氮与金刚石性能关系综述

氮是金刚石晶体中最最常见的杂质,也是影响金刚石性能的重要因素之一。关于氮对金刚石合成及其性能的影响研究,很多研究者根据各自所得到实验与分析结果做出了许多有价值的描述。文章对其中有一定科学技术意义和对实际有指导作用以及帮助我们了解其最基本性能的内容做一简要综述。     

Fe—C（H）系高温高压合成金刚石多晶的RAMAN与PL光谱研究

Fe—c（H）系高温高压合成金刚石多晶的FESEM,RAMAN和PL光谱研究表明：构成多晶的金刚石晶粒多为八面体形态,同时其形成环境比较稳定。在金刚石晶粒中存在与氮相关、与镍相关及塑性形变等缺陷,且不同金刚石晶粒中的缺陷不完全相同。基于镍易在金刚石中形成发光中心及氢可以加速金刚石多晶的形成,为了提高金刚石单晶的质量,应该尽量在压腔中使用纯铁作为触媒,且在引入氢的同时除氮。     

用掺杂N、H化合物的粉末触媒合成金刚石的研究

氮和氢元素是天然及人工合成金刚石中重要的杂质元素,对金刚石的性能有着十分重要的影响。本工作中,先利用有机氮氢化合物三聚氰胺的分解提供氮与氢源,研究了大量的氮和氢在粉末触媒合成金刚石中对金刚石生长的影响。结果表明:大量的氮和氢的存在,将严重抑制金刚石的成核。然而,用含少量的添加剂氮化物Mx N的粉末触媒在国产六面顶压机上却能合成出优质金刚石单晶。利用光学显微镜观察,发现所合成的金刚石多为六八面体,晶形完整;在大多数用含添加剂氮化物的触媒合成的金刚石的晶面上有凹线出现。用扫描电镜对凹线的形貌进行了细致的观察。随着铁基粉末触媒中添加剂氮化物含量的增加,合成金刚石的压力和温度条件逐渐增高,金刚石生长的“V形区”上移     

类金刚石膜的制备及应用

类金刚石膜（DLC）由于其良好的特性被广泛应用于各个领域,文章介绍了类金刚石膜的制备方法及特点,并说明了利用类金刚石膜耐磨损高硬度等特点,将类金刚石薄膜经过特殊的方法形成类金刚石纤维的过程,探讨了其在纤维砂轮中,代替Al2O3纤维作为磨料的应用。     

山东金刚石晶体中氮片晶的分布特征及其表面微形貌

为研究山东蒙阴金伯利岩型金刚石晶体中氮片晶的分布特征,采用红外光谱仪对116粒宝石级金刚石晶体样品中的氮片晶进行分析,并采用微分干涉显微镜观察氮片晶在金刚石表面所具有的物理化学性质及其表面微细结构。结果表明,80.2%的金刚石样品中具有氮片晶;在个别浅褐色、八面体金刚石样品{111}面上观察到平行于[100]晶带方向的长条状蚀像,这些蚀像相互平行,大小不等。显微红外光谱对具长条状蚀像的金刚石样品{111}面的测试结果表明,该类晶体均具有较强的氮片晶的吸收峰(1359~1375cm-1)。综合浅褐色、八面体金刚石样品的红外光谱及其表面微形貌特征,推测长条状蚀像是由氮片晶的出露点受优先选择性腐蚀而致。     

特殊类型含硼、氮金刚石晶体的结构、性质与应用

为了促进对含硼、氮金刚石的研究和开发，使金刚石的品种、质量与应用技术等得到迅速的发展，介绍了硼、氮元素对合成金刚石晶体的结构、性质与应用技术的影响，详细叙述了含硼、氮金刚石的耐热性，化学性能、力学性能、电学性能和光学性能，对其在工业中的实际应用进行了讨论．     

氮素形态对冬油菜幼苗生长的影响

通过营养液培养试验研究了硝态氮（NO3-）和铵态氮（NH4＋）不同搭配比例对甘蓝型油菜中双9号幼苗生长的影响。试验设5个处理：NO3-∶NH4＋分别为100∶0（N1）、75∶25（N2）、50∶50（N3）、25∶75（N4）和0∶100（N5）。结果发现,与N1处理相比,油菜幼苗干重、根长、根表面积、根体积、氮（N）含量及N积累量、硝酸还原酶活性等指标均以N2处理最高,之后随着营养液中NH4＋比例的升高而显著降低。而光合色素含量、铁（Fe）和锌（Zn）浓度却随营养液中NH4＋的添加而显著升高,锰（Mn）浓度随NH4＋的添加而显著降低。说明中双9号属于喜硝态氮的作物,在供应NO3-时搭配适量的NH4＋更有利于其生长,但是当NH4＋比例超过50%时,则会显著抑制其生长。     

