双级四压砧(四面体)静态超高压技术

一、引言 静态超高压高温技术的发展,为研究人造优质大颗粒超硬材料开辟了新的前景。一般磨料级人造金刚石的合成,所用压力为60千巴左右,当压力提高时,例如77千巴以上,从实验可知,可得到巴拉斯和黑金刚石类型的大颗粒多晶体。因此,静态超高压高温容器,除一般要求外,一个重要的条件就是能产生较高的压力,例如100千巴左右,甚至更高。 在提高压力方面,已有各种类型容器的设计和改进。本文提出一种新的多级多压砧容器,并介绍其中最简单的双级四压砧(四面体)容器、校压达100千巴的若干实验结果。     

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…     

静压法烧结钻头用多晶大颗粒金刚石

在毛主席“开发矿业”伟大教导的 鼓舞下,中国科学院物理研究所从事静态超高压高温下物质相变与人造新材料研究工作的同志们,多年来一直在探索优质大颗粒金刚石,并且烧结出一种质量较好的多晶大颗粒金刚石.经冶金部桂林冶金地质研究所勘探技术研究室和北京首都钢铁公司地质勘探队大力协同、共同努力,把这种金刚石用手锒法制成地质钻头,对九级中硬非均质、粗粒度、摩擦性大的岩石进行台架钻进试验,一个钻头获得了钻进30多米和平均时效达1.8米以上的良好效果. 当前生产的人造金刚石一般在0.5毫米以下,属于磨料级.试验证明,把0.125—0.5毫米的…     

人造金刚石

金刚石具有超硬、耐高温、高热 导、抗腐蚀、抗辐照、透红外和半导体等特性,是发展现代工业、现代国防和尖端科学技术等方面不可缺少的一种重要材料.人造金刚石是固体物理学中超高压、高温下物质相变和人造新材料等方面研究的一个重要对象. 金刚石在工业上用途很广,可作优等磨料、磨具、切割片、孕镶钻头、表镶钻头、玻璃刀、砂轮修正笔、拉丝模、高精度的车刀、硬度计的压硬头、航行仪表用抗震支承轴等. 用金刚石研磨和抛光有很好的效果,并且质量高. 用作切割片,切割贵重、硬脆的半导体材料时,原材料损耗少,切割成品光洁度高. 金刚石砂轮的…     

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…     

利用超高压制造新的材料

据估計地球中心的压力为3,000,000大气压,在实驗室中已得到400,000大气压的超高压。很容易想象,在这样大的压力下物貭会有一个新的面貌。利用这种超高压来創制新材料是一个非常迷人的研究領域。大家所熟知的人造金刚石的創制成功已把这个領域的大門打开了。目前用超高压(通常还要結合用高温)已制成的材料有五种,这些材料一般都具有很好的性能。这五种材料是:     

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。     

超高压高温烧结中金刚石表面石墨化过程再研究

 通过3组模拟实验,考察了低压高温下金刚石表面石墨化条件和超高压高温条件下金刚石表面石墨化过程,发现在钴-碳共晶点以下、超高压高温烧结样品WC-Co基体附近区域金刚石表面已发生石墨化,XRD测试结果表明,超高压高温烧结过程中金刚石表面经历了石墨化初期、高峰期和抑制期三个阶段。     

人造金刚石晶体生长机制的探讨

自然界中常见到的碳可分为金刚石晶型碳(如立方和六方金刚石)和非金刚石晶型碳(如石墨和无定形碳)等两种.人造金刚石就是通过外界条件如压力、温度等的变化,使非金刚石晶型碳转变成金刚石晶型碳. 人造金刚石的具体方法多达十余种,按晶体生长的特点可归纳为直接法、熔剂-触媒法和外延法等三种1).前两种方法是在金刚石稳定区实现的,后一种方法是在金刚石亚稳区进行的.图l[1,2]表示碳的P-T相图和三种方法人造金刚石的实验范围. 人造金刚石在实验室获得成功的可靠报导[3],至今已有十七年的历史,磨料级人造金刚石早已投入生产,优质大颗粒(多晶体…     

人造多晶金刚石的热导率

目前,称为散热片的一些特殊类型金刚石在电子工业中开拓了新的应用领域,尤其是制作方便、易于成型的多晶金刚石散热片正在发展之中.本文就人造多晶金刚石的热导率作一初步探讨. 一、热导率及其测试1.热导率 材料散热性能的好坏由热导率来衡量,所以首先必须测量热导率. 从热传导     

动高压法合成金刚石微粉的抗氧化性能的研究

天然和人造金刚石在高温下会因氧化而烧损或失去某些优异的性能,直接影响工业上的某些应用,因而金刚石的抗氧化性能一直引起人们的关注.本文报道动高压法合成的金刚石粉的抗氧化性能研究的某些初步结果.研究表明金刚石的抗氧化能力不但直接与比表面积有关,而且受金刚石中杂质的     

