 W.克雷斯威尔(John W. Creswell)曾提出过一个文献综述必须具备的因素的模型。他的这个五步文献综述法倒还真的值得学习和借鉴。

克雷斯威尔认为,文献综述应由五部分组成:即序言、主题1(关于自变量的)、主题2(关于因变量的)、主题3(关于自变量和因变量两方面阐述的研究)、总结。

(1)序言告诉读者文献综述所涉及的几个部分,这一段是关于章节构成的陈述。

(2)综述主题1提出关于“自变量或多个自变量”的学术文献。在几个自变量中,只考虑几个小部分或只关注几个重要的单一变量。

(3)综述主题2融合了与“因变量或多个因变量”的学术文献,虽然有多种因变量,但是只写每一个变量的小部分或仅关注单一的、重要的因变量。

(4)综述主题3包含了自变量与因变量的关系的学术文献。这是我们研究方案中最棘手的部分。

这部分应该相当短小,并且包括了与计划研究的主题最为接近的研究。或许没有关于研究主题的文献,那就要尽可能找到与主题相近的部分,或者综述在更广泛的层面上提及的与主题相关的研究。

(5)总结强调最重要的研究,抓住综述中重要的主题,指出为什么我们要对这个主题做更多的研究。

一、文献综述的含义

文献阅读报告,即“文献综述”,英文称之为“survey”、“overview”、“review”.是在对某研究领域的文献进行广泛阅读和理解的基础上,对该领域研究成果的综合和思考。一般认为,学术论文没有综述是不可思议的。需要将“文献综述( Literature Review)”与“背景描述(Backupground Description)”区分开来。

我们在选择研究问题的时候,需要了解该问题产生的背景和来龙去脉,如“中国半导体产业的发展历程”、“国外政府发展半导体产业的政策和问题”等等,这些内容属于“背景描述”,关注的是现实层面的问题,严格讲不是“文献综述”,关注的是现实层面问题,严格讲不是“文献综述”.

“文献综述”是对学术观点和理论方法的整理。

其次,文献综述是评论性的( Review 就是“评论”的意思),因此要带着作者本人批判的眼光(critical thinking)来归纳和评论文献,而不仅仅是相关领域学术研究的“堆砌”.

评论的主线,要按照问题展开,也就是说,别的学者是如何看待和解决你提出的问题的,他们的方法和理论是否有什么缺陷?要是别的学者已经很完美地解决了你提出的问题,那就没有重复研究的必要了。

二、意义和目的

总结和综合该方向前人已经做了的工作,了解当前的研究水平,分析存在问题,指出可能的研究问题和发展方向等,并且列出了该方向众多的参考文献,这对后人是一笔相当大的财富,可以指导开题报告和论文的写作。

三、主要内容

(1)该领域的研究意义。

(2)该领域的研究背景和发展脉络。

(3)目前的研究水平、存在问题及可能的原因。

(4)进一步的研究课题、发展方向概况。

(5)自己的见解和感想。

四、分类

综述分成两类。

一类是较为宏观的,涉及的范围为整个领域、专业或某一大的研究方向。

一类是较为微观的,这类综述可以涉及到相当小的研究方向甚至某个算法,谈的问题更为具体与深入。前者立意高,范围广,面宽,故也不易深入,比较好读好懂。这对初入道者、欲对全局有所了解的读者而言很有参考价值。

然而,欲深入课题的研究,则希望能有后一类的综述为自己鸣锣开道,这会节约很多的时间与精力,但往往不能遂人意,于是只好旁征博引,由自己来完成该课题的综述。当写学位论文时,我们要写的也就是这类结合自己研究课题而写就的综述。

五、难点

一篇好的文献综述既高屋建瓴,又脚踏实地;既探?索隐,又如醍醐灌顶。文献综述顾名思义由“综”和“述”组成。前半部分的“综”不算太难,根据所查阅大量的文献进行综合的归类、提炼、概括即可做到的话。

后半部分的评“述”与分析则是一篇“综述”质量高下的分界线,这需要融入作者自己理论水平、专业基础、分析问题、解决问题的能力,在对问题进行合情合理的剖析基础上,提出自己独特的见解。

六、如何收集资料

虽说,尽可能广泛地收集资料是负责任的研究态度,但如果缺乏标准,就极易将人引入文献的泥沼。

技巧一:

瞄准主流。主流文献,如该领域的核心期刊、经典着作、专职部门的研究报告、重要化合物的观点和论述等,是做文献综述的“必修课”.而多数大众媒体上的相关报道或言论,虽然多少有点价值,但时间精力所限,可以从简。怎样摸清该领域的主流呢?

建议从以下几条途径入手:

一是图书馆的中外学术期刊,找到一两篇“经典”的文章后“顺藤摸瓜”,留意它们的参考文献。质量较高的学术文章,通常是不会忽略该领域的主流、经典文献的。

二是利用学校图书馆的“中国期刊网”、“外文期刊数据库检索”和外文过刊阅览室,能够查到一些较为早期的经典文献。

三是国家图书馆,有些上世纪七八十年代甚至更早出版的社科图书,学校图书馆往往没有收藏,但是国图却是一本不少(国内出版的所有图书都要送缴国家图书馆),不仅如此,国图还收藏了很多研究中国政治和政府的外文书籍,从互联网上可以轻松查询到。

技巧二:

随时整理,如对文献进行分类,记录文献信息和藏书地点。做博士论文的时间很长,有的文献看过了当时不一定有用,事后想起来却找不着了,所以有时记录是很有必要的。罗仆人就积累有一份研究中国政策过程的书单,还特别记录了图书分类号码和藏书地点。

同时,对于特别重要的文献,不妨做一个读书笔记,摘录其中的重要观点和论述。这样一步一个脚印,到真正开始写论文时就积累了大量“干货”,可以随时享用。

技巧三:

要按照问题来组织文献综述。看过一些文献以后,我们有很强烈的愿望要把自己看到的东西都陈述出来,像“竹筒倒豆子”一样,洋洋洒洒,蔚为壮观。仿佛一定要向读者证明自己劳苦功高。

我写过十多万字的文献综述,后来发觉真正有意义的不过数千字。

文献综述就像是在文献的丛林中开辟道路,这条道路本来就是要指向我们所要解决的问题,当然是直线距离最短、最省事,但是一路上风景颇多,迷恋风景的人便往往绕行于迤逦的丛林中,反面“乱花渐欲迷人眼”,“曲径通幽”不知所终了。

