含硼条形金刚石的生成与成因探讨

 在1 470 ℃、5.9 GPa的高温高压条件下，由Fe₅₅Ni₂₉Co₁₆+B₄C体系合成出了十分规则的条形金刚石，这在人工合成金刚石实验中是少见的。并与Ni₇₀Mn₂₅Co₅+B₄C体系中的情形作了比较，探讨了条形金刚石的形成原因，其分析为获得实用性的条形金刚石提供了可能的途径。     

人造金刚石合成中黑色低磁金刚石的研究

 通过对合成金刚石的原材料和合成产物——石墨、Ni₇₀Mn₂₅Co₅触媒、普通人造金刚石、黑色人造金刚石、NiMnCoC熔体的磁化率测试，以及对黑色人造金刚石和普通人造金刚石破碎断面扫描电镜的对比分析，认为黑色人造金刚石形成低磁性的原因是由于合成过程中温度偏高、压力偏低，生长的金刚石质量差、裂纹多。晶体内夹杂了很多石墨与触媒包裹体，同时金刚石表面与金刚石晶体内的触媒包裹体之间形成贯穿性的裂纹。在金刚石化学提纯处理过程中，金刚石晶体内的铁磁性触媒包裹体杂质被通过裂纹进入的酸除去。因而在检测金刚石磁性时，黑色金刚石的磁性很小，呈弱磁性。     

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。     

碳化钒作碳源合成金刚石

 以重量比为1∶6的VC和Ni₇₀Mn₂₅Co₅合金组成的体系，经6.0 GPa的高压力和1 500 ℃的高温处理20 min后，样品经X射线衍射分析表明VC发生分解，游离出的C生成了石墨和金刚石；该体系生成的金刚石多呈侵蚀性表面，平均粒度约为20 μm。     

高温高压下B4C合成金刚石的研究

 压力为5.7~6.0 GPa及1 370~1 500 ℃温度范围内，B₄C在Ni₇₀Mn₂₅Co₅系统中，高压相变为金刚石。合成的金刚石为深黑色，含硼量大于1wt%。粒度为20 μm左右，晶形多为立方体与八面体的各种聚形。反应后的金属触媒中，存在Ni₂B等硼化物；非金属残留物中，存在B₁₃C₂等高硼碳化物。     

ZrN-ZrB2纳米复合材料的高压制备及性能表征

 以金属锆粉（Zr）和六方氮化硼粉（h-BN）为原料,结合高能球磨和高温高压合成技术,制备出了ZrN-ZrB₂纳米复合材料。利用X射线衍射、透射电镜和拉曼光谱等测试手段,对材料的结构和合成规律进行了研究。结果表明,高能球磨过程中只合成出了ZrN_x,没有出现ZrB₂,从N、B原子与Zr进行固态反应的热力学和动力学方面分析了原因。利用Zr与BN粉球磨10 h后的混料,在压力为5 GPa、温度为1 300 ℃的条件下,制备出了具有高致密度的ZrN-ZrB₂纳米复合材料。其维氏显微硬度（17 GPa）、热膨胀系数（7.57×10^-6 ℃^-1）和电阻率-温度系数（8.846×10^-4 ℃^-1）等材料参数的测量结果表明,ZrN-ZrB₂复合材料是一种集优良的力学、热学和电学性能于一体的纳米复合材料。     

高压截获十次准晶相关晶体相和纳米级超微粒

 对Al₇₀Co₁₅Ni₁₀Tb₅合金进行了静高压（7.0 GPa）熔态（1 700 ℃）淬火（冷却速率10²⁰ C/s）处理，首次观察到一个新十次准晶相关晶体相。该相属底心正交晶体，晶胞参数为a=2.28 nm、b＝1.60 nm、c＝5.46 nm。通过高分辨像分析，给出了它的二维点阵模型。同时在样品中发现了尺寸均匀的纳米级非晶超微粒形成，超微粒为球形，直径30~40 nm。     

优质立方体晶形金刚石的合成

 在研究Ni₇₀Mn₂₅Co₅-C体系中,金刚石结晶形太与温度压力关系的基础上,实验探索了控制温度压力“准静态”变化过程中,六八面体晶核逐渐“外延生长”,最终生长成为质量较好、晶种法完整的立方体金刚石的方法和规律。本工作对采用晶种法生长热沉用优质大单晶在控制晶形方面有一定的理论意义和实践指导作用。     

Al70Co15Tb5Ni10合金中准晶T相和相关相的形成

 对Al₇₀Co₁₅Tb₅Ni₁₀合金进行了静高压（4.40 GPa）熔态（1 450 ℃）淬火（冷却速率为10² ℃/s）研究。首次在该系统中观察到准晶T相和一个新的十次准晶相关相形成。使用透射电镜对准晶相和准晶相关相进行了结构分析，得到了准晶相关相的晶胞参数。使用已有的理论模型对该相关相的形成进行了讨论。     

