cBN/TiC/Al合成PCBN及其性能研究

以cBN,TiC,Al为主要实验原料,利用高温和超高压条件合成聚晶立方氮化硼(PCBN)复合材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线色散能谱(EDS)对复合材料的物相组成、显微结构、表面微裂纹以及各类元素分布情况进行了分析,同时对复合材料的显微硬度和抗弯强度进行了测试.研究表明:在超高压5.5 GPa,高温1 450℃下,PCBN烧结体由BN,TiC,AlB2和AlN组成;结合剂均匀的分布在cBN颗粒周围,牢固的将cBN颗粒粘结在一起.PCBN的硬度随着cBN含量的增加而显著增加,抗弯强度则是先增大后减小,PCBN的断裂方式是沿晶断裂和穿晶断裂共同作用的结果.     

超高压高温下石墨向金刚石直接转变的EET理论分析

石墨向金刚石在超高压高温下的转变机理经过了数十年的探讨,至今未形成定论.本文根据固体和分子经验电子理论(EET理论),分别计算了静压超高压高温条件下立方合成立方金刚石过程中石墨和金刚石的价电子结构,获得了石墨和金刚石12组不同组合晶面间的价电子密度.结果表明,在超高压高温下其电子密度差均大于10;,说明石墨/金刚石晶面的价电子结构差异太大,不能诱发石墨向立方金刚石的直接转变.分析认为:超高压高温下,石墨先分解出一亚稳相后再转变成立方金刚石结构.     

从专利文献分析金刚石涂层工具技术进展

本文采集1975年到2008年金刚石涂层工具技术1100多件世界专利文献,建立专利数据库,从技术和竞争两个方面对其发展脉络和竞争格局进行定量、定性和引证分析.分析表明:(1)在生长工艺、设备及膜/基结合力等技术方面都已比较成熟,金刚石涂层工具已处于产业化阶段,国内外已有批量产品销售;(2)美日等国不仅重视该技术的基础研究和应用基础研究,而且更重视原创技术开发和知识产权的保护;而我国明显表现出严重的重论文轻专利现象;(3)美日等国绝大多数专利为公司开发,原创性专利多,申请量大,实施率较高;而我国大学申请多,企业申请少,专利的实施率较低.我国研发机构应规划适当专利战略,加强研发机构整合,提高专利的授权量,多申请外国专利.     

钙钛矿铁电体在超高压下的相变研究进展

钙钛矿型铁电材料的晶体结构与压力有很大的关系.本文综述了三种最常见最简单的钙钛矿型铁电体BaTiO3、PbTiO3、KNbO3、稍微复杂的PZT(Pb(Zr1-xTix)O3)和弛豫铁电体PMN(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3在超高压下晶胞参数和晶体结构与压力的变化.对于上述五种钙钛矿型铁电体,随着压力的增加,晶胞参数都变小,发生从铁电相到顺电相的转变.此外,随着压力的增加,还会发生铁电相到铁电相的转变和铁电相的重新出现.     

6.0GPa下NaAlSi2O6翡翠的合成与表征

通过模拟天然翡翠的形成机理,对高温高压技术和玻璃料制取工艺的优化,以Na2SiO3·9H2O和Al2(SiO3)3为原料并添加少量致色剂CrO3,在超高压6.0 GPa下实现玻璃料由非晶态向晶态转化.通过XRD、FTIR和SEM等方法对样品进行表征,实验结果表明:6.0 GPa、1530℃条件下合成样品呈现翠绿色,质地温润,具有较高的润度和透明度;样品主要成分为NaAlSi2 O6,结晶度较高,分子结构为硅氧四面体结构,晶粒细密,致密有序;合成翡翠的硬度和密度等常规宝玉石参数也与天然翡翠接近,我们的研究对于探究翡翠在超高压下形成提供了数据参考.     

工程陶瓷材料的加工技术及应用进展研究

具备高强度和硬度,耐腐蚀、磨损和烧蚀及抗氧化等优点的工程陶瓷无论在科研领域还是工业领域都被广泛研究.然而工程陶瓷的高脆性和高熔点特性会导致其在加工过程中容易产生微裂纹、相变区、残余应力等缺陷,因此,工业上对工程陶瓷的加工技术提出了更高的要求以便获得高精度和高质量的工程陶瓷.从工程陶瓷的传统机械加工和特种加工技术两个方面详述了各种加工技术在实际生产中的运用,并结合国内外最新发展技术,提出了复合加工技术将是工程陶瓷加工技术研究重点的观点,在工程陶瓷精密加工领域具有一定的实际指导作用.     

