金刚石原辅材料密度与合成效果的探索

在HJ-650型智能化六面顶压机上用间接加热的方法进行了φ49腔体低密度原辅材料和高密度原辅材料合成金刚石的试验.分析了试验中出现的现象,表明使用高密度原辅材料不仅提高了金刚石产品的产量,并且有效提高了金刚石的品级,实现了在腔体不变的情况下,明显降低Ⅰ、Ⅱ型科比例的目的.对试验效果的分析表明,在相同的工艺曲线下,低密度原辅材料合成金刚石比高密度原辅材料合成金刚石的效果要差很多,因此,在腔体不变的情况下合成高品级金刚石必须提高所使用原辅材料的密度.     

在Φ560mm缸径压机上实现Φ46(Φ48)mm大腔体合成的研究

小压机合成大腔体是作者长期坚持的研究方向,并在Φ560mm压机上进行了相当长时间的研究。据了解,目前国内该类型压机仅能合成Φ40～43mm腔体,而我们合成到了Φ46—48mm腔体,在保证质量的情况下,单产提高了15％～20％。文章详细地讨论了顶锤的设计,合成块的设计,不同合成工艺的试验。同时对产量、质量（包括TI、TTI）、顶锤消耗进行了详细的统计、评估。     

在Φ560mm缸径压机上实现Φ46（Φ48）mm大腔体合成的研究（下）

小压机合成大腔体是作者长期坚持的研究方向,并在φ560mm压机上进行了相当长时间的研究.据了解,目前国内该类型压机仅能合成φ40-43mm腔体,而我们合成到了φ46-48mm腔体,在保证质量的情况下,单产提高了15%～20%.文章详细地讨论了顶锤的设计,合成块的设计,不同合成工艺的试验.同时对产量、质量(包括TI、TTI)、顶锤消耗进行了详细的统计、评估.     

小型化顶锤在合成金刚石过程中的应用

使用了优化后的小型化硬质合金顶锤代替原先的一体化大顶锤,运用至六面顶压机中合成工业金刚石及大单晶金刚石。采用原先的原材料合成块,以及相关匹配好的合成工艺,能够正常合成出相对应的工业金刚石以及大单晶金刚石。小型化顶锤进行有限元模拟,受力分析结果显示小型化顶锤能替代原先的一体化大型顶锤,不影响合成金刚石的质量并能降低单个顶锤硬质合金使用量40%,从而降低生产金刚石过程中的顶锤消耗,增加超硬材料企业的经济效益。     

新锤面顶锤在六面顶压机合成工业金刚石中的应用

针对目前六面顶压机人工合成工业金刚石所使用的硬质合金顶锤重新进行锤面设计。经过设计,制作成品后进行测量,新锤面顶锤相比原先的增大了6.5%。设计新的工业单晶合成块结构,运用帕斯卡原理,对顶锤底面的实际压力值进行推导计算出新的合成块在合成过程中的设备所需油压,并且进行实际实验合成工业金刚石。对使用新型顶锤的六面顶压机在合成过程中测量六面顶压机梁耳处的形变量,对六面顶压机设备的安全性进行分析;对使用新型顶锤和原有顶锤所合成出的工业金刚石进行综合性评估及对比。实验结果显示新锤面顶锤合成工业金刚石在保证六面顶压机设备安全及金刚石质量稳定的情况下,金刚石产量增加约7.5%,经济效益明显增加。     

压力利用率与锤耗的关系研究

主要从六面顶压机顶锤对合成块施压的过程中合成块所承受压力的受力分析,研究压力变化对锤耗的影响,总结出合成块组装高度设计、试验的理论依据,提出了检验组装高度的技术指标.     

长方体叶腊石在大腔体合成工艺中的应用初探

通过长方体叶腊石与传统立方体叶腊石在六面顶合成中的对比实验,认为设计合理的长方体叶腊石块在合成中可有效降低顶锤消耗,改善合成中的多种工艺参数,提高金刚石的产量和质量.     

