人造卡邦金刚石生长特性

人造卡邦金刚石生长受合成压力、温度等条件的直接影响：从触媒金属向石墨中浸渍、石墨向金刚石结构转化、金刚石于晶生长王个方面讨论了人造卡邦金刚石的生长特性。根据人造卡邦金刚石生长规律，研究用不同的工艺方法，设计生长具有不问特点和用途的人造卡邦金刚石聚晶体．     

无添加剂纳米晶聚晶金刚石块体合成及表征

以圆葱碳(OLC₁₁, 1 100 ℃及1 Pa条件下退火处理纳米金刚石所得)为原料, 在500～1 400 ℃/4～6 GPa/5～30 min条件下烧结合成无添加剂纳米晶聚晶金刚石(NPCD)块体。XRD、HRTEM、FESEM、维氏硬度等分析表明, 高温高压烧结后, OLC₁₁转变为金刚石, 同时金刚石颗粒长大连接形成D-D型NPCD块体。NPCD主要由金刚石组成, 还含有石墨和少量无定形碳。NPCD内存在大量纳米孪晶。烧结温度对NPCD的晶粒尺寸、密度、维氏硬度影响较大, 烧结压力的影响较小。1 200 ℃/5.5 GPa/15 min合成的NPCD平均晶粒尺寸、密度和维氏硬度指标较好, 分别为10.7 nm、2.70 g/cm3和32 GPa。烧结过程中, 高温高压使得OLC₁₁石墨层由内而外破裂形成金刚石颗粒, 相邻OLC₁₁通过悬键连接形成金刚石大颗粒, 再通过D-D键键合形成NPCD块体。     

高品质油田钻探用金刚石复合片(PDC)的研制

采用生长法工艺,通过选择适当的金刚石粒度、合理的组装方式和合成工艺参数以及独特的界面形状设计,在高温超高压条件下合成出了高品质的油田钻探用PDC。并介绍了样品的性能检测结果及制成钻头后在油田的试用情况。对样品进行扫描电镜观察,表明PDC金刚石层存在广泛的金刚石颗粒之间的交互生长,这是生长法合成的PDC的结构特征之一。其高品质通过性能测试和实地钻井试验得到了验证。     

D-D结合型金刚石聚晶晶界结构及其生长模式

利用ＳＥＭ,ＥＰＭＡ（ＷＤＳ）观察分析了聚晶金刚石层中ＤＤ结合聚晶晶界结构、组成和性能,讨论了晶界金刚石微晶的形成机制,证明了聚晶金刚石层中存在ＤＤ结合的网络状结构,在此基础上提出了ＤＤ结合界面的２种生长模式重结晶金刚石搭接生长模式和原始金刚石接触面沉积生长模式。     

触媒合金合成金刚石的效果

在合成金刚石时，使用不同成份和类型的触媒合金或金属，不但合成工艺条件不同，而且，合成金刚石的产量、质量、颗粒大小、晶体颜色和机械性质等亦有差异。为了探讨触媒合金性能与金刚石晶体生长的关系，我们对不同成份和类型的触媒材料的性能进行了分析和合成效果实验，从中发现成份和冶炼轧制工艺不同的触媒合金，其晶体结构、晶粒大小、杂质含量和表面结构等都是有差异的。这是影响合成效果的重要原因。因此，研究合成金刚石用的触媒材料是具有理论和实际意义的。     

金刚石焊接机理的实验研究

分析了目前国内金刚石制品中金刚石在胎体中的存在形式、金刚石的焊接机理和改善金刚石表面性质的方法，研究了采用金属添加剂使金刚石表面形成金属碳化物界面层的工艺方法。通过生产工艺试验，实现了在常规制造工艺条件下，金刚石与胎体金属的焊接，从而提高了制品的性能、生产效率、使用寿命，降低了产品成本。     

聚晶金刚石复合体界面组织及界面反应的研究

采用SEM、WDS、XRD 等分析方法, 研究了超高压合成的聚晶金刚石复合体(PDC)的界面结构及界面反应, 分析了粘结相钴扩散规律及作用机理, 并对超高压烧结材料的高压物理化学反应过程进行了探讨。     

人造金刚石聚晶磁性研究

采用WCF-2多用磁性分析仪对高温高压烧结的人造金刚石聚晶及其合成原料(金刚石粉、硅粉、钛粉、石墨)和烧结过程中生成的碳化硅等进行了磁性测量。结果表明:人造金刚石聚晶磁性的主要来源是粘结剂Si, 在烧结过程中Si和C反应所生成的SiC减少了游离Si 的含量, 从而降低金刚石聚晶的磁性。粘结剂含量和烧结工艺的不同会影响聚晶的磨耗比, 通过磁性测量可以对金刚石聚晶的质量进行无损伤检测。     

