藍(lán)寶石動態(tài)腐蝕行為及機(jī)理.pdf

1、本文在280℃、290℃、300℃和310℃的KOH熔體中對藍(lán)寶石晶體A-{1120}、C-{0001}及 M-{1100}晶面進(jìn)行腐蝕，采用原子力顯微鏡、光學(xué)顯微鏡和激光共聚焦顯微鏡對腐蝕后藍(lán)寶石各晶面表面微觀形貌、位錯蝕坑和空腔形貌進(jìn)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(guān)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(zhuǎn)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(kuò)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(jié)構(gòu)，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(yīng)關(guān)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(lán)寶石 A、M、C面原子結(jié)構(gòu)的分析表明其位錯腐蝕坑形貌演變過程與相應(yīng)晶面內(nèi)原子結(jié)構(gòu)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(lán)寶石A面上空腔邊緣腐蝕速度明顯高于內(nèi)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(nèi)部腔體逐漸演變?yōu)榱庑?，同時空腔內(nèi)壁

4、逐步出現(xiàn)大量腐蝕臺階，形成小面化空腔內(nèi)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呅危涨坏撞坑蓤A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?，空腔鑲嵌在心形腐蝕坑中，空腔外觀形貌由六邊形演變?yōu)榘诉呅危涨粌?nèi)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(lán)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(guān)系為，tV(C)<