拉丝成品模用生长型多晶金刚石

人造多晶金刚石是研制大颗粒人造金刚石的一种重要途径,它制作方便,易于直接成型.目前在高温高压下有两种研制方法:一是由石墨合成金刚石,再由金刚石微粉烧结成多晶金刚石,即烧结型多晶金刚石(也称烧结型聚晶);另一就是由石墨直接一次生长成多晶金刚石,即生长型多晶金刚石(也称生长型聚晶). 人造多晶金刚石已在机械、地质、冶金、石油工业中广泛应用.近几年在电线、电缆行业中,也开始以人造金刚石拉丝模代替天然金刚石拉丝模和硬质合金模。天然金刚石模价格贵,资源少.硬质合金模耐磨性差,使用寿命短.所以,人造多晶金刚石拉丝模有着广阔的应…     

金刚石材料的ESR研究

用ESR方法对照研究了中国出产的五颗天然金刚石单晶,四颗人造金刚石单晶和两个化学沉积金刚石膜(CVD)等固体材料.发现I_b型天然金刚石中有四种a_N各向异性的N-中心自由基和一种C-中心自由基;而I_aB3型的未配对电子定域在N3型杂质中心的π^*反键轨道上;I_b型人造金刚石含有少量Ni,Fe等顺磁元素造成ESR线增宽,仅可观察到二重或三重裂分;在不同金刚石膜中.c-中心自由基的浓度可以相差很大.而低浓度的N-中心自由基的浓度相对变化较小;所观察到的C-中心自由基的两个卫星峰(a_H=7.2×10^-4T)是金刚石膜中¹H存在的直接证据.结果表明ESR方法是金刚石及类金刚石材料的一种快捷而有效的表征方法.     

高压熔渗生长法制备金刚石聚晶中碳的转化机制研究

在6 GPa和1500 ℃的压力和温度范围内, 利用高压熔渗生长法制备了纯金刚石聚晶, 深入研究了高温高压下金刚石聚晶生长过程中碳的转化机制. 利用光学显微镜、X-射线衍射、场发射扫描电子显微镜检测, 发现在熔渗过程中金刚石层出现了石墨化现象, 在烧结过程中金刚石颗粒表面形貌发生了变化. 根据实验现象分析, 在制备过程中存在三种碳的转化机制: 1)金属熔渗阶段金刚石颗粒表面石墨化产生石墨; 2)产生的石墨在烧结阶段很快转变为填充空隙的金刚石碳; 3)金刚石直接溶解在金属溶液中, 以金刚石形式在颗粒间析出, 填充空隙. 本文研究碳的转化机制为在高温高压金属溶剂法合成金刚石的条件下(6 GPa和1500 ℃的压力和温度范围内)工业批量化制备无添加剂、无空隙的纯金刚石聚晶提供了重要的理论指导.     

人造金刚石生长速率的探讨

《在有金属或合金参与下人造金刚石形成机理的探讨》[1]一文中,阐述了非金刚石型碳转变成金刚石的历程──在有金属或合金作用下金刚石成核和长大的本质.本文着重探讨人造金刚石晶体的生长速率问题.所用碳素材料为石墨. 人造金刚石成核后的长大过程是一个复杂的过程,可以视为在各向异性的基体上在最有利的条件下所发生的个别过程的总和. 我们在用Ni-MnB合金作催溶剂的试验研究中,测量了合成条件下金刚石晶体的尺寸,通过图解,计算出了在这一条件下石墨转变成金刚石的活化能和活化体积,并且确定了金刚石生长速率与压力、温度的关系. 试验分…     

第一性原理研究bct-C4碳材料的强度性质

本文采用第一性原理方法,分析了bct-C4碳材料的力学性质,尤其是抗压强度性质,并在研究中分析了在压缩过程中bct-C4碳的 键长随压缩应变的变化规律.计算结果表明, bct-C4碳材料不仅具有优秀的弹性性质和硬度性质,也具有优秀的强度特性, 其沿[100]晶向的抗压强度高于金刚石6.9%.本文的工作表明, bct-C4碳是一种高强度的碳同素异形体, 可以用于压缩包括金刚石在内的各种物质,并可用于研究物质在高压下的结构变化以及力、电学等性质. 同时,作为一范例,本文研究同样可以为寻找力学性质超越金刚石的物质提供参照.     

