Ni-Mn粉末触媒中固溶碳的作用效果和机理初探

 在国产DS6×800A型六面顶压机上，对比研究了含与不含固溶碳的Ni-Mn粉末触媒，采用直热式静压触媒法合成金刚石的差异。实验表明：Ni-Mn粉末触媒中固溶碳的存在，不仅可以提高金刚石的合成单产、细化金刚石晶粒，而且在同工艺条件下，能得到晶形完整度较高的金刚石单晶。     

V型热解火焰合成碳纳米管的催化剂选择与分析

碳纳米管是一种新型碳材料.催化剂是碳纳米管制备中的重要影响因素,而燃烧法合成碳纳米管必须使用催化剂.本文利用V型热解火焰来研究碳纳米管的合成条件,主要在理论和实验两个方面分析研究了催化剂的作用、种类、颗粒大小、失活等方面对碳纳米管生长的影响,从而为V型热解火焰法合成碳纳米管时催化剂的选取提供依据.理论分析和实验结果表明: Fe(CO)5作为一种铁剂催化剂非常适合催化CO合成碳纳米管.利用碳的"溶解-扩散-析出"机理可以用来解释Fe(CO)5催化CO合成碳纳米管的过程.     

用表面生长CVD金刚石的石墨合成高压金刚石

 用热灯丝CVD方法在多晶石墨衬底表面制备CVD金刚石颗粒，并用这种石墨在高温高压条件下采用六面顶压机合成出高压金刚石。初步实验结果表明：采用其表面生长CVD金刚石颗粒的石墨合成高压金刚石，可以提高金刚石的转化率和降低合成压力。     

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.     

保护介质对爆轰固相产物生成的影响

 通过爆轰合成超细金刚石实验，对装药在不同环境下引爆后得到的固相碳产物进行比较分析，研究不同介质如氮气、水、冰、遇热分解的盐等对爆轰产物中固相碳形成的影响，同时提出用石墨化程度来比较这种影响。结果显示，介质对爆轰产物中固相碳的石墨化和超细金刚石的保护有着重要的作用。几种介质中水的保护效果较好。     

人造金刚石低压气相生长的相图计算

用非平衡热力学耦合模型计算了由CH₄/H₂，CO/H₂和乙炔火焰等气相体系生长金刚石的相图．与经典平衡热力学理论计算结果不同的是这些相图都有一个金刚石生长区存在．相图中的金刚石生长区是实现金刚石气相生长的热力学基础，它的存在体现了超平衡氢原子等激活粒子对石墨的激活和对金刚石的稳定作用．计算的相图与报道的实验结果基本相符，因而对金刚石气相生长的理论和实验研究具有重要的指导意义 关键词：     

炸药爆轰合成超细金刚石机理的研究概况

 从实验探索、理论研究和数值模拟三方面对利用炸药分子中的碳合成超细金刚石的机理进行了系统的总结与分析，并介绍了目前这个领域的一些有待研究的问题。     

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。     

辉光等离子体辅助化学气相沉积低温合成金刚石薄膜的研究

采用辉光放电等离子体增强化学气相沉积 (GP CVD)技术在低温条件下合成了高品质的亚微米金刚石薄膜 ,并通过对合成过程的实时发射光谱诊断确定了 [CH4 H2 ]系统参与金刚石合成反应的主要荷能粒子。对合成过程的研究表明 :采用这种技术能使电子增强热丝化学气相沉积 (EACVD)合成高品质金刚石薄膜的温度从 85 0℃降至 (340± 5 )℃ ;薄膜低温合成中的主要荷能粒子为CH3 、CH ,CH+ 、H 等 ,其中过饱和原子氢保证了高品质金刚石薄膜的合成 ;根据光诊断和探针测量的结果推断近表面辉光放电可在基片表面形成电偶极层 ,该偶极层是进行超常态反应的必要环境 ,并在低温合成中起重要作用     