高温高压下用氧化硼添加剂合成金刚石

文章研究了氧化硼添加剂对F e70N i30触媒合成金刚石的影响。当前掺硼金刚石是研究的热点,但关于利用F e70N i30触媒合成掺氧化硼的金刚石的文章却不多。在实验中将一定比例的氧化硼添加到石墨-F e70N i30粉末体系中并混合均匀,在六面顶压机上利用高温高压合成掺氧化硼金刚石。实验结果表明,添加一定量的氧化硼对金刚石的合成压力和温度的影响不大,但掺氧化硼合成的金刚石与不掺杂合成的金刚石在颜色和表面形貌上有很大的区别。对这种情况作了比较和分析。     

Ⅱa型宝石级金刚石大单晶研究最新进展

用合金触媒利用温度梯度法合成优质Ⅱa型宝石级金刚石。研究发现，在约5．4GPa和约1300℃的条件下，除氮剂的加入使合成金刚石的温度区间变窄及金刚石晶体生长过程中更易俘获包裹体而出现熔坑，从而影响晶体的生长速度。实验解决了组装的稳定性问题；并通过调整组装，在除氮剂合适的掺入量下，使合成优质金刚石的最大生长速度达到2．16mg／h。结果实验获得了4．3mm的优质Ⅱa型金刚石大单晶。红外测试分析表明该金刚石含氮量小于10^-7。     

高温高压条件下金刚石单晶生长界面Auger电子能谱研究

用A uger电子能谱技术分别进行金刚石单晶生长界面的金属膜表面及附近碳原子的精细A uger谱分析、金刚石单晶附近及其表面的A uger谱精细结构分析。研究结果表明,在高温高压有催化剂参与下金刚石单晶生长是双界面生长,存在两个主界面D—M及M—C。高温高压条件下石墨中碳原子经过“过渡层”及“金属催化剂层”才能将碳原子的电子构形从SP2π态改变成SP3态,从而以碳原子的金刚石四面体结构长到金刚石表面,金刚石晶格结构的形成是在金刚石表面层完成的。     

Ⅱa型工业金刚石的高温高压合成

对Ⅱa型工业金刚石的高温高压合成进行了研究，成功地合成出了优质Ⅱa型工业金刚石。通过考察有除氮剂、无除氮剂两种体系中合成金刚石的情况，结果发现，合成金刚石的最低压力点及温度并没有发生太大的变化；借助于光学显徽镜发现，有除氮剂体系合成出的晶体颜色比原触媒体系合成的晶体要浅，且多为六一八面体；通过IR检测后发现，有除氮剂体系合成金刚石的含氮量明显低于原触媒体系合成金刚石的含氮量；借助扫描电子显微镜（SEM），对两种体系所合成金刚石表面的形貌进行了观察。     

氮钾配施对烤烟碳代谢关键酶活性及化学成分的影响

采用田间小区试验探讨了氮钾配施对烤烟碳代谢关键酶活性及化学成分效果。试验结果表明:烤烟生长过程中各处理的淀粉酶活性的变化趋势是:高氮处理(N9K12、N9K18和N9K24)>中氮处理(N6K12、N6K18和N6K24)>低氮处理(N3K12、N3K18和N3K24)。从移栽后44d到62d各处理的烟叶蔗糖转化酶活性上升,而后呈现下降-上升-下降的趋势,在移栽后60d达到高峰;在移栽后44d(团棵期)烟叶可溶性总糖含量较高,随着烤烟生长,烟叶可溶性总糖含量逐渐下降,到移栽后89d(成熟期)达到最低。     

钻石的魅力

正认识钻石钻石是指经过琢磨的金刚石,金刚石是一种天然矿物,是钻石的原石。简单地讲,钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。是爱情和忠贞的象征。钻石的形成原理钻石是金刚石精加工而成的产品,钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石,它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份基本相同,碳元素在较高的温度、压力下,结晶形成石墨(黑     

金刚石合成机制的研究

孤立原子不存在轨道混合问题。碳原子在形成金刚石时,原子间互相影响,使电子运动状态发生变化,形成sp3的杂化轨道,C- C形成共价键。文章分析了金刚石合成的机理,论述和比较了片状触媒和粉状触媒合成金刚石的过程和差异,提出了“单间生长机制”的观点,认为在粉状触媒工艺中金刚石生长的环境条件优越,合成出的金刚石晶体均匀对称,品质良好。     

Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石的分析

采用Ni-Cr合金在保护气氛炉中进行了钎焊单晶金刚石磨粒的试验,使用SEM对Ni-Cr合金钎焊金刚石的碳化物形貌和钎料组织进行了观察分析。结果表明：在保护气氛炉中,Ni-Cr合金可以实现金刚石的高强度连接,焊后金刚石棱角清晰、形貌完好,并在金刚石的表面生成排列较整齐的一层Cr3C2,Cr3C2的生长方向与金刚石的外露（111）和（100）晶面有一定的位向关系,在（111）晶面的碳化物形成了互成60°的关系,在（100）晶面的碳化物主要是互成90°和45°的关系。钎料组织主要是γ-Ni基体上分布有Cr7C3,其显微硬度最高达到900HV。     

