掺杂烧结金刚石聚晶致密化试验

 实验表明，钛、硅－硼结合剂比镍、硅－硼结合剂聚晶致密化程度高，细粒度金刚石比粗粒度金刚石聚晶德致密化程度高。而且，钛、硅－硼结合剂和细粒度金刚石聚晶的耐磨性亦好。     

D-D结合型金刚石聚晶的高压合成研究

 为了探索功能金刚石聚晶的高压合成，使其具有优异的透红外和散热性能，我们采取了提高合成压力、温度和尽量减少结合剂的办法进行试验。首先探索如何使合成的金刚石聚晶具有D-D型结合，然后尽量减少结合剂，以合成出高密度的D-D型金刚石聚晶。为了尽量减少结合剂含量，不用粉末混合法，而是分别采用7~14 μm和63~80 μm粒度的金刚石为原料，与纯Ni或Ni₇₀Mn₂₅Co₅合金为基底积层组装，通过高温高压下触媒金属向金刚石晶粒间渗透进行烧结生长。在6.3 GPa的压力和1 440~1 650 ℃的不同温度下分别保持3~40 min。所得到的金刚石聚晶在触媒金属渗透得充分的区域形成了D-D结合型结构，而没有发现碳化物生成及金刚石表面石墨化等现象。     

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。     

人造金刚石与硬质合金复合材料的研制

 本实验选用TiH₂及其它微量元素做粘结剂，在DS-029B型六面顶压机上烧结人造金刚石与硬质合金复合材料。实验中，采取TiH₂脱氢与金刚石净化同时进行的工艺，在高真空和一定温度下脱氢，得到高活性的新鲜钛，使其具有更强的粘结作用，以获得高磨耗比的金刚石复合材料。实验中比较了不同净化温度对磨耗比的影响；同一种粘结剂不同含量与磨耗比之间的关系；同时还测试了其耐热性及时间极限。结果表明，这种复合材料在850 ℃下，加热3 min，磨耗比没有明显改变。     

烧结型金刚石聚晶抗氧化性研究

 本文测量了烧结型金刚石聚晶氧化温度。提出烧结型金刚石聚晶德抗氧化性能，主要取决于晶界中结合剂以及形成中间过渡层物相德抗氧化性质。     

含纳米金刚石的立方氮化硼聚晶的制备

 采用在cBN表面进行镀钛、并在PcBN结合剂中加入纳米金刚石的方法,对静压法合成的PcBN的组织结构进行研究。通过对镀钛后的cBN和合成的PcBN样品进行XRD、SEM、显微硬度、致密度分析和热稳定性分析,并与结合剂中不含纳米金刚石的PcBN样品进行对比,研究纳米金刚石的添加对合成PcBN的组织结构和性能的影响。实验结果表明,在有镀钛cBN、Al和Si存在的环境中,采用先升压至5.5 GPa,然后升温至1 400 ℃,保温保压500 s的合成工艺,在PcBN中未发现纳米金刚石发生石墨化;作为碳源,与Si、Ti、Al等共同作用,在PcBN组织中形成多种耐热、高硬、稳定的化合物。适当过量地加入使得PcBN组织中残留部分未反应的纳米金刚石,不仅提高了PcBN的致密性,而且提高了PcBN的硬度,更为重要的是消除和减轻了“架桥”现象。在合成PcBN的过程中,Ti和纳米金刚石的反应活性最强。结合真空微蒸发镀钛技术,cBN表面镀钛和加入纳米金刚石使PcBN中的各组分之间充分反应形成的多种化合物过渡层,使得PcBN中各相之间有良好的相容性,PcBN的热稳定性得到提高。     

金刚石和石墨单晶表面覆盖沉积铬的研究

本文用X射线及电子衍射结构分析对金刚石和石墨单晶表面覆盖沉积铬进行了研究。将细颗粒金刚石或者高定向石墨片埋在经真空去气处理的电解铬粉中,在10^-5—10^-6Torr真空条件下,经高于900℃热处理,在金刚石及高定向石墨表面外延生长了Cr₃C₂和Cr₇C₃。对碳化铬生长的条件及覆盖沉积外延生长的物理机制进行了讨论。 关键词：     

