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。     

金刚石的石墨化及其对炸药爆轰合成超微金刚石产出率的影响

 金刚石的石墨化对于炸药爆轰过程中金刚石的产出率有重要的影响。对碳相图进行了讨论,提出采用金刚石-石墨的动力学平衡线来评价炸药爆轰过程中金刚石的石墨化。通过数值模拟,对炸药爆轰过程中金刚石的石墨化进行了分析和讨论。     

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.     

高温高压下石墨变金刚石的结构转化几率

一、引 言 对于石墨变金刚石的机理的研究,目前有许多学说和物理模型.本文采用直接转化模型,并用量子力学原理和量子统计方法探讨石墨变金刚石的转化率问题.本文不是把晶体结构机械地看作为由一个个不动的质点(原子)构成的点阵,也不是机械地把晶体的结构相变看成是这个点阵的整体的压缩和错动,而是把晶格上的原子看作为在平衡位置上量子化的振动,结构的转化是统计性的. 二、石墨和金刚石晶体结构的异同及 相互转化的模型 自然界中有两种石墨。ABCA型和ABA型,如图1所示. 石墨变金刚石的结构转化见图2. 比较两种石墨的晶体结构和金刚石的晶…     

聚晶金刚石复合体超高压液相烧结理论研究

 在对前人有关聚晶金刚石超高压烧结机理的综合分析与评价的基础上,通过对金刚石与不同组分的钴熔体相互作用规律,及金刚石从钴熔体中的结晶热力学与动力学的理论研究,提出了石墨优先金刚石“溶解”和金刚石石墨化“溶解”的观点,阐明了钴熔体的性质对金刚石（石墨）的浸润扩散溶解过程,以及金刚石再结晶析出过程的影响,认为在金刚石-钴烧结系统中存在三种主要烧结机构：颗粒重排,溶解-析出和聚晶固架形成机构。不同温度条件下不同碳含量钴熔体在烧结过程中,对于促进金刚石表面石墨化,进一步引起颗粒重排,实现sp³结构碳原子在金刚石颗粒间的有效迁移传递以及D-D直接结合等方面起到了十分重要的作用。根据上述金刚石超高压液相烧结理论的基本观点,可较合理地解释聚晶金刚石复合体（PDC）在超高压烧结过程中观察到的一些基本现象和实验事实。     

用过剩压法生长金刚石过程中石墨再结晶现象的研究

描述了在过剩压驱动下金刚石晶种外延生长过程中，大量伴生的石墨再结晶现象，再结晶石墨抑制了金刚石的自发成核，它们分布于合成腔触媒金属的低温区，结晶数量多，晶粒片状分层，尺寸大，但出现乱层晶体结构，同时产生一定数量的无定形碳，分析认为，这与长时间的低过剩压驱动，触媒金属内有足够的碳源供给，并具备在高温高压下石墨分充结晶但又达不到完全石墨化条件有关，还讨论了在低过剩压驱动下，促进金刚石晶体外延生长的碳本     

用过剩压法生长金刚石过程石墨再结晶现象的研究

 描述了在过剩压驱动下金刚石晶种外延生过程中，大量伴生的石墨再结晶现象。再结晶石墨抑制了金刚石的自发成核；它们分布于合成腔触媒金属的低温区，结晶数量多，晶粒片状分层，尺寸大，但出现乱层晶体结构；同时产生一定数量的无定形碳。分析认为，这与长时间的低过剩压驱动，触媒金属内有足够的碳源供给，并具备在高温高压下石墨充分结晶但又达不到完全石墨化条件有关。还讨论了在低过剩压驱动下，促进金刚石晶体外延生长的碳源可能是活化的碳原子，而不是具有乱层结构特征的再结晶石墨。     

碳同素异形体中的正电子理论

在密度函数理论的基础上,采用中性原子叠加模型和有限差分方法(SNA-FD)计算了石墨,金刚石和C60这三种碳的同素异形体中的正电子分布和湮没情况. 计算表明,在片层结构的石墨晶体中,正电子主要在石墨层间的空隙中湮没,计算出的石墨中的正电子寿命为208ps,与文献中的实验结果210ps符合很好. 在金刚石单晶中,正电子主要在碳原子之间的空隙中存在并发生湮没,计算出的金刚石中的正电子寿命为1159ps,与文献中的实验结果110ps相符合;在面心立方结构的C60晶体中,正电子主要在C60分子球壳内外侧及分子之 关键词： 石墨 金刚石 C60 正电子寿命     

石墨的性质与金刚石的合成效果

在合成金刚石的实验中,由于所采用的石墨材料种类的不同,往往明显地影响金刚石的合成效果.因此,石墨具有什么性质才有利于提高人造金刚石的质量和产量,就成为值得重视的理论和实际问题.我们对十四种成型石墨作了一些物理性质的测定,显微结构观察和X射线衍射实验.据此,把十四种石墨分为七类,这七类石墨合成金刚石的效果是有明显差别的.总的趋势是:碳素的石墨化程度较高的石墨,合成金刚石的效果较好. 实验采用的是国产成型石墨十四种,牌号如下:DS4、GH2、SM2、GH3、GN、GM、HSM、G201r、SK2、PD、DS,。、D。,,、RN、G。。,。 其中…     

