人造金刚石冲击韧性与晶体品质相关性的研究

采用冲击韧性仪和Diashape系统对不同品级的金刚石样品进行冲击韧性和晶体品质测定,探讨金刚石冲击韧性与品质参数之间的相关性.实验表明,人造金刚石的冲击韧性主要受晶体结晶完整度和纯净度的影响.金刚石的冲击韧性尤其是高温冲击韧性随着金刚石椭圆度与圆度的比值接近于1,纯净度数值逐渐减小和透光度逐渐增加而逐渐提高.扫描电镜和透射电镜观察的结果进一步验证了这一结论.     

用片状粉末冶金铁基金刚石催化剂合成金刚石

利用自行研制的片状粉末冶金铁基金刚石催化剂在六面顶压机上进行了金刚石合成试验。结果表明：该催化剂使合成金刚石耗用电流明显降低，并使因“放炮”造成的硬质合金顶锤消耗几乎减少到零；由于铁基催化剂形成的金刚石包覆膜极脆，有望实现合成块的机械式分离，减少电解或酸洗对环境造成的严重污染；同时合成的金刚石晶型好、强度高，可满足工业生产要求。     

人造金刚石用石墨性能的研究

用于合成金刚石的石墨具有三个功用——碳源、热源和受压介质，其性能直接关系着金刚石的质量。文章针对人造金刚石用石墨材料主要性能的研究进行了综述，包括石墨化度、气孔率（体积密度）、灰分（纯度）、电阻率以及晶体结构等等。提出在选择合成金刚石用石墨材料时，应综合考虑其满足不同功用的各项性能，同时还要结合具体的生产条件。认为满足合成设备大型化和粉末工艺的粉状石墨和辅助加热用的石墨材料将是人造金刚石用石墨材料发展的新亮点。     

我国人造金刚石用石墨材料的研究

石墨材料是人工合成金刚石的直接原料.回顾我国人造金刚石用石墨材料的发展历程,介绍目前金刚石工业专用石墨材料的种类、制备工艺及其相关性能.同时,概要介绍掺杂石墨和采用其他种类石墨材料合成金刚石的研究进展,并对今后人造金刚石用石墨材料的发展进行了展望.     

人造金刚石用石墨性能的研究

用于合成金刚石的石墨具有三个功用——碳源、热源和受压介质,其性能直接关系着金刚石的质量。文章针对人造金刚石用石墨材料主要性能的研究进行了综述,包括石墨化度、气孔率(体积密度)、灰分(纯度)、电阻率以及晶体结构等等。提出在选择合成金刚石用石墨材料时,应综合考虑其满足不同功用的各项性能,同时还要结合具体的生产条件。认为满足合成设备大型化和粉末工艺的粉状石墨和辅助加热用的石墨材料将是人造金刚石用石墨材料发展的新亮点。     

含硼金属包覆膜的物相结构与含硼金刚石的生成

使用以FeB为硼源的含硼粉末冶金铁基触媒,在六面顶压机上高温高压合成含硼金刚石单晶。金相观察发现,金刚石金属包覆膜由粗大的板条状渗碳体和细密的莱氏体共晶组织构成。X射线衍射（XRD）发现,金属包覆膜的物相组成为（Fe,Ni）3C、（Fe,Ni）3（C,B）、石墨（Gr）以及γ-（Fe,Ni）（A）。使用透射电镜（TEM）在包覆膜中发现了颗粒状的Fe3（C,B）,条状的γ-（Fe,Ni）和颗粒状的Fe23（C,B）6。电子探针分析（EPMA）结果表明,硼元素在包覆膜中存在浓度梯度,越接近含硼金刚石,硼元素的含量越高。分析认为,高温高压下硼是以铁-碳-硼化合物的形式通过金属包覆膜向金刚石晶体扩散的,Fe3（C,B）或（Fe,Ni）3（C,B）极有可能是含硼金刚石生长的直接碳源和硼源。     

铁基触媒的组织结构对合成金刚石的影响

采用粉末冶金铁基触媒在六面顶压机上高温高压合成金刚石.使用高性能金相显微镜,扫描电子显微镜和X射线衍射仪对合成之后触媒的组织结构进行系统的表征.试验发现,触媒组织主要由粗大的板条状初生渗碳体和细密的共晶莱氏体构成;金刚石生长效果不好时,触媒组织中夹杂有团絮状石墨.分析认为,初生渗碳体极有可能就是金刚石生长的直接碳源,即高温高压下溶解于触媒熔体的石墨首先与触媒合金形成碳化物,在触媒的催化作用下,碳原子自渗碳体脱溶,沉积到金刚石表面,完成金刚石的生长.     

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.     

多种硼源的复合添加对含硼金刚石单晶的影响

本文使用碳化硼、六方氮化硼和硼砂三种硼源材料复合添加的铁基触媒在高温高压下合成含硼金刚石,通过对金刚石结构与性能的表征,探讨多种硼源复合添加对含硼金刚石的影响。实验发现,采用多种硼源复合添加的铁基触媒合成金刚石可以有效地稳定金刚石的硼源供给,提高金刚石的含硼量。随着硼含量的增加,金刚石的结晶习性逐渐以（111）晶面为主,主要的机械性能和热稳定性得到了明显的提高。实验结果充分说明,多种硼源复合添加更有利于提高含硼金刚石的品级。     

金刚石的金属包覆膜的FESEM研究

利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）研究了金刚石的金属包覆膜微观形貌。结果发现,金属包覆膜内表面长有大量的尺寸为30-100nm的类金刚石颗粒,包覆膜断截面有与内表面垂直的层状结构,靠近包膜内层的层面分布有团簇状10nm级的类金刚石颗粒。分析认为,石墨中碳原子进入包覆膜后先以金属碳化物的形式存在,在催化相的反应协助下,首先形成团簇状细小的纳米类金刚石颗粒,然后,通过包覆膜片层间隙扩散至包膜内表面,长大：为具有较规则晶形的纳米类金刚石颗粒,最后沉积在金刚石表面。使金刚石晶体以层状方式生长。