钛基纳米金刚石涂层场发射阴极

设计了一种新的金刚石场发射阴极工艺.用旋涂法在金属钛片上涂覆纳米金刚石涂层，经过适当条件的真空热处理，实现钛与金刚石之间的化学键合即欧姆接触，从而形成以金属钛为衬底，碳化钛键合层为过渡层，金刚石纳米颗粒为场发射体的场发射阴极.样品的阈值场强可达6.3V/μm，场发射电流密度在21 V/μm场强下可达到60.7 μA/cm2.提出了样品的结构模型,并分析了其电子输运方式.样品的Fowler-Nordheim曲线基本为一直线，根据经典场发射理论，可以证实其电子发射机制为场发射.观察到在获得稳定的场发射性能之前存在激发过程，并对其作了简单解释.     

人造金刚石的介电性能与其强度的关系初探

 人造金刚石的介电性能与其结构缺陷和强度存在一定关系，实验表明：用作电容器介质的人造金刚石晶形越完整，引起的电容量的增加就越小。     

净化沥青的傅里叶变换红外光谱分峰拟合定量分析

高温煤焦油沥青是人造炭材料的优质原料。为了获得高品质人造炭材料,必须对原料沥青进行净化处理,使得净化沥青具有合理的分子量分布、较高芳香缩合度和适宜的脂肪族侧链结构,炭化后才能生成易于石墨化的趋于规整的碳微晶结构。分别以中温沥青和热聚合改性沥青为原料,采用两种净化分离处理方法,得到四种净化沥青(RP-1,RP-2,RP-3和RP-4)。以四种净化沥青的傅里叶变换红外光谱数据为基础,结合分峰拟合数学方法,准确获得了净化沥青的芳香性指数(Iar)、支链化指数(CH₃/CH₂)、OH官能团的存在形式及分布情况和其他基础官能团含量。由分析研究结果可知,四种净化沥青均具有较大的芳香缩合度。RP-3芳香性指数高达0.90,芳香缩合度最高。RP-4支链化指数仅为0.07,脂肪族侧链数量较多、碳链较长。四种净化沥青中OH官能团存在形式有明显不同。研究结果将为人造炭/石墨材料的原料优选提供理论支持。     

高压合成金刚石聚晶的耐磨性与其所含金刚石粒度的关系

 本文通过原料金刚石聚晶（PCD）耐磨性影响的实验研究，发现金刚石粒度的变化对PCD耐磨性有显著影响。同时，作者在对PCD的微观形貌的观察和分析的基础上，提出细粒金刚石PCD耐磨性提高的主要原因是其自身致密度的增加。     

压力、温度以及时间对金刚石烧结体性能的影响

 采用熔渗法研究了烧结压力、烧结温度以及烧结时间对金属添加剂金刚石烧结体性能的影响;在1 400 ℃、5.8 GPa、12 min的烧结条件下,烧结出磨耗比为285×10³、金刚石颗粒未出现异常长大的金刚石烧结体;分析了烧结方法对烧结效果的影响。     

Microstructure and tribological performance of self-lubricating diamond/tetrahedral amorphous carbon composite film

In order to smooth the rough surface and further improve the wear-resistance of coarse chemical vapor deposition diamond films, diamond/tetrahedral amorphous carbon composite films were synthesized by a two-step preparation technique including hot-filament chemical vapor deposition for polycrystalline diamond (PCD) and subsequent filtered cathodic vacuum arc growth for tetrahedral amorphous carbon (ta-C). The microstructure and tribological performance of the composite films were investigated by means of various characterization techniques. The results indicated that the composite films consisted of a thick well-grained diamond base layer with a thickness up to 150 μm and a thin covering ta-C layer with a thickness of about 0.3 μm, and sp³-C fraction up to 73.93%. Deposition of a smooth ta-C film on coarse polycrystalline diamond films was proved to be an effective tool to lower the surface roughness of the polycrystalline diamond film. The wear-resistance of the diamond film was also enhanced by the self-lubricating effect of the covering ta-C film due to graphitic phase transformation. Under dry pin-on-disk wear test against Si₃N₄ ball, the friction coefficients of the composite films were much lower than that of the single PCD film. An extremely low friction coefficient (∼0.05) was achieved for the PCD/ta-C composite film. Moreover, the addition of Ti interlayer between the ta-C and the PCD layers can further reduce the surface roughness of the composite film. The main wear mechanism of the composite films was abrasive wear.     