氧燃烧方式下痕量元素形态转化的试验和模拟研究

结合热重试验及XRF测量,采用化学热平衡分析方法对煤中易挥发的有毒痕量元素砷、铬、锑和汞在不同燃烧方式下的化学形态及分布进行了研究。计算表明,在常规燃烧方式下,痕量元素在400-1800 K的温度范围内容易蒸发,生成气相单质或氧化物。富氧燃烧条件下,高浓度的CO2(g)以及碳颗粒温度的降低在一定程度上会抑制痕量元素的蒸发,同时CO2(g)也会抑制痕量元素向气相次氧化物及单质的转化。     

Strength and plastic deformation of polycrystalline diamond composites

ABSTRACT

The use of nanopolycrystalline diamond has allowed a systematic study on deformation of polycrystalline diamond composites (PCDCs). Bulk PCDCs samples containing either Co or SiC as a binding agent were deformed under high pressure and temperature to strains up to 18% at strain rates ～10^?5?s^?1. All samples exhibit strong work hardening. The strength of PCDCs depends on the amount and type of binding agents and is consistently weaker than that of diamond single crystals. The weakening may be due to the binder materials, which play an important role in affecting grain boundary structures. In SiC-based PCDC, significant grain fragmentation occurs. Nearly all grain boundaries are wetted by SiC after large deformation, resulting in lower strength. In Co-based PCDC, the microstructure is dominated by dislocations, deformation twins, and separated grain boundaries. The density of deformation twins increases significantly with strain, with the twin domain width reaching as low as 10–20?nm at 14% strain.     

液体中激光烧蚀固体靶制备纳米晶金刚石

 一种独特的方法用来制备纳米晶金刚石，即在丙酮溶液中激光烧蚀石墨靶制备纳米晶金刚石。透射电镜（TEM）和高分辨电镜（HREM）分析表明，所制备的纳米晶金刚石为立方金刚石和六方金刚石晶体。     

Thermodynamic and kinetic study on interfacial reaction and diamond graphitization of Cu Fe-based diamond composite

Cu-Fe based diamond composites used for saw-blade segments are directly fabricated by vacuum and pressure- assisted sintering. The carbide forming elements Cr and Ti are added to improve interfacial bonding between diamond and the Cu-Fe matrix. The interfacial reactions between diamond/graphite and Cr or Ti, and diamond graphitization are investigated by thermodynamics/kinetics analyses and experimental methods. The results show that interfacial reactions and graphitization of diamond can automatically proceed thermodynamically. The Cr3C2 , Cr7C3 , Cr23C6 , and TiC are formed at the interfaces of composites by reactions between diamond and Cr or Ti; diamond graphitization does not occur because of the kinetic difficulty at 1093 K under the pressure of 13 MPa.     

The laboratory confirmed natural crystallization of diamond from carbonized organic compounds

Abstract

In the paper the conception of the natural diamond growth as a result of the organic compounds reaction in the presence of noncompensated spin was checked. They might have played the essential role in the nucleation of diamond crystals. In the experiments, the partly carbonized phenolformal-dehyde resin instead of graphite was used as a carbon source. The final result of the process of the diamond growth depended on the temperature of resin carbonization as well as on the temperature and pressure of synthesis. The 3,8 GPa pressure, which is less than needed for graphite to diamond transformation in the classic industrial process, was sufficient to produce transparent and colourles diamond crystal of the size up to 0,7 mm.     

纳米引晶法选择性生长金刚石薄膜

通过传统的光刻工艺和纳米引晶技术,在抛光的单晶Si衬底上形成带有 超细金刚石纳米粉的引晶图案,并利用该图案与抛光Si处金刚石成核密度的巨大差异,实现 金刚石薄膜的高选择比生长。该方法具有工艺简单、沉积效率高、选择比高、对底无任何损 伤等优点。同时,这种方法很容易在不同衬底上实现金刚石薄膜的大面积选择性生长。     