高压下Al65Co20Mn15合金准晶相得截获及其稳定性的研究

 本文利用高压熔态淬火方法，对Al₆₅Co₂₀Mn₁₅合金进行了研究。首次发现在4.4 GPa压力下淬火的样品中有准晶T相形成。使用电子衍射和X射线衍射对准晶态进行了鉴别。用高温X射线衍射进行了热稳定性研究，发现Al₆₅Co₂₀Mn₁₅合金中准晶T相得晶化温度约为600 ℃。     

Effects of Al and Ti/Cu on Synthesis of Type-IIa Diamond Crystals in Ni70Mn25Co5-C System at HPHT

High-quality type-Ⅱa gem diamond crystals are successfully synthesized in a NiToMn25Co5-C system by temperature gradient method （TGM） at about 5.5 GPa and 1560 K. Al and Ti/Cu are used as nitrogen getters respectively. While nitrogen getter Al or Ti/Cu is added into the synthesis system, some inclusions and caves tend to be introduced into the crystals. When Al is added into the solvent alloy, we would hardly gain high-quality type-Ⅱa diamond crystals with nitrogen concentration Nc 〈 1 ppm because of the reversible reaction of Al and N at high pressure and high temperature （HPHT）. Piowever, when Ti/Cu is added into the solvent alloy, high-quality type-Ⅱa diamond crystals with Nc 〈 1 ppm can be grown by decreasing the growth rate of diamonds.     

室温下压致铁钴镍合金的bcc→hcp相变

 本文采用高压X光衍射方法在金刚石对顶压砧中在位地（in situ）研究了Fe₆₈Co₂₄Ni₈（wt%）合金在室温下的压致bcc→hcp结构相变和直到40.5 GPa的等温压缩行为。实验结果表明该合金在常压下为bcc结构，晶格常数a₀=(0.287 0±0.000 1) nm，体积V₀=(7.119±0.007) cm³/mol，密度ρ₀=(7.981±0.008) g/cm³；在20.9 GPa附近出现bcc→hcp结构相变，两相共存压力区约10 GPa，在此区域内有晶面间距d(002)_hcp=d(110)_bcc，且原子平面(002)_hcp//(110)_bcc，hcp相比bcc相体积减小(0.33±0.02) cm³/mol；高压相hcp结构的晶格参数比值c/a=1.608±0.004；相变后原子配位数的增加使得hcp相(002)平面内及(002)平面间的最近邻原子间距比bcc相最近邻原子间距分别增大约1.6%和0.5%；用Murnaghan状态方程对实验数据进行最小二乘法拟合，得到bcc相B₀=(130±13) GPa，B₀'=12.6±0.5；hcp相V₀=(6.62±0.04) cm³/mol，B₀=(243±21) GPa，B₀'=6.8±0.3；对于该合金的bcc→fcp相变时的结构转变机制做了详细的讨论。     

Hetero-Epitaxial Diamond Single Crystal Growth on Surface of cBN Single Crystals at High Pressure and High Temperature

We report a new diamond synthesis process in which cubic boron nitride single crystals are used as seeds, FesoNi20 alloy powder is used as catalyst/solvent and natural flake-like graphite is used as the carbon source. The samples are investigated using laser Raman spectra and x-ray diffraction （XRD）. Morphology of the sample is observed by a scanning electron microscope （SEM）. Based on the measurement results, we conclude that diamond single crystals have grown on the cBN crystal seeds under the conditions of high temperature 1230℃ and high pressure 4.8 GPa. This work provides an original method for synthesis of high quality hereto-semiconductor with cBN and diamond single crystals, and paves the way for future development.     

超临界流体触媒作用下石墨-金刚石转变

 研究了超临界流体CO₂在石墨-金刚石转变中的触媒作用。实验中，采用Ag₂O作为流体触媒的先驱材料，在7.7 GPa压力下，Ag₂O在1 200 ℃分解成Ag和O₂，O₂与石墨套管在高温高压下反应形成CO₂超临界流体。研究结果表明，在7.7 GPa和1 500 ℃以上温度条件下，石墨在CO₂流体触媒的作用下可转变为金刚石晶体，在1 500～1 700 ℃温度范围内合成出的金刚石具有完好的八面体形貌，与天然金刚石的生长特征非常相似。     

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。     

氧化镍（绿镍矿）等温压缩及高压相变研究

 本文采用DAC（金刚石压砧高压腔）装置，对氧化镍进行了静水压、非静水压、电导率测量等系统高压实验，获取了氧化镍等温压缩、高压相变及电导率压力效应的新结果，并在实验数据的基础上，对其高压相变与电性及磁性变化关系及体弹性模量作了分析讨论。