拉丝成品模用生长型多晶金刚石

天然多晶金刚石极其稀少,而人造大颗粒单晶金刚石的制备又很困难.这样,研制人造多晶金刚石就成为人们研制大颗粒人造金刚石的重要途径.与制备人造大颗粒单晶金刚石比较,人造多晶金刚石的制作工艺简单,易于成型,成本低.目前,在超高压、高温下研制人造多晶金刚石有两种方法:一种是由石墨加金属触媒合成出金刚石微粉,再由金刚石微粉加金属粘结剂烧结成多晶金刚石块.这种方法称为烧结法;另一种是石墨在触媒金属的作用下,一次快速生长成多晶金刚石,这种方法称为生长法.从表面上看生长法不需要经过两次高温、高压过程.但由于需要完成由石墨到金刚…     

一氧化碳合成金刚石薄膜的形貌和结构分析

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术，采用偏压增加成核(BEN)、两步生长的方法在一氧化碳(CO)和氢气(H₂)的环境下制备了金刚石薄膜. 利用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱仪和透射电子显微镜(TEM)对金刚石薄膜的形貌和结构进行了分析. 研究发现金刚石晶粒在第一步成核及生长的过程中产生了层错和孪晶，而在第二步的生长过程中产生的层错和孪晶很少，最终形成的金刚石晶粒外表面比较光滑，包含有近五次对称或者平行的片状的孪晶，并可以观察到少量的位错. 而在样品的边缘由于等离子体的不均匀产生了比样品中心成核密度低的区域. 在这个区域中，发现了一个新的非金刚石的碳结构.     

高温高压下石墨变金刚石的结构转化几率

一、引 言 对于石墨变金刚石的机理的研究,目前有许多学说和物理模型.本文采用直接转化模型,并用量子力学原理和量子统计方法探讨石墨变金刚石的转化率问题.本文不是把晶体结构机械地看作为由一个个不动的质点(原子)构成的点阵,也不是机械地把晶体的结构相变看成是这个点阵的整体的压缩和错动,而是把晶格上的原子看作为在平衡位置上量子化的振动,结构的转化是统计性的. 二、石墨和金刚石晶体结构的异同及 相互转化的模型 自然界中有两种石墨。ABCA型和ABA型,如图1所示. 石墨变金刚石的结构转化见图2. 比较两种石墨的晶体结构和金刚石的晶…     

甲烷-氢混合气相生长金刚石薄膜

目前,金刚石的合成主要是以石墨为原料,采用高温高压法合成金刚石小颗粒.尽管从五十年代起,许多研究工作者以碳氢化合物为原料想在低气压下合成金刚石薄膜.但一直到七十年代初,S.Aissenbera[1]和C·Weissma-netl[2]等才用离子淀积法生长出了类金刚石薄膜(即膜的大部分为非晶碳结构). 八十年代以来,B.V.Spitsyn[3]提出的化学输运法,S.Matsumoto[4]提出的热丝化学气相淀积(CVD)法,Mutsukazu Kamo[5]等提出的微波等离子体CVD法和A.Sawabe[6]提出的电子促进CVD法,都是以碳氢化合物为原料,混合大量氢气,才生长出真正的金刚石颗粒和薄膜.…     

国产六面顶压机多晶种法合成宝石级金刚石单晶

对国产六面顶压机平台下使用多晶种法合成宝石级金刚石单晶进行了系统的研究. 通过合理调整温度梯度法的合成腔体组装, 采用多晶种法, 探索多晶种法金刚石合成的压力和温度区间, 在单个合成腔体内放置3–5颗金刚石晶种, 成功合成出多颗(3–5)优质Ib型宝石级金刚石单晶. 多颗晶种的引入, 单次实验合成的多个金刚石晶体晶形及品质一致; 同时, 晶体的整体生长速度也有明显的增大. 多晶种法金刚石单晶合成的研究, 可以有效地利用腔体空间、提高单次金刚石单晶合成的效率, 解决压机大型化下高温高压资源利用率低的问题; 同时, 为宝石级金刚石单晶商业化生产提供重要的依据. 关键词： 金刚石 国产六面顶 多晶种 温度梯度法     