金刚石合成片白色物的分析

在高压、高温合成金刚石后,有时会发现合成片的局部或大部分演变成白色和灰色等物质,甚至在合成多晶金刚石过程中也发现类似的白色物.一旦出现这一现象往往会引起合成电流和功率波动,电压下降,操作工艺难以控制,影响金刚石的质量和产量.因此,对合成片白色物的分析研究是很有意义的. 在制造金刚石过程中,几乎都发现有不同程度的白色物质.目前对于它的产生原因有几种不同的看法:有人认为是触媒合金杂质太多,是属于触媒质量问题;有的认为是渗入合成棒的叶蜡石物质在金刚石合成过程中转变形成的;还有的则认为是金刚石合成工艺的问题等.为此,本文…     

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…     

金刚石生长的高压溶剂中碳的输运及其影响

 实验证实，在金刚石生长的高温超高压溶剂中，碳原子通过溶解扩散而输运，并清楚地看到在溶剂中也有对流现象。而宏观的对流现象的存在及其对金刚石生长的影响是不可忽视的。     

动态高压技术及其应用

一、引 言 动态高压技术是一种利用人为的瞬态过程(例如爆炸或撞击)来产生高压或超高压条件,以便进行科学研究或应用的技术.动态高压技术与静态高压技术相比,其最大的优点在于它可以产生非常高的压力,而且产生的高压与材料的强度无关.近十多年,从许多国家来看,尽管专门从事动态高压技术的实验室不多,但研究取得的成就是巨大的. 现在,人们利用实验室的动态高压技术已经可以达到100兆巴的瞬态压力.这个压力值,大约是地球中心压力的25倍,是静态装置(金刚石压腔)目前达到的最高压力(1.72兆巴)的58倍.这样高的压力,能够强烈地改变固体物质中的电…     

中粒度高产量高品级人造金刚石合成工艺的研制

中国有色金属工业总公司矿产地质研究院和协作单位冶金部钢铁研究总院中间厂,经过多年研究,已提出一种制造中粒度、高产量、高品级人造金刚石合成新工艺。该工艺采用增加金刚石生长面积的方法,并应用压力与温度的分级调节程序来控制金刚石生长速度及粒度分布,是国内合成金刚石单晶工艺中的新进展。用这种工艺在DS-029B型压机上得到的60~#—80~#高品级中粒度金刚石单     

静压法烧结大颗粒多晶体金刚石

一、引言 众所周知,天然金刚石中有一种大颗粒多晶体金刚石(俗称黑金刚石)。它比单晶体金刚石更适于钻进非均质、颗粒粗、摩擦性大的中硬岩石。这种金刚石是由微细金刚石和微量杂质所组成,其特点是脆性低、韧性好。但是这种金刚石的产量稀少,且性能受自然条件影响质量有较大的变化,所以没有得到应有的广泛使用。因此,探索这种金刚石形成的条件及其有关机制问题,受到国内外有关单位的重视。我们采用磨料级人造金刚石作原料,先经净化处理,在77千巴左右利用外加镍管扩散镍的方法,烧结出大颗粒多晶体金刚石,并结合一些实验现象,进行了一些探讨。     

金属氢

一、引 言自然界中,物质存在的形式是千变万化的.外界条件不同,物质的状态就不一样.例如,我们从不同的导电特性把物质分成绝缘体、半导体和导体.近代科学技术的发展,尤其是近代超高压技术的发展揭示出物质的导电特性不是一成不变的,一个绝缘体在足够大的压强下往往都可以变成半导体、导体.由于导电性是金属的特征,因此,我们常常把这种在压力下变成导体的现象叫做金属化.例如,良好的绝缘体──“塑料王”聚四氟乙烯的金属化压强是210—240千巴(1巴= 10～6 达因/厘米～2 = 0.98692大气压).磷的金属化压强只是40—50千巴.而公认的半导体锗和硅,…     

爆炸法人工合成金刚石

金刚石是自然界已知物质中硬度最高的一种,由于它具有特殊的物理、化学性能,因而在经济建设和国防工业中得到了广泛应用. 可是,在自然界中金刚石是十分稀缺的材料,我国现有的天然开采量是不能满足日益增长的工业建设之所需,除了采用静压法人工合成金刚石以外,还需不断探索新的合成途径.为此,中国科学院物理研究所和北京砂轮厂共同协作,以工人、技术人员、干部“三结合”的形式开展爆炸法人工合成金刚石的研究工作(国外这方面较早的工作见资料[1,2]).工作中以毛主席的哲学思想作指导,反复实践,目前已摸索出多种爆炸合成金刚石的装置,有些装置…     

多晶金刚石的烧结

目前国内外正在大力开展大颗粒多晶金刚石的研制工作,而且已广泛制成各种金刚石工具,如钻头、切削、磨削工具等。多晶金刚石的烧结,随压力的提高而更为有利,例如77千巴以上,甚至100千巴左右。这里介绍100千巴左右金刚石烧结的一些实验技术和结果。