磁控溅射金刚石微粉表面镀镍及其在电镀金刚石线锯上的应用

为了增强电镀金刚石线锯对金刚石颗粒的把持力,提高金刚石线锯寿命,使金刚石颗粒与电镀金属更好地结合,通过振动辅助的摇摆式样品台将金刚石微粉充分分散,使用磁控溅射方法在粒径为30~40μm的金刚石微粉表面镀附金属镍,利用其制备电镀金刚石线锯,借助光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)对制备的镀镍金刚石颗粒和电镀金刚石线锯进行形貌和成分表征,研究不同溅射和电镀条件对实验结果的影响;通过自制切割实验装置对比金属化前后的金刚石微粉制备的金刚石线锯对金刚石的把持力。结果表明:磁控溅射表面镀镍能增强电镀金属与金刚石表面的结合,切割试验后金刚石脱落量相比原始金刚石明显从17.4%减少到4.9%。     

复合电镀强化金刚石颗粒对钻头性能的影响

为提高孕镶金刚石钻头的碎岩效率和钻进寿命,提出复合电镀强化金刚石颗粒形成钻头胎体局部非均质化的思路,将金刚石在钻头胎体中的出刃效果和包镶强度分离开来。采用化学镀和复合电镀强化了金刚石颗粒,热压烧结制备了金刚石钻头胎体。研究了金刚石颗粒在复合电镀强化后的性能变化、钻头胎体的摩擦磨损特性、金刚石在钻头胎体中的出刃状态和结合界面。结果表明,复合电镀强化金刚石颗粒表面获得一层改性金属镀层,镀层形貌致密均匀,与金刚石结合状态良好;复合电镀强化金刚石颗粒有效提高了金刚石的表面润湿性和抗冲击性能;非均质化胎体结构保证了金刚石缓慢出刃过程和出刃高度。复合电镀强化金刚石颗粒有效提高了金刚石钻头的综合性能。     

纳米金刚石的研究与应用现状

纳米金刚石具有金刚石和纳米材料的双重特性,具有广阔的应用前景.介绍了纳米金刚石的爆轰合成与分离提纯、纳米金刚石的基本性质与检测表征、纳米金刚石的应用研究领域和最新研究动态.     

加工7075航空铝合金用金刚石涂层刀具的制备及其切削性能

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术在WC-Co8%硬质合金刀具表面制备金刚石涂层,调节甲烷浓度等沉积工艺制备了单层金刚石涂层刀具和微米金刚石涂层(1.2 μm)、纳米金刚石涂层(200 nm)交替多层金刚石涂层刀具。以7075航空铝合金作为切削工件,在无润滑干切条件下测试了单层金刚石涂层刀具和多层金刚石涂层刀具的切削性能。实验结果表明,切削2 h后单层金刚石涂层刀具涂层脱落宽度达到35 μm,刀刃钝化;有多层金刚石涂层刀具的刃型保持完整,涂层无脱落。对单层金刚石涂层和多层金刚石涂层平面样品进行了洛氏压痕实验。结果表明,多层金刚石涂层的脱落面积约为单层金刚石涂层脱落面积的1/5到1/10,进一步说明多层金刚石涂层有更强的抵抗裂纹产生的能力。这些结果表明,金刚石多层结构能提高涂层与基体的界面结合力,延长金刚石涂层刀具的使用寿命。     

改性纳米金刚石增强增韧医用口腔复合树脂的研究

以爆轰法合成的纳米金刚石作为填料,加入到双酚A型口腔用光固化复合树脂中,研究了纳米金刚石对树脂性能的影响.金刚石用硅烷偶联剂进行表面改性.结果发现:偶联剂化学接枝到金刚石表面,改性后的金刚石在乙醇中的分散稳定性得到提高;加入0.2%(质量分数)的改性纳米金刚石后,复合树脂的挠曲强度和硬度分别提高35.4%和29.8%,改性金刚石的增强作用明显优于未经改性的金刚石;同时金刚石的加入也改善了树脂的韧性.     

静电纺丝制备金刚石/聚丙烯腈杂化复合纤维

为了改善金刚石在聚合物中的均匀分散性,并提高导热性能,以不同粒度的金刚石和聚丙烯腈（PAN）共聚物为原料,采用静电纺丝方法制备得到金刚石/PAN杂化复合纤维。通过改变纺丝溶液中金刚石的添加量,研究了不同金刚石含量及不同粒度的金刚石对金刚石/PAN杂化复合纤维形态和热性能的影响。研究结果表明,静电纺丝可以有效解决微米级金刚石在PAN聚合物中的分散问题,金刚石的粒度对纺丝的稳定性和连续性影响很大,粒度为0.5~1 μm的金刚石经过纺丝可以有效地包覆在纤维中。当金刚石的粒度大于1~2 μm时,纺丝时稳定性差,纤维中很少或几乎没有包覆金刚石颗粒。当金刚石粒度为0.5~1 μm、实际质量分数为38.5wt%时,金刚石/PAN杂化复合纤维热导率最高,达到1.923 W/（m·K）。     