因此,在做文献综述时,头脑时刻要清醒:我要解决什么问题,人家是怎么解决问题的,说的有没有道理,就行了。

综述是你查阅相关文献的成果。

任何研究都要建立在前人的基础上,并且遵守学术传统,而不是空穴来风。

你需要告诉读者,关于这个问题前人研究到了何种地步,有什么缺陷,应该在哪些方面进行拓展。这一方面是对前人研究的尊重,另一方面也表明了你的文章价值何在。

任何与本文相关的重要成果都应当在综述中得到体现,并且在参考文献中列出。综述不是概述,不能泛泛地引用和概括,要有扬弃,特别是有批评。

否则,如果别人都做好了,要你写文章干嘛。

综述比较容易看出作者对该领域所下的工夫,因为作者需要广泛阅读,理解不同论文在关键假设和模型上的主要分歧。好的综述本身就是一篇独立的文章。

高职高专国家示范性院校机电类专业课改教材金属材料及机械制造工艺 主 编 任长春副主编 单以才 谢 波 陆桂来 主 审 李一民西安电子科技大学出版社内 容 简 介本书以机械零件的制造工艺过程为主线,把机械零件制造过程分解成改变材料性能的方法、机械零件材料的选用、毛坯成型方式的选择、普通机械加工工艺及加工设备的选择、特种加工方法及加工设备的选择、机械零件加工工艺基础、典型机械零件加工工艺的编制、机械产品装配工艺规程的编制、先进制造技术介绍等九个项目,每个项目又分解成多个学习任务进行知识讲解。每个项目前有知识目标和能力目标要求,后有一定数量的复习思考题可供学生练习。本书实用性强,配有大量来自生产实际的实例,书中涉及的专业名词术语、图纸等资料均采用最新国家标准。本书可作为高等职业技术院校的教材,也可作为相关工程技术人员、管理人员、操作人员的参考书及培训教材。★ 本书配有电子教案,需要者可登录出版社网站,免费下载。图书在版编目(CIP)数据金属材料及机械制造工艺/任长春主编.—西安:西安电子科技大学出版社,2012. 3高职高专国家示范性院校机电类专业课改教材ISBN 978–7–5606–2740–3Ⅰ. ① 金… Ⅱ. ① 任… Ⅲ. ① 金属材料—高等职业教育—教材 ② 机械制造工艺—高等职业教育—教材 Ⅳ. ① TG14 ② 16中国版本图书馆CIP数据核字(2012)第006053号策 划 陈 婷 责任编辑 雷鸿俊 陈 婷出版发行 西安电子科技大学出版社(西安市太白南路2号)电 话 88201467 邮 编: 710071网址 电子邮箱: 经 销 新华书店印刷单位 陕西文化彩印厂版 次 2012年3月第1版 2012年3月第1次印刷开 本 787毫米×1092毫米 1/16 印 张 字 数 551千字印 数 1~3000册定 价 元ISBN 978–7–5606–2740–3/TG•0033XDUP 3032001 – 1* * * 如有印装问题可调换 * * *前 言本书是为了适应当前我国高职高专发展的需要,配合“国家示范性(骨干)高等职业院校建设计划”,体现高职高专办学特色,促进示范性(骨干)建设院校的专业核心建设,本着“工学结合、校企合作”的宗旨,在反复论证、多方征求意见的基础上编写的。本书的编写根据高等职业教育特点,力求实用性和适度性,教材内容以项目教学为主体,体现了以工作或学习任务为中心的编写思路。本书把机械零件制造工艺过程分解成若干项目,项目内容又分解成多个学习任务,以技术理论知识为背景,以技术实践知识为焦点,以拓展知识为延伸,形成了本书的实用性、系统性和知识的综合应用性的统一。本书以机械零件的制造工艺过程为主线,重点介绍了机械零件制造所需要的材料学、热处理、毛坯成型(热加工)、普通切削加工、加工工艺规程编制、装配等知识,并根据现代机械制造业的发展特点,增加了特种加工的相关内容,且对最新的先进制造技术进行了介绍。本书的特点是:(1) 本书在内容安排上以机械零件的制造工艺过程为顺序,有利于学生系统性地掌握机械零件的制造方法。(2) 本书不仅注重学生获得知识和分析问题能力的培养,而且增加了大量的典型零件的实例,体现了对学生工程素质和创新能力的培养。(3) 本书着重介绍了基本概念和基本技能,在注重知识的典型性的基础上,扩展了相关的知识范围,有利于拓展学生的知识面。学生通过本书的学习,可以对机械零件的制造过程形成一个整体的认识,从而为后续课程的学习打下坚实的基础。(4) 本书在编写过程中引用参照了目前最新的相关国家标准和行业标准。本书的教学参考课时为90~120课时,书中内容可根据不同专业的教学要求进行选学。协助本书编写的企业有宝钢集团梅山冶金公司、南京线路器材厂等,编者在编写过程中从这些企业获得了大量的实际案例和最新的工艺、设备资料,并从企业的实际工作要求及基本技能出发,调整、增删了教材的相关内容。南京信息职业技术学院任长春任本书主编,南京信息职业技术学院单以才、南京线路器材厂谢波和陆桂来任副主编,南京信息职业技术学院李一民任主审。参加本书编写的还有南京信息职业技术学院丁友生、张颖利和马云鹏,宝钢集团梅山冶金公司裴新华,以及南京线路器材厂房小明。全书由任长春统稿。在本书的编写过程中还得到了南京工程学院章婷、南京电力金具设计研究院陈作新等的大力支持和帮助,在此深表感谢。由于本书摘录了最新的相关国家、行业标准及相关技术参数,因此本书可作为高等职业技术学院的教材,也可作为相关工程技术人员、管理人员、操作人员的参考书及培训教材。本书在编写过程中,参考了国内外公开出版的同类书籍并引用了部分资料,在此向有关作者和单位表示诚挚的感谢。由于编者水平有限,书中难免有疏漏和不当之处,恳请广大读者批评指正。 