藍寶石動態(tài)腐蝕行為及機理.pdf

1、本文在280℃、290℃、300℃和310℃的KOH熔體中對藍寶石晶體A-{1120}、C-{0001}及 M-{1100}晶面進行腐蝕，采用原子力顯微鏡、光學顯微鏡和激光共聚焦顯微鏡對腐蝕后藍寶石各晶面表面微觀形貌、位錯蝕坑和空腔形貌進行觀測，研究了腐蝕形貌、表面粗糙度、腐蝕速度隨腐蝕時間和溫度的變化關系。
　　原子力顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，隨著腐蝕時間的增加，A、M面腐蝕界面逐漸從粗糙界面向光滑界面發(fā)生轉變，表面粗糙度(Ra)經(jīng)歷了先

2、增大、再減小、最后趨于穩(wěn)定的過程，因此A、M面的腐蝕過程可近似看成是表面拋光過程； C面的腐蝕過程為腐蝕坑的成核和腐蝕臺階的擴展過程，臺階平行于[1120]晶向，且在臺階上逐漸出現(xiàn)了成直線排列的三角錐腔結構，表面粗糙度經(jīng)歷了增大、減小、穩(wěn)定、迅速增加、穩(wěn)定的變化過程。各晶面表面粗糙度的變化與表面形貌的演變存在對應關系。
　　激光共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)A面上菱形位錯腐蝕坑、M面上四方錐狀位錯腐蝕坑外觀形貌受腐蝕時間影響較小，但腐蝕坑尺

3、寸隨腐蝕時間延長逐漸增大，腐蝕坑底部逐漸變得光滑平坦；由于六邊形腐蝕坑長邊腐蝕速度大于短邊腐蝕速度，C面上位錯腐蝕坑宏觀形貌從長短邊相間的六邊形逐漸演變?yōu)檎切?。對藍寶石 A、M、C面原子結構的分析表明其位錯腐蝕坑形貌演變過程與相應晶面內原子結構聯(lián)系緊密。
　　各晶面上空腔腐蝕形貌動態(tài)演變的分析表明藍寶石A面上空腔邊緣腐蝕速度明顯高于內壁腐蝕速度，造成邊緣形貌隨腐蝕時間增加逐漸演變?yōu)榱~形，而內部腔體逐漸演變?yōu)榱庑?，同時空腔內壁

4、逐步出現(xiàn)大量腐蝕臺階，形成小面化空腔內壁，空腔底部逐漸演變?yōu)橐?guī)則矩形；C面上空腔外觀形貌由圓形演變?yōu)榱呅?，空腔底部由圓形向長短邊相間的六邊形發(fā)展，且在底部出現(xiàn)了腐蝕臺階和三角形位錯腐蝕坑；M面上空腔腐蝕坑形貌逐漸演變?yōu)樾男危涨昏偳对谛男胃g坑中，空腔外觀形貌由六邊形演變?yōu)榘诉呅?，空腔內壁逐漸晶面化，空腔底部逐漸呈現(xiàn)出規(guī)則矩形。
　　在同一腐蝕溫度下，藍寶石在A、C和M面上位錯腐蝕坑、空腔腐蝕坑腐蝕速度大小關系為，tV(C)<