冷却循环水对六面顶压机合成宝石级金刚石的影响

使用六面顶压机高温高压合成宝石级金刚石的过程中,加热合成块产生的多余热量大部分都被冷却循环水带走。为保护硬质合金顶锤以及提高宝石级金刚石产量,控制优晶,温度场的均衡性,需要对冷却水的进水温度以及流量调节优化至合理的区间,让冷却水散热比稳定在一个相对恒定的数值。研究表明控制循环水进水温度以及流量在一定区间内,顶锤的使用寿命延长,并且宝石级金刚石的产量提升15%,优晶提升11%,粒度主峰集中值提升20%,经济效益明显提高。     

新型导电钢圈对合成工业金刚石顶锤温度和锤耗的影响

使用新型导电钢圈在六面顶压机上合成工业金刚石的过程中,利用新型导电钢圈的结构性先天优势,在合成电流不变的情况下,增大与顶锤接触区域附近的导电钢圈横截面积,减少大电流在顶锤与导电钢圈接触部位附近的电阻引起的发热,从而来降低加热顶锤的温度,进而达到在合成工业金刚石的过程中,降低加热顶锤锤耗,增大合成工业金刚石的经济效益。     

硬质合金先进技术在大规格顶锤制造中的应用

目前,大规格六面顶锤已经主导了中国超硬材料合成腔体市场,由于硬质合金先进技术的应用,硬质合金顶锤的使用寿命已达到相当高的水平,但异常顶锤的问题仍然困扰着金刚石生产厂家。文章总结了应用在大规格顶锤产品上的硬质合金先进技术,特别是分析了高性能细晶、亚微细晶硬质合金大顶缍的保障技术,认为系统地应用硬质合金先进技术是行业的发展趋势。     

长方体叶蜡石块在人造金刚石合成中的应用

通过对比分析长方体叶蜡石块与立方体叶蜡石块在金刚石合成中的区别和联系。并对比金刚石合成实验,对比实验结果表明,设计合理的长方体叶蜡石块较立方体叶蜡石块可有效降低锤耗,并提高金刚石的产量和品级。     

废顶锤碱熔法制备金属钨粉和钴粉

硬质合金顶锤是生产人造金刚石的两面顶压机上使用的模具。顶锤为WC—Co（YG）系硬质合金，废顶锤便于收集。文章探索了用碱熔法处理废顶锤材料，制取金属鸽粉和钴粉的生产工艺。     

Formation mechanism of synthetic carbonado type polycrystalline diamond

Carbonados are naturally occurring polycrystalline diamonds in which grain boundary contamination impairs the transparency and renders a dark color to the gemstone. A similar material known as type carbonado synthetic polycrystalline diamond, CSPD, can be synthesized by volume transformation in bulk graphite. In this work the mechanism associated with the formation of CSPD in the reaction chamber of an anvil with concavity high pressure device was studied. This study was based on computational simulation of the field of temperatures developed inside the reaction chamber at the moment of the graphite to diamond transformation. It was found that during the CSPD synthesis, nonsteady conditions of temperature take place resulting in changes in the thermodynamic equilibrium parameters. Experimental results on the microhardness profile of the CSPD were compared with the simulated field of temperature, disclosing a direct relationship. The study has also shown that this microhardness/temperature relationship indicates competing mechanisms occurring during the CSPD synthesis.     

Pressure and temperature control in flat-belt type high pressure apparatus for reproducible diamond synthesis

This paper describes a technique on the pressure and temperature control in flat-belt (FB) type high pressure apparatus to conduct stable diamond synthesis study. We present results on the reproducibility of the sample pressure and temperature in different sets of diamond synthesis runs. We propose a method of monitoring these variations by the measurements of anvil displacement as a function of press load, and of heater resistance as a function of input power to the heater in every high pressure run. We examined pressure and temperature region of diamond formation in graphite-solvent metal systems, and propose a method to estimate the absolute pressure and temperature of the sample based on the graphite–diamond equilibrium curve. From these data, we conclude that the pressure and temperature of the sample in FB type high pressure apparatus can be estimated and controlled within about 3%.     

