金刚石晶体包裹层对提高金刚石压缩强度的计算

单颗粒压缩强度是衡量人造金刚石机械哟度的重要参数之一。一些高强度的天然或人造金刿石晶体的质量往往内外不一致，内核的压缩强度一向低于表面包裹层。本文分析了人造金刚石晶体低压缩强度的原因，从材料力学角度研究了低强度金刚石晶体表面上生长一层优质金刚石的包裹层对提高其压缩强度的作用，并对金刚石包裹体的微观结构与其单颗粒强度之间的关系进行了讨论。     

金刚石/金属触媒界面表征及金刚石生长的热力学分析

利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了高温高压触媒法合成金刚石后金刚石/触媒界面的物相组成,发现铁镍元素与碳元素的原子比为3.1: 1,并分析得出高温高压下界面中存在Fe3C、Ni3C物相结构.据此,利用热力学中经典的ΔG<0判定法,计算Me3C(Me:Fe,Ni)物相分解出金刚石的自由能变化.结果表明:在触媒法合成金刚石条件下(1500～1700 K、5～6 GPa),Me3CC(金刚石)+3Me比石墨金刚石的ΔG更负.因此,从热力学角度看,Me3C的形成,尤其是铁基触媒中Fe3C、Ni3C的形成,说明触媒法合成金刚石单晶是来自于Me3C型碳化物的分解,而并非石墨结构的直接转变.     

天然金刚石与合成金刚石的耐磨性比较及磨损的各向异性

利用软压头技术，研究了室温条件下天然金刚石和ＤｅＢｅｅｒｓ公司生产的大工合成金刚石的摩擦磨损行为。结果表明，磨损时，金刚石对摩擦方向敏感。存在有磨损的各向异生。「１１０」方向的耐磨性是「１００」方向的二倍。天然金刚石的耐磨性比人工合成金刚石高，这种现象是由于氮原子在金刚石晶格中位置不同的结果。     

自支撑金刚石厚膜表面外延掺硼金刚石薄膜研究

采用微波等离子体化学气相沉积技术(MPCVD),在抛光厚度0.5 mm的高热导率自支撑金刚石厚膜表面沉积厚度10 μm掺硼金刚石薄膜,通过热导率测试仪、扫描电子显微镜、激光拉曼光谱、X射线光电子能谱以及四探针仪等测试手段对材料的热导率、形貌及微观质量、表面键合状态及导电性能等进行分析.结果表明,优化工艺后在自支撑金刚石厚膜表面外延形成了质量优异,结合力佳的掺硼金刚石薄膜,其电阻率最低为1.7 ×102 Ω·cm.同时,鉴于界面同质外延特性以及大尺寸晶粒特点,整体材料的热导率可高达1750 W/(m·K),显示这种层状复合材料良好的整体导热性能及表面导电性能.     

纳米金刚石材料的研究进展

纳米金刚石不但拥有金刚石材料优异的物理、化学特性,还具备一些在纳米尺度下的特殊性能,如半导体特性、良好的生物相容性及光学特性.其研究吸引了国内外研究人员的广泛关注,且关于纳米金刚石材料的制备、性能表征以及应用的相关研究逐渐开展.前期的研究显示:不同形貌的纳米金刚石材料需要特定的制备方法、且表现出各异的特殊性能,适合于不同的应用领域.文中首先介绍了纳米金刚石颗粒、薄膜、金刚石纳米片及金刚石纳米线的制备方法;其次阐述了各类纳米金刚石材料在光、电、力学等方面的特殊性能,并对纳米金刚石材料在民用、生物医药、军事等领域的应用进行了总结,最后展望了纳米金刚石材料的发展前景.     

硼掺杂金刚石薄膜研究

硼掺杂是改善金刚石薄膜电阻率的有效手段,被认为是将金刚石薄膜用于制备电化学电极的途径.本文通过CVD法在单晶硅片上制得掺硼金刚石薄膜(BDD),并采用四点探针、扫描电镜、激光拉曼和电化学工作站对之进行检测,发现随着硼掺入量的增加,薄膜电阻率逐渐降低,重掺杂时可达2.0×10-3Ω·cm.同时金刚石薄膜的固有质量出现恶化,表现为金刚石晶粒的碎化以及拉曼观察到的薄膜内应力的增加和非金刚石峰的出现.对薄膜电极进行电化学测量发现BDD电极在酸性溶液中具有非常宽的电位窗口和高的阳极极化电位,且背景电流极低.     