在有金属或合金参与下人造金刚石形成机理的探讨

根据实践知道,在有金属或合金存在的情况下,利用高温高压装置能成功地使石墨或其它碳素材料转变成金刚石．现国外关于金刚石形成机理的说法各有不同,归结起来有三种：（１）溶剂说,（２）催化说,（３）固相转化说．但无论那种理论都无法完满地解释金刚石形成中出现的各种现象,并且都没有揭露过程的本质． 对人造金刚石形成机理进行深入的探讨,弄清合成金刚石过程中非金刚石型碳转变成金刚石的历程,有利于解决优质单晶大颗粒金刚石生产实践中的问题,和为发展金刚石新品种提供理沦依据． 本文总结了数十种金属与合金对合成金刚石影响的规律,提出了金刚石形成机理──催溶说．这一理沦认为,非金刚石型碳转变成金刚石时,碳在具有未饱和ｄ电子层的Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ,Ⅷ过渡族熔融金属或合金的作用下溶解并活化为具有ＳＰ３态．被活化的碳原子或原子团,在金刚石热力学稳定区内,在不同构型的金属或合金胞体、高熔点金属碳化物等杂质上非自发成核（自发成核几率极小）,并不断沉积长大．相应的,由于能量的涨落,同样可以出现石墨化和石里生长．同时形成少量的金属碳化物．木文包括如下几部分：非金刚石型碳在熔融金属或合金催溶剂中的溶解与活化;金刚石的成核与生长;金刚石的石墨化与石墨生长;     

金刚石散热片

引 言天然金刚石和人造金刚石具有很多优异的物理性能.它们的硬度高,抗压强度大,耐磨性好,已在机械加工、地质、冶金和石油的钻探开发中得到广泛应用.近年来,更发现一些特殊类型的金刚石,具有优异的导电性能和半导体性能,目前已在电子工业中开拓了新的应用领域.这里就金刚石散热片作一专门介绍,它们作为固体微波器件和半导体激光器的散热片,已得到有关部门的特别重视.一、金刚石的分类和Ⅱ-A 型金刚石目前根据金刚石的光、电及其它性质,把金刚石划分为Ⅰ型和Ⅱ型两大类,这两类又各分为A和B两亚类[1] .Ⅰ,Ⅱ型主要是根据金刚石的紫外和红外…     

温度对Ib型和IIa型金刚石大单晶(100)表面特征的影响

本文在5.6 GPa, 1250–1340 ℃的条件下, 利用温度梯度法, 以FeNiMnCo 合金为触媒, 沿籽晶的(100)晶面成功合成了不同晶形的优质Ib型和IIa型金刚石大单晶. 利用激光拉曼附件显微镜, 分别对上述不同温度下合成的两类金刚石样品上表面(100)面的中心区域及棱角区域进行观察分析. 研究发现, Ib型和IIa型金刚石大单晶(100)晶面上从中心到棱角处黑色纹路的分布逐渐变黑变密集; 另外, 随着金刚石合成温度的升高, Ib型金刚石大单晶(100)面上黑色纹路由稀疏逐渐变稠密, 而IIa型金刚石大单晶的黑色纹路较为稀疏; Ib型金刚石大单晶的形貌特征表现为从低温晶体的不规则分布过渡到中温、高温晶体的典型树枝状分布. IIa型金刚石大单晶(100)面特征随温度变化规律与Ib型的类似. 这两类金刚石大单晶表面特征的差异可能是由于IIa 型金刚石具有比Ib型更小的生长速度和更少的氮含量. 最后, 对两类塔状金刚石大单晶进行拉曼光谱测试分析, 结果表明IIa型金刚石大单晶的品质较Ib型金刚石大单晶好.     

类球状微米金刚石聚晶膜场发射的稳定性

在覆盖金属钛层的陶瓷上,利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备出类球状微米金刚石聚晶膜。通过二极管结构测试了聚晶膜的场致电子发射特性,利用扫描电子显微镜、拉曼光谱、XRD分析了场发射前后薄膜的结构和表面形貌的变化。发现在高场、大电流密度的场发射中,对类球状微米金刚石聚晶薄膜中的金刚石聚晶颗粒影响很小,而对金刚石聚晶颗粒间的非晶碳层影响很大。对类球状微米金刚石聚晶变化机理进行了研究。     

