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,…     

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…     

金刚石薄膜在多晶铜和磷脱氧铜基片上的生长

分别采用99.99%的多晶铜片和99.95%的磷脱氧铜片作为沉积金刚石薄膜的基片，通过热丝化学汽相沉积法在两种基片上都获得了大面积、自支撑的多晶金刚石膜.使用高分辨率光学显微镜、扫描电子显微镜、Raman光谱和X射线衍射比较分析了两种铜基片上的金刚石膜.脱氧铜上的金刚石膜质量并不亚于多晶铜上的金刚石膜，而且它的成核密度、生长速率以及应力都高于多晶铜上金刚石膜的同类参数.特别采用了退火工艺和优化的生长条件来获得大面积的连续金刚石膜. 关键词：     

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…     

多晶金刚石与硬质合金的复合材料的制备方法

多晶金刚石与硬质合金的复合材料由0.5—1mm厚的多晶金刚石层和3—4mm厚的硬质合金基底构成.这种材料既具有金刚石的硬度、耐磨性、高导热等性质,又具有硬质合金的强度,因此是一种很好的工具材料.它被广泛地用于制造石油、地质、煤炭等工业部们用的钻进钻头,用来制造加工有色金属及其合金,非金属材料等的车削工具,如车刀、铣刀、镗刀等.还可以用作其他耐磨部件. 使用多晶金刚石复合材料制作的工具可以提高工效,减轻劳动强度,提高产品质量,节省能源,因而可以大大降低生产成本.例如,据石油部门的专家估计,用多晶金刚石复合片钻头代替三牙轮钻…     

氢吸附金刚石（001）表面的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究氢吸附的金刚石（001）表面，计算了氢吸附金刚石表面构型.通过分析吸附前后空间电荷分布的变化，发现吸附H原子的金刚石（001）表面电荷向H原子转移，即表明氢吸附的金刚石表面带负电.分析了这种现象的微观机制，以及它对金刚石表面电学性质的影响. 关键词： 第一性原理计算 金刚石（001）面 表面吸附 电荷密度分布     

吸收辐射复合金刚石膜的制备及光学研究

采用微波等离子体化学气相沉积（MW-PCVD）和直流热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积（DC-PCVD）两种方法相结合,制备出一种吸收辐射的复合金刚石膜,它对宽光谱范围的光辐射具有99%—99.2%的吸收率,同时具有较低的反射率和透过率.随着黑色吸收辐射金刚石层厚度的增加,复合金刚石膜的热导率将小幅度降低,但黑色金刚石膜层厚度小于15 μm时,复合金刚石膜的热导率都在16 W·cm^-1·K^-1以上,这满足吸收辐射复合金刚石膜的高导热需求.用热阴极DC-PCVD方 关键词： 吸收辐射 光学材料 金刚石 热导率     

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…     

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…     

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…     

比金刚石还要硬的锇（Osmium is Stiffer than Diamond）

金刚石一向被认为是最硬的金属 ,它给出的坚硬刻痕是众所周知的 ,因此它经常作为机械工具的端头被工业界所应用 .但理论科学家通过对材料的体积弹性模量进行计算去寻找更坚硬的材料 ,因为体积弹性模量要比坚硬度容易计算 .他们发现金属锇要比其他的材料更能经受压缩 .由于金属锇在一般情况下要比金刚石软得多 ,虽然它的体积弹性模量要高于金刚石 ,但是大多数人对理论学家们的预言并不以为然 .位于美国加州的Ｌｉｖｅｍｏｒｅ国家实验室的三位科学家ＨｙｕｎｃｈａｅＣｙｎｎ ,ＪｏｈｎＥＫｌｅｐｅｉｓ和Ｃｈｏｏｎｇ ＳｈｉｋＹｏｏ却开始…     

评<非平衡定态相图--人造金刚石的低压气相生长热力学>一书

<非平衡定态相图--人造金刚石的低压气相生长热力学>一书于2000年3月由科学出版社出版,这是复旦大学王季陶教授得到国家自然科学基金委员会优秀研究成果专著出版基金资助的出版物.书名中有两个关键词引人注目.其一是广为人知的"金刚石",自古以来它以其璀璨夺目而一直是人们心目中的宝石之王;到近代人们又认识到它是具有最高硬度和弹性模量的超硬材料,但它的其他优异性能和潜在的高技术应用还远超出一般人所知的范围.     