人造金刚石金属包膜研究进展

对高温高压下合成金刚石形成的金属包膜的深入研究具有重要意义,有可能是揭示金刚石合成机理的     

Fe刻蚀金刚石的速率

本语文对Ｆｅ刻蚀金刚石的速率进行了定量的研究。Ｆｅ刻蚀金刚石的机制是金刚石晶格中的碳原子自（金刚石－Ｆｅ）界面不断溶入γ－Ｆｅ，并在γ－Ｆｅ中扩散。根据这一机制，导出了Ｆｅ刻蚀金铡石速率（ｖ）的理论公式。应用理论公式的计算值与实测相比较，两者基本相符。该式对与Ｆｅ刻蚀金刚石机制相同的过程均可适用。     

奇妙的晶体——金刚石

正金刚石是一种古老的晶体材料,是碳元素的一种单质存在形式。经过精心打磨的金刚石即为钻石,自古以来就由于其炫目的外表和坚硬的品质而被人们视为珍宝。随着科学技术的不断进步,金刚石众多的优异性能逐渐被挖掘出来,由于其自身的高硬度、高热导率、高禁带宽度、可见到红外的高透过率等一系列优异的物理化学性质,在超精密加工、电子、光学材料等领域具有很好的应用前景。     

纳米金刚石膜——一种新的具有广阔应用前景的CVD金刚石

以氢气为主要反应气体生长的CVD金刚石膜的晶粒尺寸过大限制了它在某些领域的进一步应用.当晶粒组成降到纳米级时,金刚石膜会表现出许多优异的性能,具有广阔的应用前景.与通常的CVD法生长金刚石的工艺不同,氩气在纳米金刚石的生长过程中发挥着重要作用.纳米金刚石的鉴定和评价是纳米金刚石研究中的重要部分.     

金刚石振动特性的分子动力学模拟

利用分子动力学的计算机模拟方法,分别采用Tersoff-Brenner势和Tersoff势研究了金刚石的振动特性及空位对金刚石振动特性的影响.结果表明,Tersoff势不能准确地描述金刚石的振动特性,而用Tersoff-Brenner势计算得到的金刚石态密度和拉曼谱图与实验结果符合得很好.空位使金刚石的振动特性发生了变化,在态密度和拉曼谱中金刚石峰的右边出现一个较强峰.     

人造金刚石晶体生长的微观机制

本文以FeNi合金作为触媒,以石黑为碳源,在高温高压下合成了粒度为0.5mm～0.77mm的金刚石单晶。利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对不同生长阶段的金刚石的表面和内部截面的形貌进行了微观观察和分析。结果表明,金刚石晶面以片层机制长大,生长孪晶在金刚石长大过程中出现。在奕晶中发现许多呈六角形的可能与被输送到生长孪晶的碳原子有关的亚颗粒。     

人造金刚石表面化学镀镍工艺

采用以次亚磷酸钠为还原剂的酸性化学镀镍液对人造金刚石进行表面镀覆.用扫描电镜及能谱分析表征金刚石表面镀镍前后的形貌和物相;用金刚石单颗粒抗压强度测定仪测试镀镍前后单颗金刚石的抗压强度.结果表明:通过化学镀镍的方法得到的样品,不仅存在C、Ni元素,还有P及微量的O和Cl元素.在镀层较薄的前提下,金刚石化学镀镍前后的平均单颗粒抗压强度没有明显的变化,漏镀现象越明显,抗压强度越不均匀.     

人造金刚石的微观结构模型

将静态超高压高温合成的人造金刚石晶粒利用RTO包埋法制备成适合TEM观察的样品,发现这些金刚石晶粒是由多根细长的纳米多晶棒沿一定取向规则地以捆束状堆叠、聚集而成,而这些纳米多晶棒之间填充了无定型碳.也就是说,人造金刚石晶粒是由结晶碳素和无定型碳组成的.由此,提出并绘制了人造金刚石晶粒的微观结构模型示意图,可用于解释人造金刚石的各向异性及其他宏观性能特征.在以上结论的基础上,笔者认为业界经常提及的“单晶”金刚石称谓可能并不严谨,可能并不是纯粹由结晶金刚石材料组成.     

CVD金刚石化学机械抛光工艺研究

本文提出采用化学机械抛光的新工艺实现传统方法无法达到的超光滑、低损伤的表面抛光.本文在对金刚石氧化的化学热动力学研究基础上,配制了以高铁酸钾为主要氧化剂的化学机械抛光液,指出加快化学机械抛光过程金刚石氧化的工艺措施.研制了用于CVD金刚石化学机械抛光的可加热抛光头和摩擦力测量装置,着重研究了CVD金刚石的化学机械抛光工艺.试验得到最佳的抛光工艺参数:抛光压力为266.7 kPa,抛光盘转速为70 r/min,抛光头转速为23 r/min,抛光温度为50℃.化学机械抛光的摩擦系数在0.060 ～0.065范围内变化,为混合润滑状态.