压力、温度以及时间对金刚石烧结体性能的影响

 采用熔渗法研究了烧结压力、烧结温度以及烧结时间对金属添加剂金刚石烧结体性能的影响;在1 400 ℃、5.8 GPa、12 min的烧结条件下,烧结出磨耗比为285×10³、金刚石颗粒未出现异常长大的金刚石烧结体;分析了烧结方法对烧结效果的影响。     

晶界对金刚石紫外探测器时间响应性能的影响

持续光电导现象是影响多晶金刚石紫外探测器时间响应性能的一个不利因素,它的存在会大大延长探测器的响应时间.本文在微米晶金刚石薄膜上制备了叉指电极间距分别为20μm和30μm的紫外探测器(分别称为器件A和器件B),讨论了晶界对多晶金刚石紫外探测器时间响应性能的影响.结果表明,器件A和器件B均表现出持续光电导和光电导增益现象,并且器件B比器件A更显著.分析得出,晶界缺陷可能在金刚石带隙中引入一个浅能级并起少数载流子陷阱中心的作用,导致了探测器的持续光电导现象和高增益.相比器件A,器件B电极间具有更多的晶界数量,因此器件B表现出更为显著的持续光电导和更高的光电导增益.     

温度对PC膜结构、性能的影响

Pc膜具有优异的物理机械性能，在材料保护、电子器件、生物医药等领域均有广泛用途。用光学显微镜对样品表面分析，发现很多凹凸不平的线形痕迹，同时有许多颗粒大小不同的圆形凹坑和凸起的颗粒物。膜在受热或一定气体压力下可能易产生针孔而发生透气。用扫描电镜对PC膜进行表面微区分析，发现其表面由微米级大小的聚合体颗粒堆积而成。偏振红外光谱、扫描电镜和X射线衍射分析，发现PC膜的吸收光谱各谱峰强度基本没有明显变化，说明该样品整体为非晶结构，沉积过程中无明显的分子取向性。     

压力对纳米金刚石膜生长的影响

纳米金刚石膜具有高耐磨能力和低摩擦系数,在多个领域有广阔的应用前景。纳米金刚石膜可通过热丝化学气相沉积方法进行制备。其中,系统压力是关键的参数,适当的压力下可生长纳米金刚石膜,而改变压力则金刚石膜的表面形态将发生变化。实验通过不同压力下制备金刚石膜,采用扫描电镜进行形貌观察,并通过拉曼光谱确定纳米金刚石结构。实验表明,金刚石膜形态随压力变化而改变,一定压力下生长出纳米金刚石膜,降低压力则晶体颗粒变粗。分析其原因是与氢原子的运动密切相关。     

压力对纳米金刚石膜生长的影响

纳米金刚石膜具有高耐磨能力和低摩擦系数,在多个领域有广阔的应用前景。纳米金刚石膜可通过热丝化学气相沉积方法进行制备。其中,系统压力是关键的参数,适当的压力下可生长纳米金刚石膜,而改变压力则金刚石膜的表面形态将发生变化。实验通过不同压力下制备金刚石膜,采用扫描电镜进行形貌观察,并通过拉曼光谱确定纳米金刚石结构。实验表明,金刚石膜形态随压力变化而改变,一定压力下生长出纳米金刚石膜,降低压力则晶体颗粒变粗。分析其原因是与氢原子的运动密切相关。     

气相生长金刚石膜对衬底金刚石性能的影响

 本文以高压合成金刚石为衬底材料，用热解CVD法在衬底金刚石表面生长了金刚石晶体。结果表明，生长金刚石后的衬底金刚石热性能有明显改善。     

衬底温度对类金刚石薄膜力学性能的影响

 采用脉冲激光沉积方法在不同衬底温度下制备了最高硬度与弹性模量分别达45 GPa和290 GPa,且表面十分光滑的类金刚石薄膜。在相对湿度为80%的条件下,薄膜最低的摩擦系数与磨损率分别为0.045与5.74×10^-10 mm³·N^-1·m^-1。实验结果表明,硬度与弹性模量随衬底温度升高而降低,摩擦系数与磨损率随衬底温度升高而增大。拉曼光谱表明:在室温下制备的薄膜为典型类金刚石结构,sp³含量高达76.8%,而随温度升高,薄膜结构逐渐经无定形碳结构向纳米晶石墨结构方向发展,sp³含量也随之降低,力学性能变差。     