编 者 目 录 绪论 机械零件概述 机械制造技术现状及发展趋势 本课程的性质、任务及学习方法 项目一 改变材料性能的方法 任务1 金属材料的性能 5 力学性能 5 刚度及强度 6 塑性 8 硬度 9 冲击韧度 13 疲劳强度 14 磨损 15 物理与化学性能 15 工艺性能 16任务2 金属材料的结构 17 金属的晶体结构 17 晶体结构的基础知识 17 典型金属晶格 18 金属实际的晶体结构及缺陷 19 金属的结晶 20 金属结晶的概念 20 纯金属的结晶过程 21 金属结晶与晶粒大小 22 合金的晶体结构 22 合金的基本概念 22 合金的组织结构 23 合金的结晶及相图 24 二元合金相图的建立 24 二元合金相图的分析 25 铁碳合金相图 28 铁碳合金基本组织 28 铁碳合金相图 29 铁碳合金相图的应用 34 含碳量对铁碳合金组织和力学性能的影响规律 34 铁碳相图的应用 35任务3 钢的热处理 36 钢的热处理的基本概念 36 钢的热处理定义 36 钢的热处理工艺曲线 37 钢在加热时的转变 37 钢在冷却时的转变 40 钢的普通热处理 45 钢的退火 45 钢的正火 47 钢的淬火 48 钢的回火 51 钢的调质处理 52 钢的表面热处理 53 钢的表面淬火 53 钢的表面化学热处理 54 热处理新技术 56 真空热处理 56 可控气氛热处理 57 形变热处理 57 化学气相沉积 57 激光热处理 58 电子束表面淬火 58任务4 金属的塑性变形与强化 58 金属的塑性变形 58 单晶体金属的塑性变形 58 多晶体金属的塑性变形 59 晶粒大小对金属力学性能的影响 59 合金的塑性变形 59 加工硬化 60 回复与再结晶 60 回复 61 再结晶 61 结晶后的晶粒长大 62复习思考题 项目二 机械零件材料的选用 任务1 工业用钢 63 钢内元素对钢性能的影响 63 钢内杂质元素对钢性能的影响 63 合金元素对钢性能的影响 64 钢的分类和编号 65 钢的分类 65 钢的编号 65 结构钢 67 一般工程结构钢 67 优质结构钢 69 工具钢 76 刃具钢 77 模具钢 80 量具钢 88 特殊性能钢 88 不锈钢 89 耐热钢 90 耐磨钢 90任务2 铸铁 91 铸铁的石墨化 91 石墨化过程 91 影响石墨化的因素 92 铸铁的性能特点 92 常用铸铁 92 铸铁牌号表示方法 93 灰铸铁 94 可锻铸铁 95 球墨铸铁 96 蠕墨铸铁 97 特殊性能铸铁 98任务3 有色金属及粉末冶金材料 99 铝及铝合金 99 工业纯铝 99 铝合金 100 铜及铜合金 101 纯铜 101 铜合金 102 钛及钛合金 103 纯钛 104 钛合金 104 镁及镁合金 105 纯镁 105 镁合金 105 滑动轴承合金 106 滑动轴承合金的特点 106 滑动轴承合金的分类 106 粉末冶金材料 108 粉末冶金及其特点 108 常用粉末冶金材料 109任务4 非金属材料 111 高分子材料 111 工程塑料 111 橡胶 112 陶瓷材料 113 陶瓷的性能 113 常用陶瓷材料及其应用 113 复合材料 114 复合材料的组成和分类 114 常用复合材料的性能特点和应用 114任务5 机械零件的失效与材料选用的一般原则 115 机械零件的失效 115 失效的基本概念 116 零件失效的主要形式 116 零件失效的原因 116 机械零件材料选用的一般原则 117 使用性能 117 工艺性能 118 经济性 119复习思考题 项目三 毛坯成型方式的选择 任务1 毛坯成型方式概述 120 机械零件常用毛坯的种类 120 毛坯成型方式选择的依据 122 毛坯形状及尺寸设计 123 毛坯的质量检验 123任务2 毛坯成型方式—铸造 125 概述 125 砂型铸造 126 砂型铸造的特点 126 砂型铸造生产过程 126 特种铸造 130 金属型铸造 131 压力铸造 132 熔模铸造 134 离心铸造 135 低压铸造 135 铸件的常见缺陷 136任务3 毛坯成型方式—锻压 137 概述 137 锻造 139 自由锻 140 模锻 141 冲压 142 冲压的基本工序 143 冲模 144 其他锻压成型方法 145 轧锻 145 挤压 146 拉拔 147 锻压件的常见缺陷 147 锻造件的常见缺陷 147 冲压件的常见缺陷 148任务4 毛坯成型方式—焊接 148 概述 148 常用焊接方法 149 手工电弧焊 149 CO2保护焊 151 氩气保护焊 152 埋弧焊 153 电渣焊 154 压力电阻焊 155 钎焊 156 气焊 157 激光焊接 157 焊接的常见缺陷 157复习思考题 项目四 普通机械加工工艺及加工设备的选择 任务1 金属切削机床及切削加工概述 159 金属切削机床的分类 159 金属切削机床的型号编制方法 160 切削刀具 162 刀具材料应具备的性能 162 常用刀具材料 162 切削液 164 切削液的作用 164 常用切削液的种类 164 切削液的选用 165任务2 车床及车削加工 165 车床 165 车削加工 167 车刀 169 车床附件及零件安装 169任务3 铣床及铣削加工 173 铣床 173 铣削加工 175 铣削的特点 175 铣削方式 176 铣刀 177 铣床附件及零件装夹 179任务4 钻床及钻削加工 180 钻床 180 钻削加工 182 钻孔 182 扩孔 183 铰孔 183 攻螺纹 184 锪孔 184 钻头及铰刀 184 钻头 184 铰刀 186 钻床附件及零件装夹 187任务5 磨床及磨削加工 187 磨床 187 磨削工艺 191 磨削原理 191 外圆磨削 192 内圆磨削 193 平面磨削 193 无心磨削 194 精密磨削及光整加工 195 高精度磨削 195 超精加工 195 研磨 196 珩磨 197 抛光 197任务6 镗床及镗削加工 198 镗床 198 镗削加工 199 镗削的特点 199 镗孔 200 镗刀 201任务7 刨床、插床、拉床及刨削、插削、拉削加工 203 刨床及刨削 203 刨床 203 刨削加工 204 插床及插削 206 插床 206 插削加工 207 拉床及拉削 207 拉床 207 拉削加工 208任务8 齿轮和螺纹加工 209 齿轮加工 209 齿形加工方法 209 齿轮加工机床及加工特点 211 螺纹加工 214 螺纹加工方法选择 214 螺纹加工方法 215任务9 数控机床及数控加工 217 数控机床的工作原理 217 数控机床的分类 218 数控加工机床的编程 219 数控加工的工艺特点及应用 220复习思考题 项目五 特种加工设备及加工方法的选择 任务1 特种加工概述 222 特种加工的产生及发展 222 特种加工的特点 223 特种加工的分类 223任务2 电火花加工 224 电火花加工概述 224 电火花加工的基本原理 224 电火花加工的分类 225 电火花成型加工 225 电火花成型加工的工作原理 225 电火花成型加工的特点 225 电火花成型加工机床 226 电火花成型加工方法 227 电火花线切割加工 228 