三种生物碳素材料表面的血小板粘附研究

介绍了生物碳素材料的血液相容性的研究概况 ,研究了血小板在石墨、金刚石膜和类金刚石膜材料表面的粘附行为 ,结果表明 ,血小板粘附后的形态指数大小为 :石墨 >金刚石膜 >类金刚石膜。从一定角度定性地得出 :类金刚石膜的血液相容性优于金刚石膜 ,金刚石膜的血液相容性优于石墨     

杆状氧化铍表面金刚石薄膜的生长

利用一种新型线形微波等离子体源以甲烷和氢气为反应气体在135 mm×1 mm×0.5 mm杆状氧化铍表面沉积金刚石膜。研究了氧化铍基底预处理对金刚石形核密度和膜的连续性,以及基底温度对金刚石质量的影响。通过扫描电镜、拉曼光谱对沉积的金刚石膜表面形貌以及质量进行表征。实验结果表明:600#砂纸与金刚石粉混合预处理可以大大提高氧化铍表面金刚石的形核密度,得到连续性较好的金刚石薄膜;同时,基底温度不仅影响着金刚石膜的表面形貌,也影响着金刚石膜的质量。基底温度较低时,金刚石膜在沉积过程中二次形核增强,非金刚石相含量较高;提高沉积温度后,等离子体中H原子浓度增加,有利于金刚石质量的提高。     

含硼金刚石单晶制备的研究进展

向人造金刚石中掺杂硼元素可以使金刚石获得比普通金刚石更为优异的物理和机械性能,同时还可以使金刚石具有半导体特性.国内外在含硼金刚石薄膜领域的研究较为深入,相对而言,在含硼金刚石单晶方面的研究较少,尤其是关于制备方法的研究.摸索总结出一种工艺简单、成本低廉、产品质量稳定的含硼金刚石制备方法对于丰富人造金刚石的品种,提高其品质,拓展其应用乃至从总体上提升我国人造金刚石行业的技术水平都有十分重要的意义.本文主要总结了目前国内外生产含硼金刚石单晶的七种方法,分析了他们各自的优缺点,同时简要介绍了作者所在课题组在含硼金刚石制备方法的研究方面所作的一些工作.本文指出了含硼金刚石单晶制备工艺进一步研究的方向和重点,同时对含硼金刚石单晶的应用前景作了展望.     

化学气相沉积金刚石薄膜

概述了金刚石膜的发展过程及近年来的发展趋势.阐述了有关的生长机制.对生长金刚石膜非常重要的几个问题有,提高金刚石成份的生长率;稳定金刚石结构,并清洗掉不需要的石墨,引入氢,控制其浓度;或以某种形式赋予石墨以一定能量,使其转变为金刚石.简单的介绍了化学输运过程方法和等离子体动力学方法,总结了研究中已经解决的问题和尚不清楚的问题.收集和整理了金刚石,金刚石膜和类金刚石的性能,进行了对比,并将金刚石膜与一些电子材料进行了比较,最后简述了可能的应用.人造金刚石膜具有优越的性能,这是任何其它材料无法与之比拟的,同时它的造价低廉,因此美国纽约时报惊呼,人造金刚石膜已为电子学、光学、机械加工、化学工业和军事科学开辟了一个新纪元.目前金刚石膜的研制使得东西方的科学家极为振奋,在日本、美国和苏联正在兴起“金刚石热”.     

金刚石CVD金属化及其应用

为了提高金刚石表面浸润性和焊接性,使金刚石与胎体实现牢固冶金结合,采用金刚石化学气相沉积(CVD)表面金属化的方法来改善金刚石表面性质。通过扫描电镜和能谱分析仪对金刚石表面金属化层进行表面形貌和成分分析;同时采用金属化处理的80目金刚石、综合性能较好的球形硬质合金和低熔点合金粉末以及新型焊接用粘结剂A2B,按照一定的配比制成堆焊焊条,进行钢齿牙轮钻头材料表面堆焊强化处理和耐磨性试验研究。结果表明:①采用CVD在金刚石表面沉积一层较厚的合金层,既保证了包覆的均匀性,也可以避免金刚石的多次高温受热,降低发生金刚石石墨化的几率;②CVD金属化层组织均匀、致密,镀层主要成分为Ni元素;③含有CVD金属化金刚石的自制焊条堆焊后总磨损量仅为江钻焊条的27.27%,耐磨性能非常好;④金刚石CVD金属化能够对金刚石表面进行改性,实现金属化金刚石、硬质合金和基体之间的良好结合。     

金刚石薄膜的研究现状与发展前景

文章介绍了金刚石的性质和应用,总结了金刚石薄膜研究的历史,论述了金刚石薄膜的优良特性和技术发展,指出国内外学术界都在不断地开拓和发展金刚石薄膜的应用领域。     

WC—Co硬质合金基体上金刚石薄膜的附着机理研究

金刚石涂层在硬质合金(WC-Co)基体上的附着力,是影响金刚石涂层刀具切削性能和使用寿命的关键因素.采用微波等离子体化学气相沉积(CVD)法在经酸浸蚀脱Co的硬质合金基体上生长金刚石薄膜.通过对金刚石膜/基界面的微观形貌和成分分析,初步认识了金刚石薄膜的附着机理:机械锁合作用对金刚石膜/基附着力有较大贡献;界面热应力和弱中间相的存在是导致金刚石膜自发剥离的主要原因.     

