硼皮金刚石聚晶中硼原子的分布及对耐热性的影响

利用中子径迹和离子探针方法,对硼皮金刚石聚晶和含硼黑金刚石聚晶中硼原子的微观结构进行了观察,验证了硼原子分布模型;并利用热重-差热分析方法,对其耐热性进行了分析,解释了硼皮金刚石聚晶的抗氧化性能及化学惰性优异的原因。     

硼皮金刚石抗氧化性研究

本文用高温扩散方法制成了硼皮金刚石,其表面层硼的厚度小于0.1μm,并测得人造淡黄色金刚石,含硼金刚石和硼皮金刚石的动态起始氧化温度分别为675℃,813℃和924℃。由人造金刚石的Auger测量结果表明,在人造金刚石的内部约含有2％的氧。由于它的存在而降低了人造金刚石的抗氧化性与抗压强度。     

含硼黑金刚石聚晶的研制及其性能的测试

一九七六年七月,吉林大学、郑州磨料所与天津砂轮厂实行厂、所、校三结合,组成了黑金刚石聚晶科研协作组,于一九七六年十二月上旬在天津砂轮厂金刚石车间研制成功了具有特殊优异性能的大颗粒黑金刚石聚晶。这种聚晶具有较高的磨耗比,一般平均磨耗比可稳定在4万(1:40000)左右,其热稳定性也较高,在没有保护气氛的情况下,能在950℃—1050℃保持稳定,不降低质量,比普通黄金刚石合成的聚晶的热稳定性温度约高200℃,黑金刚石聚晶的这种优异性能,为制造红硬性高均金刚石制品,创造了有利条件,从而扩大了金刚石的使用范围,同时还从理论上预言、实践上证实,它还有化学惰性好的特性,可以用来加工铁族材料。这是一种有重要用途的新材料,且生产成本不高,可以大量投产,本文将报道这种聚晶的研制工艺和性能测试结果。     

人造金刚石聚晶的显微结构分析

分别对以Si、Ni为粘结剂及纯镍为粘结剂的人造金刚石聚晶作了显微结构的观察。结果表明:前者是以生成的SiC和镍硅相起粘结作用,因此,这种聚晶有较好的热稳定性及较大的脆性;后者是以镍的固溶体(Ni)起粘结作用,所以韧性较好.但是,镍与金刚石的热膨胀系数相差甚大,这似乎是使得镍聚晶不宜在温度较高的环境中使用的原因。最后,本文对提高聚晶的质量提出了参考意见.     

利用金刚石纳米粉引晶方法制备高硼掺杂金刚石薄膜

利用金刚石纳米粉引晶方法在SiO2衬底上合成了高硼掺杂金刚石薄膜,并利用范德堡法、扫描电镜、激光拉曼方法对不同掺杂量下生长的样品进行了表征.SEM和拉曼谱分析表明,少量掺杂时有利于提高金刚石薄膜的质量,但是随着掺杂量的增加,金刚石薄膜质量开始明显下降;并且拉曼谱峰在500 cm-1和1200 cm-1开始加强,呈现重掺杂金刚石薄膜的典型特征.其电导率随着温度升高而升高,表明导电性质为半导体导电.     

第一只人造黑金刚石聚晶钻头试验总结

本文总结了我国第一只人造黑金刚石聚晶钻头试验的成果,论证了人造黑金刚石聚晶钻头的优越性。     

耐热聚晶金刚石及其制造方法和所用模具

一种能经受1250℃高温而不降低耐磨性的耐热聚晶金刚石。其制备方法主要是:用熔融碱或熔融盐预处理金刚石粉料,将金刚石粉与硅粉或硅粉和其它能与硅形成难熔物的物质粉料混合均匀,然后使混合物在高温高压下保持一段时     

金刚石聚晶薄膜制备及其电子场的发射性能

微波等离子体化学气相沉积是制备微/纳米结构的方法之一,使用该方法在陶瓷衬底上制备微米金刚石聚晶材料薄膜。利用扫描电子显微镜表征了材料的表面形貌,单元尺寸一致,分布均匀。使用X射线衍射和拉曼光谱分析了薄膜的结构,测试了薄膜材料的电子场发射性能。数据表明:制备的薄膜材料开启电场为1.25V/μm,在2.55V/μm的电场下,其电子场发射电流密度达到6.3mA/cm2。     

纳米级金刚石聚晶复合片PCD生长方法的研究

试验在6＊1650T、Φ465mm缸径压机上进行,压力在5.8GPa,温度在1550°C,烧结时间5min,采用CO,SI做添加剂烧结完成PCD样片,经过5轮试验,多次修改配方电镜扫描结果显示,样品里均匀的分布金刚石与金刚石（D-D）键结合和金刚石与金属结合剂的键结合（D-M-D）。     

