多晶金刚石烧结中晶粒表面石墨化的实验研究

 利用X射线微区衍射，X射线光电子谱（XPS）及激光拉曼光谱等分析，对高温高压下以金刚石微粉为原料的多晶金刚石烧结过程中，金刚石晶粒表面石墨化现象进行了考察。结果表明，虽经历了烧结过程，但在没有掺杂剂作用的区域内，没有发现金刚石晶粒表面的石墨化。晶粒表面石墨化的高峰期，处于掺杂剂刚开始液化，但尚未饱和充填金刚石晶粒间空隙的烧结初期阶段，随着液相掺杂剂的饱和充填作用，金刚石晶粒表面的石墨消失，并最终完成多晶金刚石的烧结。     

多晶金刚石复合材料的某些质量问题

 本文报道了在研制多晶金刚石复合材料（PDC）时碰到的一些质量问题及其造成的原因和解决办法。     

高温高压金刚石单晶生长界面的研究

 利用扫描电镜及Auger电子谱技术研究了高温高压下金刚石单晶生长界面的特性，观察到了金刚石单晶表面及金属膜表面的沟槽结构及金刚石-金属、金属-石墨两个主界面间的过渡层结构及界面间C原子电子组态的变化。     

金刚石薄膜在多晶铜和磷脱氧铜基片上的生长

分别采用99.99%的多晶铜片和99.95%的磷脱氧铜片作为沉积金刚石薄膜的基片，通过热丝化学汽相沉积法在两种基片上都获得了大面积、自支撑的多晶金刚石膜.使用高分辨率光学显微镜、扫描电子显微镜、Raman光谱和X射线衍射比较分析了两种铜基片上的金刚石膜.脱氧铜上的金刚石膜质量并不亚于多晶铜上的金刚石膜，而且它的成核密度、生长速率以及应力都高于多晶铜上金刚石膜的同类参数.特别采用了退火工艺和优化的生长条件来获得大面积的连续金刚石膜. 关键词：     

烧结型多晶金刚石中晶界物相的类型与数量对其某些物性的影响

 烧结型多晶金刚石可分为有或无添加剂两种，本文只讨论前一种，研究烧结型PCD晶界中的物相和数量对相对耐磨性、强度和热稳定性的影响。试验发现，在晶界中形成的中间过渡物相的数量与相对耐磨性有关，而中间过渡物相的类型与热稳定性有关。     

扬子克拉通西部砂矿型金刚石多晶的同步辐射研究及意义

基于金刚石多晶形成过程的复杂性、制样的困难性等在较大程度上制约了人们对其成核、生长等结晶过程及意义等的深入理解，采用同步辐射技术对扬子克拉通的金刚石多晶进行同步辐射显微红外光谱、显微红外光谱成像等方面的研究。金刚石多晶的同步辐射研究表明，金刚石多晶研究样品总体属于Ⅰ型金刚石，其总氮含量(N_T)约为500~1 300 μg·g-1，对氮心的含量(N_A)约为300~700 μg·g-1，四氮心的含量(N_B)约为150~550 μg·g-1。金刚石多晶在地幔中的停留时间约介于0.06~0.12 Ga；样品的生长经历了多个生长中心先分别生长，后连聚成多晶再生长的过程，且整个多晶体的结晶中心区形成后，晶体优先往有利于稳固结晶中心的方向生长、再各向生长之过程。同时，金刚石多晶的生长在各时期内呈各向差异生长而非均匀生长，且存在间歇性停止生长的现象。     

山东蒙阴金刚石多晶的显微红外光谱研究及其成因意义

山东蒙阴金刚石多晶可划分为多角刻面状和浑圆状金刚石多晶两大类,它们的显微红外光谱研究结果表明,金刚石多晶中的氮含量较低,介于16.69～72.81μg.g-1之间,且同一金刚石多晶的不同金刚石晶粒(或部位)中的氮含量不相同;刻面状金刚石多晶均为ⅠaAB型,且A心的浓度大于B心的浓度。浑圆状金刚石多晶也多为ⅠaAB型,但具有更高浓度的B心,且存在少数同时包含单替代氮、A心和B心的浑圆状金刚石多晶;金刚石多晶不是在金刚石颗粒的成核阶段所形成的,而是在金刚石长大期间或金刚石颗粒形成后的某个特殊条件下聚集而成;山东蒙阴金刚石多晶可能形成于氮浓度较低的较深部地幔。同时,多角刻面状金刚石多晶的形成时间稍晚于金刚石单晶体,浑圆状金刚石多晶的形成时间明显早于金刚石单晶体。     