单晶金刚石切削模具钢磨损机理的分子动力学仿真

为了研究金刚石刀具切削模具钢过程中刀具的磨损机理,建立了金刚石切削模具钢的仿真模型.通过观察切削过程中金刚石原子空间角度变化情况,分析刀具的切削温度、径向分布函数(RDF)和配位数,进一步阐明了金刚石纳米级切削铁的过程中刀具的微观磨损机理,并利用金刚石刀具的磨损实验验证仿真结果.结果表明:铁原子含有未配对d电子,并且铁在(111)面上与金刚石(111)面上的原子符合垂直对准原则,这两个原因导致铁易与金刚石原子形成化学键,与金刚石(111)面上符合垂直对准原则的铁原子同时驱动金刚石原子运动,促使金刚石结构转化为石墨结构.进行了金刚石磨损实验,结果表明:铁与金刚石中的碳产生碳化铁,刀具由金刚石结构转变为石墨结构,铁对金刚石石墨化具有催化作用.     

金刚石膜辐射探测器的研究进展

阐述了金刚石作为激发材料在辐射探测器中的应用范围,比较了硅、化学气相沉积(CVD)金刚石膜和天然金刚石作为探测器用激发材料的性能优劣,介绍了CVD金刚石膜辐射探测器的原理和结构,综述了金刚石辐射探测器的国内外研究进展,展望了CVD金刚石膜辐射探测器的应用前景.     

Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的碳源供给

在Fe-Ni-C体系中高温高压生长金刚石单晶,通过对触媒和金属包覆膜的物相结构表征、相图分析以及热力学计算等方法探讨金刚石形核长大的碳源供给。研究发现:在金刚石形核的初期,由于石墨的不断熔入,触媒熔体会迅速形成对碳的过饱和溶液,并析出初生渗碳体。金刚石单晶合成之后触媒和金属包覆膜的组织与物相均以渗碳体为主。相图分析发现,金刚石的形核长大伴随有渗碳体的分解。热力学计算表明,在金刚石稳定生长区域,渗碳体向金刚石转变的相变自由能比石墨-金刚石的相变自由能更负。由此说明,Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的直接碳源并非石墨,而是渗碳体,即金刚石单晶来源于渗碳体高温高压的金刚石化而不是石墨的直接转化。     

CVD金刚石形核的研究

在钢渗铬层和硅片上进行了化学气相沉积金刚石膜,发现在渗铬层上形成的金刚石膜以球形金刚石为主;用高倍扫描电子显微镜分析显示,渗铬层上的球形金刚石是由大量二次晶核长大的微晶金刚石和非晶碳组成.     

纳米金刚石薄膜的制备特点及特性

纳米金刚石薄膜具有金刚石薄膜和纳米材料的双重优异特性，而在制备工艺上又与金刚石薄膜有所不同，通过与金刚石作比较，综述了纳米金刚石薄膜的制备特点，表征方法；并列举了其在场发射、耐磨减摩等领域的应用和其独特性能。     

不同镀层金刚石与铜基粉末烧结制备的锯片刀头性能及机理

为了研究金刚石表面不同镀层对锯片刀头性能的影响及作用机理,分别对金刚石作了化学镀Ni、真空微蒸发镀Ti及Ti-Ni复合镀处理,并与铜基粉末混合烧结制备了锯片刀头。分别采用L30W/TMP扫描电镜、自制的3点抗弯机和热蚀法,对锯片刀头的锋利度、抗弯强度、耐热蚀性进行了探讨。结果表明:金刚石镀覆后制备的锯片切削性能、胎体对金刚石的把持力比金刚石锯片均有不同程度的提高;高温下,镀覆层对金刚石起到了一定的保护作用,镀Ni金刚石的锯片金刚石脱落较严重,镀Ti金刚石锯片的锋利度提高不大,Ti-Ni复合镀金刚石锯片切割速度最快,较前2种分别提高了67%和56%,且加工质量最好。金刚石表面Ti-Ni复合镀是提高铜基金刚石锯片性能的最有效措施之一。     

金刚石半导体研究进展

金刚石具有一系列优异的物理化学性能,特别是独特的电学和热学性能,使其在半导体领域具有极佳的应用前景.通过详细评述金刚石的各种性能,以及与其他半导体材料的性能比较,提出了金刚石在半导体器件应用领域的优势.详细介绍了金刚石半导体掺杂以及金刚石半导体器件的种类和应用,并在此基础上展望了金刚石在半导体领域的应用.