电火花线切割加工的工作原理 228 电火花线切割的加工特点 229 电火花线切割加工的机床 229 电火花线切割加工的编程 230 电火花高速穿孔加工 230 电火花高速穿孔加工的工作原理 230 电火花高速穿孔加工的特点及应用 231任务3 电化学加工 231 电解加工 232 电解加工的基本原理 232 电解加工的特点 232 电解加工的应用 233 电解磨削 233 电解磨削的基本原理 233 电解磨削的特点 234 电解磨削的应用 234 电铸加工 234 电铸加工的基本原理 234 电铸加工的特点 235 电铸加工的应用 235 涂镀加工 236 涂镀加工的基本原理 236 涂镀加工的特点 236 涂镀加工的应用 236任务4 超声波加工 237 超声波加工的基本原理 237 超声波加工的特点 238 超声波加工的应用 238任务5 高能束加工 238 激光加工 238 激光加工的基本原理 238 激光加工的特点 239 激光加工的应用 239 电子束加工 239 电子束加工的基本原理 239 电子束加工的特点 240 电子束加工的应用 240 离子束加工 240 离子束加工的基本原理 240 离子束加工的特点 241 离子束加工的应用 241复习思考题 项目六 机械零件加工工艺基础 任务1 机械零件加工工艺规程的制订 243 基本概念 243 机械的生产过程和工艺过程 243 机械加工工艺过程的组成 244 生产纲领、生产类型及生产组织形式 246 机械加工工艺规程 248 机械加工工艺规程的作用 248 工艺规程制订的原则 248 制订工艺规程的原始资料 249 制订工艺规程的步骤 249 机械加工工艺文件的格式 249 零件的工艺分析 250 分析研究产品的零件图和装配图 250 零件的结构工艺性分析 250 技术要求分析 255 定位及定位基准的选择 256 基准的概念及其分类 256 工件定位的概念 257 工件定位方法 258 定位的基本原理 258 定位基准选择 260 工艺路线的拟订 263 加工方法的选择 263 加工顺序的确定 267 加工余量的确定 270 加工余量的概念 270 影响加工余量的因素 272 确定加工余量的方法 273 工序尺寸及其公差的确定 273 工艺基准和设计基准重合时工序尺寸及公差的确定 273 工艺尺寸链 275 工艺基准与设计基准不重合时 工序尺寸及其公差的确定 279 机床、工艺装备等的选择 286 机床的选择 286 工艺装备的选择 286 切削用量与时间定额的确定 287任务2 机械加工精度 287 概述 287 机械加工精度的概念 287 获得加工精度的方法 288 影响加工精度的原始误差 289任务3 机械加工的表面质量 290 概述 290 机械加工表面质量对机器使用性能和使用寿命的影响 291任务4 机械加工中的振动 292 机械加工中的强迫振动及其控制 293 强迫振动的主要特点 293 减小强迫振动的措施和途径 293 机械加工中的自激振动及其控制 294 自激振动的主要特点 294 控制自激振动的措施和途径 294复习思考题 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 任务1 轴类零件加工工艺 298 概述 298 轴类零件的功用与结构特点 298 轴类零件的技术要求 299 轴类零件的材料和毛坯 299 轴类零件的预加工 300 轴类零件的热处理 300 轴类零件的一般加工方法 301 轴类零件外圆表面的车削加工 301 轴类零件外圆表面的磨削加工 302 轴类零件的单键槽、花键及螺纹加工 302 轴类零件的装夹 303 轴类零件的加工工艺过程分析及 举例 304任务2 套筒类零件加工工艺 309 概述 309 套筒类零件的功用与结构 309 套筒类零件的技术要求 310 套筒类零件的材料与毛坯 310 套筒类零件的热处理 310 套筒类零件的一般加工方法 311 套筒类零件加工方法的选择 311 深孔加工 311 套筒类零件的装夹 311 套筒类零件的装夹方法 311 保证套筒类零件表面位置精度的方法 312 防止加工中套筒变形的措施 313 套筒类零件的加工工艺过程分析及举例 314任务3 箱体类零件加工工艺 318 概述 318 箱体类零件的功用和结构特点 318 箱体类零件的主要技术要求 318 箱体类零件的材料及毛坯 319 箱体类零件的一般加工方法 319 箱体类零件的平面加工方法 319 箱体类零件的孔系加工 320 箱体类零件加工工艺过程遵循的原则 324 箱体类零件的装夹 325 箱体类零件的装夹方法 325 箱体类零件加工的定位基准选择 327 箱体类零件的加工工艺过程分析及举例 328任务4 板类零件加工工艺 330 概述 330 板类零件的功用与结构 330 板类零件的技术要求 330 板类零件的材料与毛坯 331 板类零件的热处理 331 板类零件的一般加工方法 331 板类零件加工方法的选择 331 板类零件的装夹与定位 332 板类零件的加工工艺过程分析及举例 333复习思考题 项目八 机械产品装配工艺规程的编制 任务1 机械产品装配工艺基础 342 概述 342 装配的概念 342 装配工作的基本内容 342 装配的组织形式 343 机械产品的装配精度 344 装配精度的概念 装配尺寸链 装配方法及其选择 344任务2 机械产品装配工艺规程的制订 346 制订装配工艺规程的原则 346 制订装配工艺规程所需的原始资料 346 制订装配工艺规程的方法及步骤 347复习思考题 项目九 先进制造技术介绍 任务1 高速切削技术 350 高速切削的概念 350 高速切削的特点 350 高速切削机床简介 351 高速切切削的应用 351任务2 快速原型制造技术 351 快速原型制造的概念 351 快速原型制造的方法 352 快速原型制造技术的应用 354任务3 逆向工程技术 354 逆向工程技术的概念 354 逆向工程技术的应用范围 355任务4 成组技术 356 成组技术的概念 356 成组技术的原理及应用 356任务5 柔性制造技术 357 柔性制造技术的概念 357 柔性制造单元 357 柔性制造系统 358 柔性自动生产线 359 计算机集成制造系统 359复习思考题 参考文献 361