金属-空气电池枝晶生长及其抑制方法研究进展

枝晶在金属-空气电池充电过程中因界面的稳定性遭到破坏而形成,枝晶的形成会引起金属-空气电池安全性以及寿命短等问题。通过抑制金属-空气电池的枝晶生长可解决其安全性以延长其使用寿命,并提高电池的性能和使用寿命,这就需要深入研究枝晶的生长机理、并在理解生长机理的基础上对枝晶进行抑制。本文系统的阐述了金属-空气电池电沉积过程中枝晶的生长机理的研究现状以及金属-空气电池充电过程中枝晶抑制方法的研究现状。通过实验研究：发现金属负极改性和结构设计、改良电解液可有效抑制枝晶生长;仿真模拟研究发现：调节阳极界面附近的温度来调节锂的均匀沉积,可以抑制枝晶生长。在今后枝晶生长的研究中,实验与模拟相结合将成为主要手段,可进一步电流特性、电解液性质以及催化剂催化性能对枝晶抑制的协同作用,从而获得更有效的金属-空气电池枝晶抑制方法。     

碳纳米管增强聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性及其机制

利用自动落球冲击试验机测试了碳纳米管增强聚晶金刚石复合片材料的抗冲击韧性, 采用扫描电子显微镜观测了复合片材料的冲击断口形貌。结果表明: 碳纳米管弥散地分布在聚晶金刚石颗粒之间; 在碳纳米管没有团聚的情况下, 添加碳纳米管能显著增强复合片材料的抗冲击韧性; 当添加碳纳米管的质量分数达到5%时, 聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性大约是不添加碳纳米管复合片的9倍。碳纳米管增强聚晶金刚石复合片材料的强韧化机理为: 碳纳米管改善了聚晶金刚石颗粒间的结合方式, 协调了变形以及阻碍了裂纹扩展。     

直流等离子射流沉积金刚石膜晶体生长机理探讨

详细观察了与沉积条件有关的金刚石形貌变化，探讨了直流等离子射流沉积金刚石膜的生长机理。根据晶体的表面能，在碳化物上先生成金刚石八面体晶粒，而金刚石最后的生长形状是八面体、立方八面体、立方体还是其中间形式，则取决于（１１１）面和（１００）面的相对生长速度．（１１１）面可分解成（１１０）面和（１００）面，有时由于这两个面生长不平衡，就在（１１１）面上出现凹坑或宏观台阶或宏观断裂。用这个生长机理可以解释     

四针状氧化锌晶须结构与生成机理

采用锌蒸气高温直接氧化法制备T-ZnOx晶须，研究T-ZnOx的结构和氧化锌晶体结构，探索T-ZnOx的结晶长大机理。结果表明，锌蒸气高温直接氧化时只要具有合适的反应动力学条件就能形成一定大小的T-ZnOx。氧化锌晶须的针状体为六棱柱，在晶须的长大过程中，针状体沿长度方向的长大速度大于横向和晶核的长大速度。在T-ZnOx的结晶长大过程中，可能存在晶体结构由面心立方结构向六方结构转化的过程。     

单晶金刚石刀具的加工

主要介绍了单晶金刚石刀具原料的选择、晶体的定向、加工步骤和方法 ,以及加工过程中需要注意的一些问题 ,分析了单晶金刚石刀具研磨的机理。最后提出了一些关于加工单晶金刚石刀具的新想法     

人造金刚石成核条件研究

用球状粉末F370Ni30合金作触媒,进行人造金刚石合成实验,考察了合成工艺对合成效果的影响,分析球状粉末触媒在合成过程中的组织结构及物相变化,次证明人造金刚石在合适的热力学条件下成核,需要有固相触媒晶粒和一定浓度的石墨碳源存在。     

梯度结构聚晶金刚石复合片残余热应力的有限元分析

利用Ansys有限元分析软件，对梯度结构聚晶金刚石复合片在制造过程中产生的残余热应力进行了分析，并与传统的双层结构金刚石-硬质合金复合片的残余热应力进行了对比。结果表明，和双层结构复合片相比，梯度结构聚晶金刚石复合片的轴向拉应力由698MPa降到了283MPa，径向拉应力由1470MPa降低到880MPa，剪应力由653MPa降到368MPa，此外还改善了界面处的应力分布，大大提高了界面的结合强度。     

Interparticle forces,interfacial structure development and agglomeration of gibbsite particles in synthetic Bayer liquors

Surface force, rheological and crystallization techniques have been used to investigate interparticle forces and their link to interfacial structuring and agglomeration of gibbsite crystals in pure, supersaturated sodium and potassium aluminate solutions (synthetic Bayer liquors). Initially repulsive interparticle forces exist; these attenuate with time, and are followed by the emergence and growth of adhesive forces upon further aging. The adhesive forces were smaller at the gibbsite (001) crystal face compared with other faces and their rate of growth greater in sodium aluminate than in potassium aluminate solutions over similar aging periods. The rheological data correlated well with the interparticle force determinations. Both the thixotropic structure and yield stresses increased with time and were greater in sodium-based than in potassium-based liquors. SEM and crystal size analyses of the crystallized product showed that agglomeration was more pronounced in sodium than in potassium-based Bayer liquors and was more prevalent between non-(001) crystal faces. For the size enlargement of sub-micron sized gibbsite crystals, agglomeration, rather than crystal growth, was the predominant mechanism and is directly controlled by particle interaction forces.