不同光环境中氮素对烤烟质体色素降解产物及品质的影响

以烤烟品种豫烟5号为材料,采用4种光照强(L0:950-1125 μmol m–2 s–1,L1:770-900 μmol m–2 s–1,L2:610-720 μmol m–2 s–1,L3:475-565 μmol m–2 s–1)度和3种氮素水平(N1:1.5 g pot–1,N2:3.5 g pot–1,N3:5.5 g pot–1)的复因子盆栽试验,分析了不同光氮水平对烤烟质体色素降解产物、有机酸及碳氮代谢产物的调控效应。结果表明:随光强降低和氮素水平升高,质体色素(chla、chlb、chla+b、car)和新植二烯含量升高,两者存在显著正相关性;类胡萝卜素降解产物含量在适度弱光(L2)下最高,自然光强下中、低氮处理有利于其形成和积累,弱光条件下高氮处理含量较高;随光强减弱,多元羧酸总量升高,不饱和脂肪酸总量降低;遮阴条件下增施氮肥促使有机酸含量增加,饱和脂肪酸含量在高氮水平下最高;随施氮量增加及光强减弱含氮化合物含量上升,碳水化合物含量下降,烟株氮代谢强于碳代谢。叶绿素降解产物与碳水化合物间的正相关性最显著,类胡萝卜素降解产物与含氮化合物间存在显著指数正相关关系。弱光环境中通过控制氮素用量调控质体色素含量是提高烟叶品质和香气质量的有效途径。      

巴西砂矿金刚石产地特征及比较研究

金刚石产地来源的确定是国际性难题,其中由于砂矿金刚石可能存在搬运过程的混合,其产地来源的确定更加具有争议性。巴西金刚石绝大部分来源于砂矿,从成矿地质背景、形貌和颜色、内部结构、矿物包裹体、微量元素、C同位素组成分布等六个要素总结分析了巴西金刚石研究的相关成果,为国际砂矿来源金刚石产地辨识提供参考。研究结果显示,巴西大部分矿区金刚石的特征与世界范围其它矿区的相似,以橄榄岩型为主,难以相互区分。但其中Juina地区和Machado河产地的金刚石具有独特的氮含量(无氮的Ⅱ型为主)和聚集状态,内部结构、矿物包裹体组合及温压环境特征均显示出深部地幔来源的特点,和巴西其它产地具有一定的区分度。与世界范围不同产地砂矿来源金刚石的基本特征对比显示,不同国家具体地区砂矿金刚石在上述不同要素的组合上存在一定的差异性,但总体上要借助现有资料进行产地来源的准确判断还非常困难,需要进行更深入细致的工作。     

彩色Si_3N_4陶瓷的金刚石涂层

分析了S i3N4二次相变化对化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜生长的影响。氮化硅基底是将生坯试样放入S i3N4/BN粉末床内,通过无压烧结而成。经X射线衍射和导热试验证实,烧结气氛的局部变化会导致试样具有不同的灰度和化学物理性能,从而影响金刚石薄膜生长。对薄膜,包括厚度、平均晶粒度、表面粗糙度、织构和附着强度等进行了全面的表征。与玻璃相含量不多的陶瓷基底沉积的金刚石薄膜相比,含有玻璃相的S i3N4基底的薄膜厚度大、晶粒度小、薄膜与基底的附着强度高。     

切割Al_2O_3-TiC复合材料用高效率薄刃金刚石砂轮的开发

利用流涎成型工艺和脉冲电流烧结制作了气孔率达28Vol%的高效薄刃砂轮。在烧结过程中,金刚石磨粒和母材之间形成WC和W2C,金刚石磨粒与母材的结合强度得到提高。利用恒负荷进给,切割机在3.0N恒负荷进给条件下,对厚度0.09mm的新制作薄刃砂轮和市售薄刃砂轮进行了评价。切割试样为厚度1.2mm的Al2O3-TiC复合材料。新制作薄刃砂轮和市售薄刃砂轮的切割速度分别为6.2mm/s和2.9mm/s,切割长度为750mm。新制作薄刃砂轮表面的金刚石磨粒数在切割试验前后保持不变,而市售薄刃砂轮的表面金刚石磨粒数则减少50%。新制作薄刃砂轮和市售薄刃砂轮的比磨削能分别为133GJ/m3和213 GJ/m3。研究结果表明,通过引入气孔和提高金刚石磨粒与母材的结合强度,可生产出高效薄刃切割砂轮。     

好氧颗粒污泥同步硝化反硝化脱氮过程中N2O的产生

对同步脱氮过程中影响N2O产生的条件进行了研究.结果表明,由于受反硝化反应影响,COD/NH+4-N比值为2,3时产生较多的N2O,分别为15 mg/L和25 mg/L;而比值为4,5时N2O生成量较少.同样,较高的溶氧质量浓度(3,4 mg/L)减小了颗粒污泥内部的反硝化区域,反应产生较多的N2O,控制DO质量浓度在1～2 mg/L,有利于减少N2O的排放.脱氮过程中添加NO-2-N和NO-3-N,反应产生大量的N2O,最多可以达到75 mg/L. 实验发现,NO-2-N较NO-3-N更易形成N2O.