沉积学报

四川省地质矿产勘查开发局102厂 定额补助 四川省西昌市长安北路 机械加工、选矿设备的制造四川省地质矿产勘查开发局106地质队 定额补助 成都市温江区柳城大道西段6号 地质矿产、固体矿产、水文地质、工程地质、环境地质勘查勘探、探矿工程施工、工程测量、地质灾害治理四川省地质矿产勘查开发局108地质队 定额补助 崇州市金带街199号 为国家建设提供地矿勘查服务.

由雪莲

( 中国科学院地质与地球物理研究所)

潘云唐

( 中国科学院研究生院)

一、世界沉积学回顾篇

沉积地质学最初只有地层学,从 1800 年左右开始起步,因用标准化石来作为划分标准的生物地层学在地层的划分中应用得非常成功,所以直到 20 世纪很长一段时间,地层古生物学都统治着沉积地质学的研究[1]。

但是,实际上沉积地质学在 19 世纪晚期其主要的进展就已出现。在 1893 ~1894 年,J. Walther 出版详细阐述岩相相关律以及比较岩石学的方法的 《现代成岩作用》 三卷巨著。英国的 H. C. Sarby 和 G. Darwin 以及美国的 G. K. Gilbert 等人在更早的时候,对流水和波浪对沉积物搬运进行了定量实验,甚至使用了不同密度和黏性的流体。

Middleton 认为,沉积地质学家们长期成功而有效地使用标准化石划分地层,所以忽视了对沉积地质学其他分支的研究。R. H. Dott. Jr 认为除了上述观点,还因为定性的和描述性的研究观点几乎主宰着沉积学界,即许多问题可以通过定性的生物地层学及地质图来解决,那人们就很少研究定量的东西。

其实在 18 世纪末到 19 世纪初,Von't Hoff 就对化学沉积作用做了比较先进的实验。但是直到几十年后,沉积学家们才开始重视物理、化学原理在沉积学中的应用。

沉积地质学的起源是来自于多方面的,像地层学源于对化石形态的研究; 沉积物成分和结构的研究源于岩石学; 沉积环境的研究源于地貌学和海洋学; 沉积过程的分析源于物理学 ( 即流体运动学) 和化学。

1900 年左右,沉积岩石学开始形成,随后就出现了粒度分析法,但是直到 20 世纪 20年代,沉积学才成为一门独立的学科。如 Middleton 在 1978 年所指出,正是由美国研究委员会资助 W. H. Twenhofel 主编的 《沉积作用论文集》,以及 1926 年成立的经济古生物学家与经济矿物学家协会,最清楚地标志着沉积地质学成为一个专门的学科。

1933 年,Wadell 提出了 “沉积学” ( Sedimentology) 这个概念, 《沉积岩石学杂志》创刊。但是沉积学研究专业化在欧洲却出现较晚,1946 年在欧洲成立了国际沉积学家协会 ( IAS) 。1962 年 《沉积学》创刊,同时,英国沉积学研究专业组成立。此后,沉积学的研究在世界各地迅速地发展壮大起来[1]。

二战后,沉积学的研究有一些重大进展: Shvetsov - Kirynin 提出的原生构造控制碎屑沉积物的理论,1949 年 Pettijohn 的 《沉积岩石学》出版; 1950 年 Shepard 和 Kuenen 编写的 《海洋地质学》两本经典教材出版; 1950 年 Kuenen - Migliorini 发表了浊流沉积的论文。1948 年 Sloss 提出了不整合界线层序的概念。70 年代层序地层学最终导致了地震地层学和 “Vail 曲线”的出现和水槽实验骤增。这些都标志着 Walther 预言的比较研究方法付诸实现。

20 世纪 60 年代即有地震地层学的产生和沉积过程研究的出现,颗粒的研究也重新活跃起来。古生态学的发展,特别是通过遗迹化石补充古环境的分析,使 60 年代沉积地质学的黄金时代随深海钻探计划和板块构造理论的出现而达到顶峰。

二、中国沉积学回顾篇

在中国,早期的研究主要是包括在岩石学的研究领域之中的沉积岩石学。三大类岩石中,与岩浆岩石学及变质岩石学相比,由于它本身的理论和方法不完善,不大受地质学家的重视。从事沉积岩石学工作的人也很少[2]。

20 世纪 50 年代以前,我国的沉积岩石学研究很薄弱,只有像关于砂金、膏盐、煤及耐火材料等的调查和描述,以及对于铁、铝、磷矿床的古地理分布规律等少数的沉积岩( 物) 和沉积矿床做过少量的研究工作。

那时基本上是对野外露头进行描述,规律性的探索主要依据地层学的原理,尤其是关于古地理的解释,基本上是地层古地理或古生物古地理学。

按照刘宝珺院士的划分,将中国的沉积学发展分为 4 个阶段[2]:

( 一) 20 世纪 50 年代的奠基阶段

50 年代,随着国民经济建设的需要,能源资源如石油、天然气、煤和固体矿产如铁、锰、铝、磷等矿产地质勘探事业的迅速发展,相关沉积学的研究也大量开展起来。

但并不是从 50 年代才开始起步,其实早在很早以前,谢家荣先生就发表了 《甘肃玉门石油报告》这一初步成果,是中国地质学家对该区最早的石油勘察活动,具有重大的历史意义。

在 50 年代初,地质部建立了 6 个直属队,其中 2 个是勘查煤和沉积铁矿的。另外在全国开展的普查工作中,也规范了有关沉积岩研究工作的要求。

古地理学的研究,除了以地层学为基础外,因为沉积岩石学和沉积学的进展,许多沉积岩石学的资料也作为编制古地理图的重要依据。像 1955 年就出版了刘鸿允先生编制的《中国古地理图》,是以沉积岩石学为重要依据的,并且又是主要以地层学为基础的第一部完整的古地理图集。