ZrO2 (Y2O3) 增韧SiC中介结合的金刚石聚晶烧结体的相结构与性能

本文采用恒沸腾水解法制备了颗粒度均一的亚微米晶ZrO2 (Y2O3)粉体,并以其为增韧相,在高温(1350℃)超高压(5GPa)条件下制备ZrO2 (Y2O3)+SiC+金刚石的聚晶烧结体(PCD).用XRD、SEM背散射分析、冲击韧性测定和磨耗比测定研究了不同含量Y2O3稳定的ZrO2粉体对SiC-金刚石聚晶烧结体结构及机械性能的影响,结果表明:ZrO2 (Y2O3)粉体中Y2O3含量＜2.2mol;时,ZrO2以四方t相+单斜m相的混合相形式存在于烧结体的结合剂基体上,t相量随Y2O3含量增加而增加,对SiC-金刚石聚晶烧结体的增韧来源于相变增韧和微裂纹增韧的叠加,当Y2O3含量＞2.2mol;时,ZrO2以100;t相存在,增韧机制为相变增韧.在2.0mol;～2.2mol;Y2O3含量范围内,PCD可获得较高的磨耗比和冲击韧性.     

ZrO2(Y2O3)团聚状态对ZrO2增韧金刚石-SiC超硬复相陶瓷结构、性能影响

用恒沸水解方法(BH)制备了颗粒度均一(0.1μm)的纳米晶(9nm)2.2mol;Y2O3-ZrO2(以下简称:2.2Y-ZrO2),用化学共沉淀方法(CP)制备了松散团絮状的纳米晶(20nm)2.2Y-ZrO2.对这两类ZrO2粉体增韧SiC中介金刚石超硬复相陶瓷进行了XRD、SEM、及韧性、耐磨性分析测定.结果表明,超高压烧结后,水解法ZrO2在SiC中介相内以均一的粒度(0.1μm)均匀分布,并以100;t相存在,断裂时t→m相变量达38vol;,冲击韧性达16.8J/cm2,磨耗比为5.5×104.而化学沉淀法制备的ZrO2在SiC中介相内呈不均匀粒度分布,t相存量62vol;,断裂过程t→m相变量为17vol;.耐磨性和韧性较低.     

金刚石合成用触媒的应用及展望

金刚石是集多种极限性能于一身并可在各种严苛环境下工作的理想材料.触媒材料能降低金刚石高温高压合成条件并使金刚石合成得以工业化.触媒对金刚石的科学研究和工业技术的提高是十分重要的.本文介绍了触媒材料的发现历程及触媒在金刚石合成中的作用机理;从触媒所包含的金属触媒和非金属触媒两大类分别综述了各种触媒的研究现状.在研究上述各触媒在金刚石合成中的合成条件及合成效果的基础上对这两类触媒的使用特点进行了总结.由此指出金属触媒中的合金触媒最适合应用在工业生产上,非金属触媒有利于模拟天然金刚石的成因,具有潜在的研究价值.最后本文对今后触媒的发展方向进行了展望.     

高热导率Si3N4陶瓷的高压合成及性能研究

在高温高压条件下(HPHT,4 ～5 GPa,1430 ～1530℃),采用高压烧结技术,利用Y2O3、MgO作为烧结助剂,通过和不同质量配比的氮化硅(a-Si3N4,β-Si3N4)粉体复合,制备了具有高热导率和高致密性的Si3N4陶瓷.本实验采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱EDS、热导率测定仪、维氏硬度计对样品进行了分析和表征,研究了压强、烧结温度、保温时间对热导率和致密性的影响.结果 表明:超高压条件有效降低了烧结温度,缩短了烧结时间.当烧结条件在5 GPa,1490℃,1h时,其硬度为16.5 GPa,此时β-Si3N4复合陶瓷的致密化最优,气孔率(0.26;)和晶格缺陷显著改善.研究发现适当的延长烧结时间可以促进晶粒正常长大,同时产生较高的热导率,最高可达到64.6W/(m· K).