金刚石层厚度对复合片(PDC)残余应力的影响

 通过X射线应力测试和有限元分析相结合的方法,研究了金刚石层厚度对聚晶金刚石复合片（PDC）残余应力的影响,并根据实验测试结果推导出了PDC表面中心与边缘的应力随金刚石层厚度变化的关系式。随着金刚石层厚度由0.5 mm增加到2.0 mm,PDC表面中心的压应力从1 800 MPa下降至700 MPa左右,而边缘部分的应力逐渐由压应力转为拉应力。金刚石层加厚虽然对边缘部分的最大拉应力影响不大,但使PDC边缘拉应力区宽度由0.76 mm增加到了2.85 mm。金刚石层厚度的增加还使得PDC边缘界面附近y方向的最大拉应力和位于界面边缘处的最大剪应力显著加大,这是金刚石层较厚的PDC界面容易产生裂纹的主要原因。     

脉冲激光诱导液-固界面反应合成金刚石纳米晶中的结构相变模型

 探讨了脉冲激光诱导液-固界面反应法（PLIR: Pulsed-Iaser Induced Liquid-Solid Interface Reaction ）制备金刚石纳米晶的物理化学机制,提出了金刚石纳米晶的成核机理,即由激光诱导石墨六方结构原子团过渡到石墨菱方结构、然后转变成立方金刚石晶核,以及由石墨六方结构直接转变成六方金刚石结构的相变模型,并讨论了基于液-固界面反应的纳米晶生长动力学,较好地从动力学上解释了合成金刚石纳米晶的物理化学机制。     

微波等离子体化学气相沉积合成掺氮金刚石薄膜的缺陷和结构特征及其生长行为

Diamond film was deposited in CH₄ and H₂ gas mixture with a small amount of N₂ by microwave plasma assisted chemical vapor deposition (MPCVD). Scanning electron microscopy, Raman spectroscopy and transmission electron microscopy were applied to characterize the film. The results showed that the growth of grains are different the central region and the edge. In the central region, diamond grains nucleated with a density as high as 4.8×10⁸ cm^-2 and were preferential in 〈001〉 orientation. The inner grains formed an area without stacking faults,which was surrounded by a rim with a high density of stacking faults. A growth model was suggested to interpret the morphological feature and the behavior of preferential growth. At the edge, the grains were identified to be 6H polytypes of diamond and a new twin relationship of grains was found. Besides, the effect of the N dopant on the growth behavior of the diamond film deposited by MPCVD was discussed in connection with the growth rate of the film. 关键词： 金刚石 结构表征 透射电子显微镜 多型金刚石     

氮氢共掺杂金刚石中氢的典型红外特征峰的表征

所有天然Ia型金刚石红外光谱中都存在3107 cm-1特征峰,而在金属触媒直接合成的金刚石红外光谱中没有检测出3107 cm-1特征峰.本文在6.3 GPa,1500?C条件下,通过Fe70Ni30触媒中添加P3N5直接合成出具有3107 cm-1特征峰的氮氢共掺杂的金刚石.红外光谱分析表明,合成的金刚石中氢有两种存在形式:一种对应着乙烯基团C=CH2中C—H键的伸缩振动(3107 cm-1)和弯曲振动(1450 cm-1)的吸收峰,另一种对应着sp3杂化C—H键的对称伸缩振动(2850 cm-1)和反对称伸缩振动(2920 cm-1)的吸收峰.通过分析发现,3107 cm-1吸收峰与金刚石中聚集态的氮原子有关,当金刚石中没有聚集态的氮元素时,即使氮含量高也不会出现3107 cm-1峰;并且2850和2920 cm-1附近的吸收峰比3107 cm-1附近的吸收峰更为普遍存在.这说明sp3杂化C—H键比乙烯基团的C—H键更广泛存在于金刚石中,从两者的峰值看,天然金刚石中的氢杂质主要以乙烯基团C=CH2存在.3107 cm-1吸收峰与聚集态的氮原子的这种存在关系为天然金刚石形成机制的研究提供了一种新思路,同时较低的合成条件也可能为氢与其他元素共掺杂合成具有n型半导体特性的金刚石提供一个较理想的合成环境.