50 年代,我国全面学习苏联,沉积学和沉积岩石学领域中,学校的教材以及实际工作的参考书均取自苏联学者的著作[3 ~ 12]。但是像岩石组分等值线图[13]等也借鉴欧美的观点和方法。

( 二) 20 世纪 50 年代末和 60 年代初的总结提高阶段

自 50 年代末,为了能够从成因上更好地解释古环境,有关地质人员就开始了有关岩相及环境成因标志的沉积岩石学研究,对粒度、层理、矿物成分、古生物等的环境意义有了进一步的了解。

很多单位,特别是石油地质部门广泛开展了根据这些标志而进行的岩相古地理的研究工作。在此期间,岩相旋回分析方法在含煤岩系沉积条件分析和含煤地层对比方面已被广泛采用。淡水湖泊沉积和红层的岩相分析有一些较好的成果,海相沉积方面开始注意配合古生态进行研究[2]。固体矿产方面,叶连俊[14]关于中国磷块岩特点及形成条件的分析,都有很大的影响。

50 年代末至 60 年代中期,我国沉积岩石学发展较快,实际的工作,积累了大量的资料,有可能在一些方面进行规律性的总结并提高认识。

60 年代业治铮等人发表了 《震旦纪藻碳酸盐岩石的沉积作用》[15]。1962 年由戴东林主编的 《沉积岩石学》,由曾允孚、刘宝珺等成都地质学院主编的 《沉积相及古地理教程》[16]以及刘宝珺主编的 《沉积岩研究方法》公开出版。虽然就学科本身来说,逐渐有了比较成熟和行之有效的方法,而且沉积学方面的工作也得到很大重视,但在理论上,尚未建立起学科本身的有科学逻辑的和以一定实验数据和理论推理作为基础的完整的理论体系,仍然是以直觉的观察和感性的推理作为其认识论和地球观[2]。

( 三) 20 世纪 70 年代科学的沉积学发展阶段

60 年代,国外沉积学界有几项重大突破。沉积学家引入了泥沙运动力学的理论和方法,解释了沉积构造 ( 层理、波痕) 等的形成及水动力状态,并在红层冲积物的研究方面有了重要突破。加之在 50 年代初就出现了浊流理论,认识到了除牵引流以外的另一大类的沉积作用———非牛顿流体的沉积作用。60 年代对石油储层性质研究的需要,促进了沉积成岩作用的研究,引进了物理化学的原理和方法。50 年代末至 60 年代初有关石灰岩成因分类和碳酸盐岩机械沉积的观点得到公认。60 ~70 年代板块学说的崛起也对沉积学和岩相古地理学产生重大影响,沉积学家不得不认真考虑移动的大陆和板块对沉积作用的影响。所有这些科学成就意味着建立沉积学本身理论的条件已基本成熟,沉积动力学、成岩成矿的理论,碳酸盐岩沉积的理论以及重力流的理论都可成为沉积学的理论支柱[2]。

但是,由于受 “文化大革命”的冲击,我国刚开始与国际接轨的沉积学研究遭到中断,使我国沉积学的发展推迟了若干年。

从 1971 年起,沉积岩的研究逐渐恢复。油田的地质工作者与院校教师合作,对我国东部各含油盆地进行了系统深入的研究。这个时期我国学者做了大量有意义的工作,例如,1983 年叶德胜[17]等对我国西南晚古生代沉积 - 岩相古地理的工作; 冯增昭对于华北地区岩相古地理所做的工作[18][19],及其对碳酸盐岩沉积环境和岩相古地理的研究[20];1984 年关士聪[21]等的 《中国海陆变迁海域沉积相与油气》; 吴崇筠对中国东部含油盆地的湖泊相和三角洲相的总结; 何镜宇、孟祥化等[22]关于渤海湾黄骅盆地沉积相及指相矿物的研究; 同济大学严钦尚、项立嵩等[23][24]对长江口和现代海岸以及一些第三纪 ( 古、新近纪) 盆地做的大量工作; 曾允孚[25]关于我国西南古生代与中生代碳酸盐相、生物礁的研究; 刘宝珺关于云南红层冲积相及金属矿床的岩相控制的研究。叶连俊和孙枢[26][27]涉及从震旦纪到现代的各种岩相以及一些重要沉积矿产的形成条件的问题的研究。60 年代沉积盐类矿床作为国家重点开展研究,云南地矿局找到我国第一个钾盐矿床,袁见齐最早提出成钾理论[28][29]。

( 四) 20 世纪 80 年代之后的走向全球阶段

1979 年成立了中国矿物岩石地球化学学会沉积学 ( 分) 会,中国地质学会成立了沉积地质专业委员会,地质矿产部成立了全国性的岩相古地理研究与编图工作协作组。1982年我国首次组团参加了在加拿大召开的第 11 届国际沉积学大会,展示了我国的研究成果,会上叶连俊当选为国际沉积学家协会理事。此后,我国又有业治铮、孙枢、刘宝珺、李任伟先后在国际沉积学家协会、国际地科联沉积委员会、全球沉积地质委员会中任理事及委员等重要职务,说明我国的沉积学研究已与国际接轨,并参与了国际这一学术领域的重要发展与决策事项。《沉积学报》于 1982 年创刊,《岩相古地理》于 1981 年创刊,对于推动我国沉积学和岩相古地理学的发展起了积极的作用。80 年代以来,每 4 年一届的全国沉积学与岩相古地理学术会议团结了全国的沉积学工作者,每次会议均有三四百名代表与会,受到全国地质工作者的支持。我国还先后在北京和成都举办了国际沉积学会议的地区性国际会议,即国际沉积矿产学术会议及国际沉积学数据库讨论会,也有较好的影响[2]。

70 年代末以来,层序地层学、事件地质学等的出现,新灾变论的崛起,以及板块运动对沉积作用及古地理演化的深刻影响,给予沉积学和岩相古地理的研究以巨大推动作用。王鸿祯等 1985 年出版的 《中国古地理图集》[30]是我国新一代古地理研究的代表著作。1994 年刘宝珺、许效松[31]等编著的 《中国南方岩相古地理图集 ( 震旦纪—三叠纪) 》,1985 年出版的由刘宝珺、曾允孚主编的 《岩相古地理基础和工作方法》[32],都是有影响的著作。