退火时间对硼掺杂纳米金刚石薄膜微结构和电化学性能的影响

采用高分辨透射电镜、紫外和可见光Raman光谱及循环伏安法研究了1000 ℃下退火不同时间的硼掺杂纳米金刚石薄膜的微结构和电化学性能. 结果表明,随退火时间的延长,薄膜中纳米金刚石晶粒尺寸逐渐减小.当退火时间为0.5 h时, 金刚石晶粒尺寸由未退火样品的约15 nm减小为约8 nm, 金刚石相含量增加;当退火时间为2.0 h时,金刚石晶粒减小为2—3 nm, 此时晶界增多,金刚石相含量减少;退火时间为2.5 h时纳米金刚石晶粒尺寸和金刚石相含量又略有上升.晶粒尺寸和金刚石相含量的变化表明薄膜在退火过程中发生了金刚石和非晶碳相的相互转变.可见光Raman光谱测试结果表明,不同退火时间下, G峰位置变化趋势与I_D/I_G值变化一致,说明薄膜内sp²碳团簇较大时, 非晶石墨相的有序化程度较高.退火0.5, 1.0, 1.5和2.0 h时, 电极表面进行准可逆电化学反应,而未退火和退火时间为2.5 h时电极表面进行不可逆电化学反应.退火有利于提高薄膜电极的传质效率, 退火0.5 h时薄膜电极的传质效率最高,催化氧化性能最好.较小的晶粒尺寸、 较高的金刚石相含量以及纳米金刚石晶粒的均匀分布有利于提高电极表面反应的可逆性和催化氧化性能.     

预处理石墨对合成金刚石性能的影响

 本文介绍了对合成金刚石用石墨片进行预处理的方法。研究表明，用已处理过的石墨片合成出粒度组、强度高、完整单晶多的金刚石，金刚石中Ni、Mn、Co、Si的含量明显减少，而氮的含量明显增加。并观察到触媒片两面都能均匀地生长理想的金刚石晶体。该预处理方法不仅提高金刚石的质量，而且有可能为认识石墨转化为金刚石的机理提供一些依据。     

温度对金刚石涂层膜基界面力学性能的影响

利用分子动力学方法建立了硬质合金基底金刚石涂层膜基界面模型, 并采用Morse势函数和Tersoff势函数相互耦合的方法来表征模型内原子间的相互作用关系, 在此基础上对不同温度(0–800 K)条件下硬质合金基底金刚石涂层膜基界面的力学性能进行了分子动力学仿真计算. 结果表明: 当温度由0 K上升到800 K的过程中, 金刚石涂层膜基界面拉伸强度呈下降趋势, 并且在0–300 K范围内下降趋势明显, 在300–800 K范围内下降趋势缓和; 体系能量随温度的变化具有相同的下降趋势.     

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。     

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。     

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。     

烧结型金刚石聚晶抗氧化性研究

 本文测量了烧结型金刚石聚晶氧化温度。提出烧结型金刚石聚晶德抗氧化性能，主要取决于晶界中结合剂以及形成中间过渡层物相德抗氧化性质。     

不同添加剂对超细晶粒度金刚石烧结体组织和性能的影响

 本文研究了形成强碳化物的元素，和触媒金属镍作添加剂得到的超细晶粒度金刚石烧结体在显微组织上的差异。讨论了两种不同类型添加剂在超高压高温下烧结所起的作用。对含不同类型添加剂的金刚石烧结体进行了耐磨性、抗氧化性等性能的测定。     

光纤光栅弹簧管压力传感器的压力和温度特性

本文利用弹簧管对于压力的机械放大作用,将弹簧管与光纤光栅悬臂梁调谐技术相结合,研制了一种新颖的光纤光栅弹簧管压力传感器,大大提高了光纤布喇格光栅对压力测量的灵敏度,压力灵敏度系数可达-1.79×10^-4/MPa,比裸光栅提高了两个数量级,在0～12MPa的压力范围内,光纤布喇格光栅中心反射波长的改变与压力成良好的线性关系.同时由于悬臂梁热膨胀效应的影响,光纤光栅的温度灵敏度提高为裸光栅的7倍.     

金属包裹体的变化及对人造金刚石强度的影响

 当温度超过1 000 ℃时，人造金刚石中的金属触媒包裹体，在形态、结构和成份上都将发生改变，并且这种变化会在金刚石晶格内造成尺寸更大的缺陷区域，因此在表面氧化不起决定性作用的情况下，金属触媒包裹体的这种变化，就成了导致金刚石强度下降的最直接的原因。我们对在氩气保护下、不同温度处理的一系列人造金刚石样品进行了强度测量，并用SEM、X射线衍射及光学显微镜等手段观测了金刚石断裂表面上的包裹体及其形态变化。我们的实验结果证实了上述结论。我们还发现，金属触媒包裹体的存在极大地影响着金刚石的热稳定性，它们使金刚石在1 000 ℃左右即可向石墨转化。     

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。