Intersecting Xenobiology and Neometabolism To Bring Novel Chemistries to Life

The diversity of life relies on a handful of chemical elements (carbon, oxygen, hydrogen, nitrogen, sulfur and phosphorus) as part of essential building blocks; some other atoms are needed to a lesser extent, but most of the remaining elements are excluded from biology. This circumstance limits the scope of biochemical reactions in extant metabolism – yet it offers a phenomenal playground for synthetic biology. Xenobiology aims to bring novel bricks to life that could be exploited for (xeno)metabolite synthesis. In particular, the assembly of novel pathways engineered to handle nonbiological elements (neometabolism) will broaden chemical space beyond the reach of natural evolution. In this review, xeno-elements that could be blended into nature's biosynthetic portfolio are discussed together with their physicochemical properties and tools and strategies to incorporate them into biochemistry. We argue that current bioproduction methods can be revolutionized by bridging xenobiology and neometabolism for the synthesis of new-to-nature molecules, such as organohalides.     

复合叶蜡石对合成工业金刚石及锤耗的影响

使用复合叶蜡石调整白云石保温内衬的厚度及高度,解决了合成块内部的热量散失过多的问题,保证了整个合成块内部的温度场得到平衡,进而使合成工业金刚石的过程中,顶锤温度下降,工业金刚石质量得到提升;对工业金刚石的Ti、TTi、磁化率、氮氧元素含量进行检测并分析;对复合叶蜡石的生产制造过程中存在的问题进行简单阐述;生产工业金刚石过程中综合效益得到提升。     

三维分级结构二氧化钛纳米材料的可控合成与应用研究进展

由低维度纳米尺寸单元构建组成的三维分级结构纳米材料具有优异的物理和化学特性。三维分级结构对TiO₂纳米材料的光、电、化学等性质有着显著的优化作用,TiO₂作为一种重要的宽禁带半导体材料在光催化、电化学等领域得到了广泛的研究。本文综述了各种不同维度基本组成单元构建而成的三维分级TiO₂纳米材料的合成方法,不同的合成方法得到了由纳米线、纳米片、纳米棒以及二维结构组装而成的各种不同形貌的三维分级结构TiO₂纳米材料。同时还介绍了三维分级结构TiO₂纳米材料在染料敏化太阳能电池、锂离子电池和光催化等应用领域中的最新研究进展,并对其可控合成进行了展望。     

Fe3C型碳化物与人造金刚石晶面价电子结构分析

基于高温高压合成金刚石过程中铁基触媒及其金属包膜中存在大量Fe3C型碳化物的实验结果,利用余氏理论(empirical electron theory of solid and molecule,EET)分析了Fe3C型碳化物内C-C键组成晶面和与之对应的金刚石晶面的共价电子密度,发现它们在一级近似下存在连续性,满足程氏理论(improved Thomas-Fermi-Dirac theory advanced by Cheng,TFDC)提出的原子界面边界条件.分析结果表明:高温高压下的金刚石单晶生长与Fe3C型碳化物的分解有关.在4种Fe3C型碳化物中,(Fe,Ni)3C内的C-C键组成晶面和与之对应的金刚石晶面的共价电子密度连续的组数最多.因而认为:合成金刚石过程中使用含镍的铁基触媒,在高温高压下形成的(Fe,Ni)3C作为碳源,最容易转变为金刚石.     

不同类型炭源材料合成金刚石的实验研究

叙述了炭源材料的性能与金刚石晶体生长之间的关系，讨论了不同炭源材料转变成金刚石的行径与影响合成效果的因素，在对炭源材料性能进行多种测试与分析的基础上，指出了合成金刚石炭源的优选原则，还简述了合成条件对炭源材料转变成金刚石效果的影响。     

钻石对顶砧（Diamond Anvil Cell,DAC）高压产生技术及在高压条件下的光物理和光化学研究

高压作为一个重要的物理参量引入到科学研究的各个领域将会大大扩展研究的范围，本文介绍了一种简单安全的产生高压的技术和在高压条件下进行的一些光物理和光化学研究工作，并指今后在高压光物理和光化学研究领域的若干重要研究方向。