80 ~ 90 年代,我国的沉积学有了飞跃的发展,已建立了完善而系统的理论,而且无论在理论上和方法上都与国际接轨,众多的成果分布于沉积学的各个研究领域,研究成果多是当代学科的热点和前沿问题,而且成果与实际相结合,解决了资源的许多重大问题,研究成果体现出中国特色,高水平的专著、论文大量出现,研究队伍日益成熟。我国的沉积学以前所未有的高速度发展起来。

当今,地质科学的发展、石油天然气和矿产资源的勘查和开发,以及水资源的开发,均对沉积学提出了许多科学问题,像孙枢先生[33]提出在陆相沉积、碳酸盐沉积、近岸和浅海硅质碎屑沉积、深海沉积等方面还有很多有意义的工作要做; 在沉积盆地和层序地层学、古气候与沉积作用、前寒武纪沉积、人类生存环境的沉积学研究、区域沉积学和全球沉积学等都是有意义的方向,所有维持生命和人类活动的地球表层的环境问题研究也正在成为沉积学研究的重要组成部分。

这篇论文的完成首先要感谢我的导师———中国科学院地质与地球物理研究所的朱井泉研究员,要感谢在中国科学院研究生院为我们讲 “古生态学”和 “地质科学史”课程的潘云唐教授,以及我的同学们,是他们的鼓励、支持、指导和帮助,本文才得以完成。

参 考 文 献

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[3] M C 什维佐夫著 . 朱星垣,汤臣建,夏卫华,阮日华等译,宁奇生,吴树仁审校 . 沉积岩石学 ( 上册) . 北京:地质出版社,1954,1 ~338

[4] M C 什维佐夫著 . 北京地质学院岩石教研室译,张伯声审校,吴树仁复校 . 沉积岩石学 ( 下册) . 北京: 地质出版社,1955,1 ~250

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[10] Л B 鲁欣著 . 杨士儒,赵经中,李颐等译,徐志平,邱国颖校,叶连俊审 . 沉积岩石学原理 ( 下册) . 北京: 地质出版社,1956,1 ~276

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[12] Л В 鲁欣主编,李泰明,阮日华译,冯增昭,黄醒汉,韩德馨校 . 沉积岩石学手册 ( 下册) . 北京: 中国工业出版社,1964,1 ~371

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[19] 冯增昭 . 华北早奥陶世岩相古地理新探 . 地质科学,1979,( 4) : 302 ~313

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[22] 何镜宇,孟祥化主编 . 沉积岩和沉积相模式及建造 . 北京: 地质出版社,1987,1 ~435

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[24] 严钦尚,项立嵩,张国栋,王慧中,吴邦毓,董荣鑫 . 舟山普陀岛现代海岸带沉积 . 地质学报,1981,55 ( 3) :205 ~ 215

[25] 曾允孚,李南豪 . 我国主要碳酸盐岩油气储集岩的特征 . 成都地质学院学报,1982,( 3) : 1 ~14

[26] 叶连俊,孙枢,李继亮 . 中国的沉积学进展与展望 . 矿物岩石地球化学通讯,1988,( 2) : 77 ~80

[27] 孙枢,陈其英,陈开会 . 川西磷酸岩 . 地质科学,1973,( 3) : 196 ~216

[28] 袁见齐 . 盐池概况 . 盐务月报,1946,( 5) : 1 ~2

[29] 袁见齐编 . 钾肥和钾盐矿床 . 北京: 燃料化学工业出版社,1975,1 ~131

[30] 王鸿祯主编 . 中国古地理图集 . 北京: 地图出版社,1985,1 ~281

[31] 刘宝珺 . 中国南方岩相古地理图集 . 北京: 科学出版社,1995,1 ~188

[32] 刘宝珺,曾允孚主编 . 岩相古地理基础和工作方法 . 北京: 地质出版社,1985,1 ~531

[33] 孙枢 . 中国沉积学的今后发展: 若干思考与建议 . 地学前缘,2005,12 ( 2) : 3 ~10

1. 岩石学报2. 中国科学.D辑,地球科学3. 地质论评4.地学前缘 5. 地质学报6. 地球化学7. 地球科学8.矿床地质 9. 沉积学报 10. 地质科学11. 中国地质12.地球学报13. 现代地质14. 高校地质学报 15. 吉林大学学报.地球科学版16. 第四纪研究 17.地质通报18.岩石矿物学杂志 19. 地质与勘探20. 矿物学报 21. 地层学杂志 22. 地质科技情报23. 大地构造与成矿学24. 水文地质工程地质25.矿物岩石地球化学通报 26. 矿物岩石27.物探与化探28.古地理学报29.新疆地质30.地球与环境

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沉积相研究本科论文

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沉积学报论文格式

1 四川江油马角坝地区船山组核形石基本特征及其环境意义2 中国豫西寒武系馒头组叠层石的沉积特征及其古环境意义3 黔北地区下寒武统底部黑色页岩沉积环境条件与源区构造背景分析4 南海晚中新世—上新世红河沉积体系研究5 不同成岩期泥质岩非构造裂缝发育规律、形成机理及其地质意义6 南海东北陆坡烟囱状冷泉碳酸盐岩生长剖面的碳、氧同位素特征与生长模式7 涠西南凹陷A井区古近系流沙港组一段砂体沉积特征及分布规律8 松辽盆地东南缘层序地层与沉积体系配置及演化——以梨树断陷西北部营城组地层为例9 鄂尔多斯盆地延长组长9砂体的垂向结构及主控因素分析10 塔里木盆地寒武系与蒸发岩相关的白云岩储层特征及主控因素11 陆源沉积岩物源分析研究进展与发展趋势12 南黄海柱状沉积物中烃类化合物的地球化学特征及其对沉积环境的指示13 台湾海峡表层沉积物中黏土矿物特征及物质来源14 珠江口及琼东北海区元素地球化学特征及物质来源 15 西宁和贵德盆地新生代沉积物重矿物变化对构造活动的响应