高氮含量宝石级金刚石单晶的高温高压合成

氮是金刚石（包括天然金刚石和人工合成金刚石）中最普遍的杂质,长期以来广受研究者的关注. 人工合成出类似天然金刚石的具有较高氮含量的金刚石晶体是极富挑战性的研究课题. 本工作通过在合金溶剂和石墨碳源中添加含氮物质,利用温度梯度法在国产六面顶高压设备上合成出了系列大尺寸、高氮含量的宝石级金刚石单晶. 借助显微红外光谱,对合成的金刚石晶体中的氮含量进行了测定. 研究发现随着含氮物质添加量的提高晶体中氮含量基本呈线性增加. 最终合成出了氮含量高达1707 ppm的毫米级高氮含量金刚石单晶,以及最大尺寸达3.5 mm,氮含量达1520 ppm的绿色高氮宝石级金刚石单晶.     

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.     

金刚石对顶砧高压显微光谱系统

一、引 言 金刚石对顶砧高压装置是高压下光学研究的一个有力工具.参照B.Welber等人的装置,我们组装了一套金刚石对顶砧高压显微光谱系统,该系统可用于高压下的吸收和发射光谱测量.由最初的几个实验结果来看,它的性能是可靠的.例如,我们利用该系统测量了非晶态As2S3薄膜样品在0     

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…     

掺杂B,Cr,Mo,Ti,W,Zr后金刚石中正电子湮灭寿命计算

金属基金刚石复合材料被广泛应用和研究,但金刚石表面预处理所导致的空位、掺杂等缺陷对金属基与金刚石界面性能有很大影响.尽管透射电子显微镜和能谱分析等技术已用于缺陷检测,但这些方法存在局限性.通过计算金刚石中正电子湮灭寿命,可以准确评估金刚石的界面缺陷.本文利用第一性原理计算方法,采用多种正电子湮灭算法和增强因子,计算了金刚石理想晶体、单空位、掺杂B,Cr,Mo,Ti,W和Zr后的正电子湮灭寿命.结果显示,在采用局域密度泛函时,结合Boronski&Nieminen算法以及随机相位近似限制作为湮灭增强因子时,计算得到的正电子湮灭寿命与文献的实验结果更吻合.同时,金刚石中B和Cr的掺杂使正电子湮灭寿命从由单空位119.87 ps增加为148.57 ps和156.82 ps.总体来说,金刚石中的空位和掺杂原子缺陷都会引起正电子湮灭寿命的变化.这些发现为理解和优化金刚石界面提供了有价值的理论依据.     

多晶金刚石薄膜硅空位色心形成机理及调控

金刚石硅空位色心在量子信息技术和生物标记领域有重要应用前景.本文对硅衬底上多晶金刚石生长过程中硅空位色心形成机理及调控方法进行研究.通过改变金刚石生长氛围中的氮气和氧气比例,实现了对硅空位色心发光强度的有效调控,所制备系列多晶金刚石样品的光致发光光谱显示,硅空位色心荧光峰与金刚石本征峰的比值最低为1.48,最高可达334.46,该比值与金刚石晶粒尺寸正相关.进一步用光致发光面扫描和拉曼面扫描分析样品可知,多晶金刚石中的硅应来自于硅衬底,在多晶金刚石生长过程中,衬底硅单质先扩散至金刚石晶粒处,随着金刚石晶粒生长,硅单质再扩散并入金刚石晶体结构中形成硅空位色心.不同样品硅空位发光强度的差异,是由于生长过程中氮气和氧气对金刚石硅空位色心的形成分别起到促进和抑制的作用.     

金刚石表面金属化技术

一、问题的提出 金刚右依靠其无以伦比的高硬度以及优良的机械 性能,使得金刚石工具成为加工各种硬质材料所不可 缺少的工具.目前,我国金刚石工具制造业已迅速形成年耗数千万克拉金刚石、种类齐全的新型工业部门. 由于金刚石与一般金属合金之间的界面能很高, 金刚石颗粒不能为一般低熔点会金浸润,可焊性极差. 统观我国制造的各种金属基体的金刚石工具(如钻头、 锯片启轮、砂轮修正工具等),金刚石颗垃仅仅被机械 地镶嵌在金属基体之中,在使用时,金刚石极易脱落. 笔者从大量的实践中估测孕镶式金刚石工具中金刚石 利用率仅为 60%左右,这意味着…