镀钛金刚石制备金刚石聚晶的研究

在国产六面顶高压设备上,以镀钛金刚石为原料,镍基合金为烧结助剂,采用熔渗法成功制备了金刚石聚晶（PCD）,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）等测试方法,研究了不同烧结压力和温度对镀钛金刚石聚晶组织形貌的影响,与普通金刚石聚晶进行了物相成分及残余应力的对比分析。实验结果表明：烧结条件为5.4-5.6GPa,1350℃-1450℃下的镀钛PCD具有较高的致密性和机械性能;镀钛PCD的衍射峰中有NiMnCo、碳化钛和TiMnC化合物。镀钛PCD相比普通的PCD表面残余应力略大。     

金刚石-SiC、纳米结构金刚石-TiC、金刚石-金刚石直接成键型聚晶的制备与表征

主要报道金刚石-SiC、纳米结构金刚石-TiC、金刚石-金刚石直接成键型三种典型金刚石聚晶材料的制备与表征,详细叙述了纳米结构金刚石-TiC聚晶的制备过程。对三种金刚石聚晶材料的硬度、热稳定性、导电性进行了分析,并对它们的性能进行了比较。     

金刚石聚晶技术与发展

人造金刚石聚晶具有接近金刚石单晶的硬度和耐磨性，其韧性、可加工性和价格等方面具有明显优势，在加工非铁金属和非金属材料中得到越来越广泛的应用。文章介绍了聚晶金刚石的性能特点、评价指标和检测方法，对两种典型的烧结工艺及其技术特点进行了概述，通过跟金刚石单晶及其它超硬材料在性能和价格上的比较，介绍了在具有比较优势的刀具、磨具和宝石加工方面的应用。提出了加快我国金刚石聚晶产业发展的思路：PCD产品必须充分发挥现有设备、技术特点并开拓新的应用领域，PDC产品必须采用STCR法，并扩大合成腔体、降低成本、提高产品技术含量。     

硅处理工艺对金刚石聚晶性能的影响

对硅系粘结剂金刚石聚晶原料中硅的处理工艺进行了研究，对聚晶采用X-ray衍射进行物相分析及抗冲击韧性检测，认为硅处理不当时，会导致聚晶中的脆性物质存在，是降低聚晶抗冲击韧性的主要原因。     

Fe基粘结剂制备生长型金刚石复合片的研究

在高温高压条件下（压力为5．0～6．0GPa，温度为1300℃～1500℃），以Fe基合金为烧结溶剂，采用熔渗法制备了质地均匀的D—D结合生长型金刚石复合片（PDC）。利用扫描电镜（SEM）分别对制备的PDc酸处理前后的金刚石层以及金刚石与碳化钨基底的交界层进行了微观形貌观测。采用能谱面扫描，对PDC整体断面进行了成分面扫描分析。实验结果表明，Fe基合金粘结剂具有良好的浸润性能，初始的Fe基合金溶剂已整体均匀渗透了金刚石层和碳化钨基底层。经酸处理后的金刚石层已形成了致密的相互交错的D—D直接成键的微观网状烧结整体。     

金刚石工具用Ni-Co合金粉末的制备及表征

在金刚石工具领域,纯钴基以及钴基金刚石工具具有优良的使用性能,但钴价格很高,使纯钴基以及钴基金刚石工具的使用受到了限制,所以代钴研究具有重大的实际意义。镍和钴同属于过渡族元素,两者物理和化学性质非常接近,故镍代钴有一定的可行性。采用草酸盐共沉淀法得到前驱体,然后将前驱体煅烧还原的工艺制得N i-Co预合金粉末;对前驱体进行了X射线、热(差热和热重)分析,结果表明,通过共沉淀法得到的前驱体是固溶体;对预合金粉末进行了性能表征,所制得的N i-Co预合金粉末氧含量低,形貌近似球形,粒度均匀;通过共沉淀反应前的成分设计,可制备出成分含量连续变化的预合金粉末;通过改变制备工艺参数,可制取不同粒径的粉末。本实验的粉末成分设计是:70N i-30Co(w t%)。     