不同沉积微相致密储层的成岩响应及其控储机理

——以鄂尔多斯盆地西部延长组为例

王乾右1,2,3,杨威1,2,葛云锦4,宋岩1,2,姜振学1,2,罗群1,2,左如斯5,李耀华6,刘聃7,张帆1,2,王耀华1,2,鲁 健康 1,2

1. 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京 102249

2. 中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院,北京102249

3. 利物浦大学地球,海洋与生态科学系,英国利物浦 L693GP

4. 陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,西安 710075

5. 同济大学海洋地质国家重点实验室,上海 200092

6. 中国地质调查局油气资源调查中心,北京 100083

7. 中国地质科学院勘探技术研究所,河北廊坊 065000

导读

构造、沉积、成岩三大作用是储层质量的主要控制因素,而沉积相带对储层具有最原始的影响。笔者通过岩心、薄片、测井、孔渗等资料,识别出了研究区目的层段8类沉积微相,刻画了不同微相在成岩作用、储层物性和孔隙结构方面的差异,并运用相关系数对不同微相致密储层的孔隙进行综合分类评价。该研究结果不仅丰富了非常规油气沉积学的理论内涵,还为致密油气的预测和评价提供了依据。

沉积微相是影响陆相致密储层发育最宏观、最原始的地质因素:不同沉积微相在沉积期具有不同的水体能量和孔隙流体性质(pH和Eh),形成的沉积物在原始沉积组构、岩相组合和粒度分布等方面均有差异,并进一步控制了储层的质量演化。

为解释致密储层成岩作用对原始沉积环境和沉积微相的响应特征,明确不同沉积体系控制下致密储层成岩蚀变类型及其造成的储集空间特征差异,对鄂尔多斯盆地延长组长8—长6段三角洲前缘—湖相致密储层为对象展开研究。通过岩心、薄片、测井、孔隙度和渗透率、扫描电镜、X射线衍射矿物分析,微米CT和压汞资料,识别了目的层段水下分流河道、水下分流间湾、河口坝、席状砂、滩坝、浅湖泥、半深湖泥和浊积扇8类沉积微相,刻画了不同沉积微相在成岩作用、储层物性和孔隙结构方面的差异。

研究结果显示,不同沉积微相储层的成岩响应不同,储层质量差异较大。受沉积水动力、沉积物组成、粒度、分选等原始沉积条件和沉积组构的影响,不同微相储层的压实、溶蚀、自生绿泥石和伊利石胶结作用差异明显,但高岭石和硅质胶结差异不大。

水下分流间湾、浅湖泥和半深湖泥储层中粘土和云母等塑性矿物组分含量高(平均粘土矿物含量可达36%~50%),能促进由颗粒滑移和旋转导致的机械颗粒重新排列和颗粒在缝合线处的溶解,增强了储层的延展性,因此受机械和化学压实的影响更大。受表生成岩阶段大气水渗滤作用,以及中成岩阶段生烃作用的影响,河口坝和席状砂储层在大气水和有机酸的侵入下被大量溶解,形成溶蚀孔。而沉积于滨浅湖环境的滩坝砂体,垂向为频繁的砂泥互层,受泥质含量和湖流侵入的影响,发育明显的铁方解石胶结。

镜下观察表明( 图1 ),自生绿泥石和伊利石胶结物产状特征具有明显的沉积微相分带性。在强水动力形成的均质、细粒、分选较好的水下分流河道和河口坝微相中,绿泥石和伊利石以颗粒包膜形态产出,粒间孔体积大,平均孔隙度为,平均渗透率为 mD。在水体较深,分选差的浅湖泥和半深湖泥微相中,绿泥石以孔隙充填形态产出,粒间孔体积小,平均孔隙度为,平均渗透率为 mD。这种粘土胶结物产状的差异,导致了不同沉积微相储层孔隙结构特征和储层质量的差异。

图1 鄂尔多斯盆地西南部延长组长8—长6段不同沉积微相储层的典型成岩作用及其镜下特征

(a)长6段水下分流河道,1 m,石英颗粒破裂,发育绿泥石颗粒包膜和残余粒间孔,孔隙度,渗透率 mD;(b)长6段水下分流河道,1 m,压实作用下云母弯曲变形,孔隙度,渗透率 mD;(c)长6段水下分流河道,2 m,碎屑颗粒定向排列;(d)长6段水下分流河道,1 774 m,高岭石胶结物,孔隙度,渗透率 mD;(e)水下分流间湾,2 m,石英次生加大;(f)长6段水下分流间湾,1 m,假杂基和微裂缝;(g)长7段水下分流间湾,2 m,收缩缝;(h)长6段,河口坝,1 m,长石粒内溶孔,孔隙度,渗透率 mD;(i)长6段席状砂1 m,孔隙度,渗透率 mD,长石铸模孔;(j)长6段滩坝,1 m,孔隙度,渗透率 mD,铁方解石胶结物;(k)长6段浅湖泥, m,孔隙度,渗透率 mD,方解石和伊利石充填孔隙;(l)半深湖泥2 m,孔隙度,渗透率 mD,伊利石充填孔隙

研究分别建立了致密储层孔隙连通性系数E和孔隙结构评价系数A,并将长8—长6段储层孔隙结构分为三类,对不同沉积微相致密储层的孔隙发育进行综合分类评价。水下分流河道和河口坝储层质量最好,席状砂、滩坝和浊积扇次之,浅湖泥和半深湖泥最差。水下分流间湾储层非均质性强,岩性和物性差异大,少部分样品孔隙结构好,具有较好的储集能力。

研究结果为致密储层成岩蚀变的相控作用研究提供了示例,有助于明确有利储层的发育机制,并为致密油气甜点区(段)预测和资源评价提供依据。同时研究能进一步细化致密储层的成因类型,以便于进一步研究陆相致密储层的沉积机理、微观特征和演化模式,从而丰富和发展非常规油气沉积学的理论内涵。

论文相关信息

第一作者: 王乾右硕士,主要从事油气储层地质研究,E-mail:

基金项目: 中国石油大学(北京)优秀青年学者科研启动基金项目(2462020QNXZ004);国家 科技 重大专项(2016ZX05034001-005,2017ZX05035002-007);国家留学基金(202009110097)

DOI:

引用格式: 王乾右,杨威,葛云锦,宋岩,姜振学,罗群,左如斯,李耀华,刘聃,张帆,王耀华,鲁 健康 .不同沉积微相致密储层的成岩响应及其控储机理——以鄂尔多斯盆地西部延长组为例[J/OL].沉积学报:1-29[2020-12-09].

沉积学、沉积矿产、地球化学以及相关分支学科、交叉学科的基础和应用基础研究的创新性研究成果和高水平论文

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