人造金刚石圆片磨具

在毛主席的无产阶级革命路线指引下,我国新兴的人造金刚石磨具正在蓬勃发展。人造金刚石是碳素材料(石墨),并以镍、铬、铁等元素的合金为触媒,在高温(1350～500℃)、高压(55000～65000大气压)的条件下转化生长而成的。金刚石是目前已知最硬的物质,显微硬度为10000～11000公斤/毫米~2,而且还具有颗粒形状良好,化学性能稳定等特点。因此金刚石磨具的磨削性能显得非常优越,并被光学冷加工较为广泛地采用。光学玻璃已成为金刚石磨具主要加工对象之一。象锯料、套料、铣磨、外圆磨、磨边和倒角等工序由于使用金刚石磨具实现了机械化。一九七三年初,我们在兄弟单位的大力支持和协同下,开始了人造金刚石圆片磨具对光学玻璃进行精磨加工的试验工作。近两年来,经过试验,人造金刚石圆片磨具在精磨中显示了效率高、加工质量好和改善工作环境等三人主要优点。     

金刚石的性质与用途

金刚石晶体光怪陆离,美丽夺目,硬度极大,从远古就引起人们极大的注目.由于它还具有比热低、导热性好、机械强度大、抗腐蚀性能好、半导体性能和高温稳定性等优良性能,在生产技术和科学研究各方面有着广泛的用途. 金刚石的主要性质 根据金刚石的晶体形态,金刚石可分为单晶体、连生体和聚晶体.单晶体和连生体又可进一步分为平面单晶体、圆形单晶体,及平行连生体、不规则连生体等种类. 在天然金刚石中,最常见的金刚石晶体形伏为八面体,除此以外,还有凸八面体、凸十二面体、凸六面体及其聚形等. 人造金刚石比天然金刚石具有较明晰的晶■及顶角,…     

布洛芬晶体转晶与表征

利用两种不同的有机溶剂乙醇和异丙醇以及三种添加剂葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠,通过非溶剂法转晶制得不同形态的布洛芬晶体,使用电子扫描显微镜(SEM),差热扫描量热仪(DSC),X射线粉晶衍射(XRPD)等方法对其进行了表征.利用表征结果研究了结晶体系极性和氢键对晶体生长的影响,发现溶剂和添加剂通过不同的作用方式影响晶体的生长规律.     

科学家通过激光脉冲照射获得碳元素第3种固体相态Q-碳

正美国科学家最近合成出一种不同于石墨和金刚石的固态碳元素新相态,并称其为Q-碳。他们还开发出一种技术,能在常温常压下利用Q-碳造出多种金刚石结构。一堆从0.02到0.04克拉的单粒钻石,总重5.36克拉(示意图)。Q-碳具有很不寻常的性质,比如它有铁磁性,而其他固态碳没有;它比金刚石还硬;在能量较低时就能燃烧。此外,它还能用于制造多种单晶金刚石材料。相态是同一元素的不同形式,如石墨和金刚石是碳的两种固体形式。论文第一作者、北卡罗莱纳州立大学材料科学与工程教授杰伊·纳拉扬说:"现在我们造出了碳的第3种固体相     

利用X射线衍射研究聚晶金刚石复合片的残余应力(英文)

通过x射线衍射方法研究了聚晶金刚石复合片中金刚石层内的宏观残余应力以及微观残余应力.宏观残余应力通过测量x射线衍射的峰值移动可以计算出来,微观残余应力由x射线衍射的峰形宽化决定.本文研究结果表明:我们研究的三种型号聚晶金刚石复合片中存在着宏观残余压应力和微观残余张应力,并且发现宏观残余压应力和微观残余张应力的大小随着金刚石平均粒径的增大而减小,根据x射线衍射研究表明这可能是由于随着金刚石粒径的增大,聚晶金刚石复合片中金刚石相的减少而非金刚石相的增加造成的.x射线衍射技术可以非破坏性的测量宏观和微观残余应力的大小,因此,这是一种很好的检测聚晶金刚石复合片中残余应力的方法,并可以通过应力的大小来优化聚晶金刚石复合片的最佳组分和工艺,同时也可以给出聚晶金刚石复合片的最佳工作条件.     

合成人造金刚石的几个问题

金刚石系目前自然界已知物质中硬度最高的一种物质,它是一种重要工业材料,在国民经济中有着重大的意义.在工业中广泛地使用金刚石和金刚石制品,可以大大地提高劳动生产率和产品质量.天然金刚石的资源有限,开采困难,远不能满足工业日益增长的需要.人造金刚石的出现,为工业的发展创造了有利的条件.要求生产大量高质量、大颗粒、新品种的人造金刚石,是目前人造金刚石生产者和研究者面临的课题.一、合成金刚石用的超高压、高温装置 目前,各国超高压高温工作者,正在大力提高超高压水平,由十几万巴、二十万巴水平提高到六十万巴左右(静压),并开始…