硼注入金刚石的分子动力学模拟

利用Tersoff势和分子动力学方法研究了初始动能为500eV的硼粒子注入金刚石的微观行为．结果表明：单个500eV的硼原子注入后金刚石仍保持长程有序结构；表面层原子向内驰豫，邻近表达层的其他各层原子向外驰豫，表面层与近表层原子的间距减少了15％，而第2层原子与第3层原子之间的间距增加了1．5％；硼原子穿透到表面层下0．4nm处，然后再向表面扩散；表面层产生0．4MPa的压应力．     

硼注入金刚石的分子动力学模拟

利用Tersoff势和分子动力学方法研究了初始动能为500eV的硼粒子注入金刚石的微观行为.结果表明:单个500 eV的硼原子注入后金刚石仍保持长程有序结构;表面层原子向内驰豫,邻近表达层的其他各层原子向外驰豫,表面层与近表层原子的间距减少了15％,而第2层原子与第3层原子之间的间距增加了1.5％;硼原子穿透到表面层下0.4nm处,然后再向表面扩散;表面层产生0.4 MPa的压应力.     

CVD金刚石薄膜的掺硼研究

主要介绍硼掺杂金刚石膜的生长．采用热灯丝CVD法在硅上制备金刚石薄膜，采用三氧化二硼制备硼掺杂金刚石膜．利用拉曼光谱分析硼掺杂金刚石膜的生长情况．结果表明：硼的掺杂质量分数随生长时间延长而增大；利用SEM观察硼掺杂金刚石膜的表面晶粒变小；利用银浆在掺杂金刚石膜表面制备电极，测试电流随温度升高而变大.     

金刚石纳米粉引晶方法制备金刚石薄膜方法

利用金刚石纳米粉引晶法和常规研磨方法分别在单晶硅衬底上制备金刚石薄膜,并采用扫描电镜、激光拉曼方法对所制备样品进行表征,通过SEM和拉曼谱分析,与研磨法生长金刚石薄膜相比,利用金刚石纳米粉引晶方法可以大大提高金刚石薄膜的成核速度,生长速率达到2μm/h以上。对相同碳源浓度下生长的金刚石薄膜样品的SEM和拉曼谱分析,采用引晶法生长的金刚石薄膜质量明显高于研磨法。     

硬质合金工具金刚石涂层渗硼预处理

采用固体粉末渗硼工艺,研究了ＹＧ６硬质合金刀片表面渗硼预处理对金刚石涂层的着力的影响。研究结果表明：ＹＧ６硬质合金刀片通过粉末固体渗硼,表面生成具有较好高温稳定性的、以ＣｏＢ为主的渗民支,克服了金刚石沉积中基底表面的钴的不利影响,使得经渗硼处理的ＹＧ６刀片试样金刚石涂层附着力优于浸预处理试样。     

纳米金刚石颗粒粒度的测量

对用负氧平衡炸药在密闭容器内爆轰制备的纳米金刚石，用X射线衍射线线宽法(谢乐公式)、透射电镜观察法(TEM)、激光喇曼散射法、比表面积法和X射线小角散射法等手段，对合成的纳米金刚石颗粒粒度进行了测量，表明用炸药爆轰法制备的纳米金刚石具有立方金刚石结构，颗粒呈球形或椭球形，平均粒径为6．7nm。在5种测量方法中，用X射线衍射线线宽法(谢乐公式)得到的平均粒径值最小，而用其他4种测量方法所得到的粒径值基本一致。     

晶型三氧化二铬的研制

采用湿法制备晶型Ｃｒ＿２Ｏ＿３，产品各项指标与文献报道相符。该法有一定推广价值。     

MPCVD金刚石薄膜形貌与晶向

以甲烷、氢气做为气源,利用微波等离子气相沉积的方法在硅片上沉积金刚石薄膜。研究了不同浓度的甲烷对金刚石薄膜形貌和晶向的影响。结果表明:当甲烷浓度为2.44%时,金刚石薄膜晶粒尺寸小,晶形较差,晶面取向以(111)、(220)面为主;甲烷浓度为0.50%时,金刚石薄膜晶粒尺寸较大,晶粒棱角分明,晶面取向以(111)面为主。     

煤矿井下用内锥型聚晶金刚石复合片钻头工作状态模拟分析

为提高煤矿井下硬岩钻进破岩效率,设计了Φ94 mm内锥型PDC钻头;并对其进行了破岩过程仿真分析,以研究其受力特性。结果表明:与相同规格三翼内凹PDC钻头相比,在同等工况条件下,内锥型聚晶金刚石复合片箭头(polycrystalline diamond compact bit,PDC)所需轴向载荷降低近13%,破岩效率提高近30%;内锥型PDC钻头破岩受到的径向不平衡力占钻压的9.8%,钻头容易产生涡动;因此对于内锥型PDC钻头应关注其侧向力平衡的设计。根据分析结果,试制Φ94 mm钢体内锥PDC钻头并进行现场试验,相比于工区现用Φ94 mm普通钢体三翼内凹PDC钻头,试验钻头平均寿命提高2倍左右、破岩效率提高40%以上,表明研制的新型内锥PDC钻头有助于降低钻进成本,提高破岩效率。