聚晶金刚石复合片超高压烧结过程的实验研究

 采用X射线衍射（XRD）分析、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDX）等方法,对在压力5.6 GPa、温度1 460 ℃条件下,加热时间分别为2、3、4、6、8、10 min的聚晶金刚石复合片（PDC）样品进行了分析。结果表明：PDC的烧结经历了金刚石的石墨化过程,而且在烧结过程中金刚石层表面的XRD图谱出现了WC衍射峰,强度由弱到强,再由强到弱,直至消失;进一步的研究发现,PDC中助烧结剂Co的晶格常数因C和W原子的固溶会变大,并随PDC加热时间的延长出现一个峰值;从硬质合金基体扩散到金刚石层的Co由于扩散通道各异、所受阻力不同,使得其分布不均匀。     

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。     

超高压高温烧结中金刚石表面石墨化过程再研究

 通过3组模拟实验,考察了低压高温下金刚石表面石墨化条件和超高压高温条件下金刚石表面石墨化过程,发现在钴-碳共晶点以下、超高压高温烧结样品WC-Co基体附近区域金刚石表面已发生石墨化,XRD测试结果表明,超高压高温烧结过程中金刚石表面经历了石墨化初期、高峰期和抑制期三个阶段。     

材料动力损伤的相似性

 从理论上推导了材料中空洞分布函数，阐明两种材料，Fe和Ta样品，受不同飞片速度冲击后，其空洞分布的相似性。从文献[5]中又发现，脆性材料的裂纹分布也具有同样的相似性，这说明理论分布函数可能具有普遍性。最后提出了这种性质的广阔应用前景。     

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。     

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。     

金刚石生长的高压溶剂中碳的输运及其影响

 实验证实，在金刚石生长的高温超高压溶剂中，碳原子通过溶解扩散而输运，并清楚地看到在溶剂中也有对流现象。而宏观的对流现象的存在及其对金刚石生长的影响是不可忽视的。     

利用超声相干技术在室温和高压下研究几种不同性能的玻璃

 综合使用超声相干技术几种不同的测量方法，分别研究两类三种不同性能的玻璃材料，测量它们的声速和衰减在室温及高压条件下的变化规律。结果表明：两类玻璃的声速和衰减以及由此而得到的弹性常数存在较大差异。两种硅玻璃在高压下，声速随压力变化的规律相似，压力升高时，纵波速度随之单调增加，横波速度线性减少，纵波衰减也随压力升高呈增加趋势。不同的是：两种玻璃横波衰减随压力的变化规律完全相反，水白玻璃的衰减增加，窗口玻璃的减小。上述几种方法的测量结果基本一致，且在相应的压力范围内与布里渊散射的实验结果基本吻合。     

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。     

高温高压条件下石墨的再结晶与金刚石单晶的生长

 用电子显微镜观察到了在高温高压条件下再结晶石墨的形状随温度变化而改变的规律。实验表明：从石墨向金刚石的转变，与石墨在催化剂——溶剂合金中的再结晶状态有关，类球形再结晶石墨是转变成金刚石小单元的基础。金刚石晶体的不同形态及其多样化的表面结构表明金刚石单晶的生长具有比较复杂的过程。研究了具有一定规则形状由类球形再结晶石墨晶粒组成的聚合体，这种聚合体将在适当温度压力下转变成金刚石颗粒。本研究给出了生长粗颗粒、晶形完整的金刚石单晶的原则办法。     

高温高压下碳纳米管的相转变及金刚石的合成

 利用透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）研究了碳纳米管在高压高温下的相转变。研究发现在高压高温条件下碳纳米管是不稳定的,在5.5 GPa压力下,770 ℃到950 ℃间退火时碳纳米管趋向形成碳纳米葱。在5 GPa、1 000 ℃条件下合成了金刚石。