Nb3Sn复合超导体晶粒生长机制

本文研究了Nb/固态Cu-Sn和Nb/液态Cu-Sn界面上Nb₃Sn晶粒的生长。实验表明:固态-固态界面上生长的晶粒尺寸虽小(约0.1μm),但Nb₃Sn晶粒的长大仍符合通常的固态晶粒长大规律;固态-液态界面上生长的Nb₃Sn分成两层,靠近Nb的内层晶粒细小,排列致密,外层晶粒粗大,分布零散,后者是前者经过溶解/沉积过程引起的,晶体形貌大多数呈菱形十二面体,部分呈正交平行六面体,说明Nb₃Sn的{110},{100}面     

合成金刚石与合成体系之关系

 通过各种材料的试验和压机设备因素的测定，总结了金刚石生长过程的特性：金刚石晶体是在石墨（G）-触媒（Me）界面上生长；因电阻R_(G)>R_(Me)、温度T_(G)>T_(Me)以及与外界热交换等原因，使合成腔内产生压力、温度梯度，成为金刚石生长之驱动力。梯度过大过小对金刚石生长均不利；金刚石晶体在G-Me界面两侧是非对称性生长；每个晶粒表面有一特殊结构约20 μm左右厚的金属薄膜，它起到运载碳源和催化的双重作用。要合成粗粒高强金刚石，需要有一个稳定的合成体系。本文分析了该体系状态的性质及稳定的必要性与稳定的具体方法。     

晶面结构非均匀性对金刚石晶形的影响

 不仅考虑表面能，同时也引入表面结构非均匀性自由焓G_stⁱ，通过热力学分析，解释了随着晶体的逐渐长大而{110}面常在金刚石的外形中消失的机理，并用逆推法计算了有关数值。     

高温高压下纳米金刚石粉的特性研究

 研究了炸药爆轰合成的纳米金刚石粉在高温（约1 600 K）、高压（5.2 GPa）条件下的行为。将纳米金刚石粉与粉末合金（Ni₇₀Mn₂₅Co₅、100^#）混合、压制成圆片,与合金片 （Ni₇₀Mn₂₅Co₅）和人造石墨片一起交替放入高温高压合成腔体内,进行高温高压实验。实验结果表明：在高温高压条件下,纳米金刚石粉不能长大,反而石墨化了;在相同的高压和保温时间条件下,随着温度的降低,纳米金刚石粉的石墨化程度减弱,纳米金刚石粉的纳米颗粒长大,可长成0.1 mm尺寸的金刚石颗粒（温度为1 070 K左右）。而在此条件下,人造石墨不能合成金刚石,一般金刚石晶体要变成石墨相。这进一步表明,纳米金刚石颗粒表面的活性使得它可以在较低的温度下长成较大颗粒的金刚石。     

高能氮离子注入人造金刚石的热稳定性

 叙述了在GLZ-100E工业离子注入机上采用20~60 keV氮离子及氮分子离子注入人造金刚石晶体的实验研究。XPS分析表明，注入离子在人造金刚石颗粒表面形成了一层较为稳定的含氮混合物层。高温差热分析（DTA）的实验表明，经氮离子束处理的金刚石，其氧化起始温度T（onset）由原来的730 ℃左右提高到800 ℃以上，且随着氮注入剂量的增加而增加，氧化速度也随之变缓；差热分析还表明，随着温度的升高，金刚石首先转化为石墨（DTA曲线上表现为吸热），然后氧化燃烧生成CO₂（放热），而注入离子能量的增加，氧化温度的提高幅度略有下降。离子注入还使其高温石墨化性能显著改善。