纳米磷化镓粉体中混杂石墨和金刚石微晶的拉曼光谱分析

利用Raman光谱并结合能量色散X射线显微分析(EDX)和X射线衍射图谱(XRD)对混杂于纳米磷化镓粉体内的石墨和金刚石纳米微晶进行了分析。结果表明,在纳米GaP粉体Raman光谱中,位于1324 cm-1和1572 cm-1的两个宽强散射谱带分别归属于金刚石的F2g模和石墨的E2g模振动。EDX结果证实纳米GaP粉体材料中含有碳元素。XRD图谱中出现了石墨和金刚石的低晶面指数衍射峰。     

湖南砂矿金刚石中石墨包裹体拉曼光谱原位测定：形成条件及成因指示

石墨是天然金刚石中最常见的包裹体之一,按其形成顺序可分为原生、同生、次生,原生/同生与次生石墨包裹体的存在指示了金刚石形成的环境及形成后可能经历的变化。对湖南沅水流域产出的13粒宝石级-半宝石级砂矿金刚石中的原生/同生石墨包裹体及次生石墨包裹体进行显微激光拉曼光谱的原位测试。测试显示,湖南沅水流域金刚石中原生/同生石墨包裹体与次生石墨包裹体的G带与D带拉曼位移均存在漂移,其中原生/同生石墨包裹体G带的漂移范围为1 591～1 600 cm-1,次生石墨的漂移范围为1 575～1 588 cm-1,显示其形成压力较低,结晶压力变化范围大。原生/同生石墨漂移程度估算出该区域压力范围为4.01～5.88 GPa,估算结果与利用橄榄石包裹体拉曼位移估算的源区压力范围基本一致。该区域内金刚石中原生/同生石墨包裹体的D带拉曼位移在1 350～1 368 cm-1之间,D带与G带的强度比(I_D/I_G值)值位于0.36～0.82之间,具有较低有序度结构/结晶程度与橄榄岩型金刚石的高结晶度石墨明显不同指示该区域部分砂矿来源的金刚石的形成深度较浅,成因与榴辉岩关系更为密切,形成过程极可能曾位于石墨-金刚石稳定域附近。研究结果表明,金刚石石墨包裹体拉曼位移的漂移程度可成为探索金刚石原生源区形成环境的有效方法之一。     

高温高压下碳的状态方程及相变理论研究

 研究了高温高压下三相碳（石墨、金刚石、液相碳）的状态方程，包括高压下石墨到金刚石的固-固相变以及高温下石墨和金刚石的熔解曲线。计算所得到的金刚石熔解曲线具有正的斜率，石墨-金刚石-液相三相点为4 400 K，14 GPa左右。     

B4C作碳源高压合成金刚石的EPR谱特性

与传统用石墨作碳源不同，首次用Ｂ４Ｃ作碳源，在高温高压与过渡金属合金触媒作用下，合成出高含硼黑色金刚石。这种金刚石的ＥＰＲ谱不再具有由孤立替位氮引起的三共振峰，而是一条线宽为７×１０－４特斯拉、ｇ＝２．００２３、浓度约为２×１０１８自旋数／厘米３的罗伦兹型单峰。分析表明：这可能是金刚石中硼杂质引起的受主中心，抵消了氮原子的未偶电子顺磁性后，所产生的共振现象。由于Ｂ４Ｃ分离出碳原子少，金刚石生长速度较慢，金刚石中铁磁杂质含量低，因此，它们引起的共振现象不明显。     

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。     

拉丝成品模用生长型多晶金刚石

人造多晶金刚石是研制大颗粒人造金刚石的一种重要途径,它制作方便,易于直接成型.目前在高温高压下有两种研制方法:一是由石墨合成金刚石,再由金刚石微粉烧结成多晶金刚石,即烧结型多晶金刚石(也称烧结型聚晶);另一就是由石墨直接一次生长成多晶金刚石,即生长型多晶金刚石(也称生长型聚晶). 人造多晶金刚石已在机械、地质、冶金、石油工业中广泛应用.近几年在电线、电缆行业中,也开始以人造金刚石拉丝模代替天然金刚石拉丝模和硬质合金模。天然金刚石模价格贵,资源少.硬质合金模耐磨性差,使用寿命短.所以,人造多晶金刚石拉丝模有着广阔的应…     

碳水混合物冲击压缩特性研究

 利用二级轻气炮加载技术研究了碳水混合物的冲击压缩特性。研究发现：冲击压力p低于19.0 GPa时，石墨与水混合物冲击压缩特性明显不同于金刚石与水混合物的冲击压缩；p大于23.0 GPa后，它们的特性十分接近，这说明有较多的石墨转变为金刚石；当p为52.9 GPa时石墨与水混合物的冲击压缩特性出现明显偏离，这和高压下碳水混合物产生气体成份有关。     

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。     

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。     

人造金刚石晶体生长机制的探讨

自然界中常见到的碳可分为金刚石晶型碳(如立方和六方金刚石)和非金刚石晶型碳(如石墨和无定形碳)等两种.人造金刚石就是通过外界条件如压力、温度等的变化,使非金刚石晶型碳转变成金刚石晶型碳. 人造金刚石的具体方法多达十余种,按晶体生长的特点可归纳为直接法、熔剂-触媒法和外延法等三种1).前两种方法是在金刚石稳定区实现的,后一种方法是在金刚石亚稳区进行的.图l[1,2]表示碳的P-T相图和三种方法人造金刚石的实验范围. 人造金刚石在实验室获得成功的可靠报导[3],至今已有十七年的历史,磨料级人造金刚石早已投入生产,优质大颗粒(多晶体…     

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。