高温高压下通过石墨直接转化合成的纯聚晶金刚石

用多砧压机在压力为12~25GPa、温度为1800℃~2500℃的条件下,通过石墨直接转化的方法已经合成出纯聚晶金刚石聚合体。这种聚晶金刚石是无色透明的,而且通过微束X-射线观察可确定它具有立方对称性。通过TEM观察可看出,样品是由10~20nm的金刚石单晶微粒构成的,通过拉曼光谱仪可以观察到,它的拉曼光谱中只有一条很弱的宽峰,其拉曼位移为~1331cm-1。压痕法硬度测试表明,这种聚晶金刚石的努普硬度最高可达到140GPa,这个硬度等于甚至高于天然金刚石和合成金刚石的硬度(60~130GPa),而约为含有粘接剂的聚晶金刚石的硬度(50~60GPa)的二倍。实验结果表明,天然聚晶金刚石可能是由包裹在寒冷的硬壳中的亚稳态石墨下沉到较热的区域,如地幔转化区域中上升的岩浆,而发生快速转化形成的。     

大直径聚晶金刚石复合片的合成及表征

利用国产六面顶压机,合成出了直径为51mm的国内最大的聚晶金刚石复合片。超声波微成像分析表明,样品无大批量分层、裂纹、金刚石厚度不均等缺陷。切削试验显示,在切削硬质合金时,样品与国外同类产品性能相当。     

大直径聚晶金刚石复合片的合成及表征

用国产六面顶压机,合成出直径为51mm的国内最大聚晶金刚石复合片。超声波微成像分析表明,样品无大批量分层、裂纹、金刚石厚度不均等缺陷。切削试验显示,在切削硬质合金时,样品与国外同类产品性能相当。     

A-型淀粉球晶的制备及表征

通过盐酸的温和酸解作用，使玉米淀粉颗粒的无定型区域水解，得到结晶度较高的酸解淀粉。将该酸解淀粉溶解后冷冻重结晶，制备出B-型球晶，在此基础上进一步重结晶制备得到了A-型淀粉球晶。用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射、热重分析法(TG)以及凝胶渗透色谱(GPC)等方法对所得的淀粉球晶进行了表征。结果表明所得A-型球晶的平均粒径约为3μm，晶体形态为A型、其热分解起始温度低于天然淀粉而高于酸解淀粉和B型球晶，组成球晶的淀粉分子链长度约为14个葡萄糖单元。     

金刚石烧结体（PCD与PDC）的发展概况（五）

简单介绍了金刚石烧结体的发明、合成机理、制造方法、品种规格、性能检测、应用效果及其发展前景,可供超硬材料科研与生产人员学习参考。     

论爆炸多晶金刚石的特性与理论

文中叙述的＂爆炸多晶金刚石＂是特指冲击波通过石墨粉体使之相变的多晶金刚石。文中展示出这种晶体结构的形态和特异点。介绍了两种＂击波聚晶＂的爆炸装置：圆管收缩爆炸装置和平面打击爆炸装置。指出计算压力和温度力学模型的重要性,计算压力的＂均相分布＂理论不被实验所证实。粉体中的金属粉既起打击板的作用,又起降低卸载温度的冷却作用。提出作者的对提高飞片打击速度有实效的有关专利。作者发现在常压下爆炸时的飞片下气体受绝热压缩后的聚能效应。     

聚晶金刚石复合片功能的微结构调控研究

随着聚晶金刚石复合片的推广使用,对复合片的整体性能和某些特殊功能的要求均有提高。文章根据金刚石复合片不同使用环境的要求,结合金刚石复合片的主要性能指标,提出了功能型聚晶金刚石复合片的概念。由于聚晶金刚石复合片不同的显微结构可反映其不同的功能性,结合其影响因素对金刚石复合片的显微结构进行调控,实验结果表明,通过对聚晶金刚石复合片功能的微结构调控,可以优化和突出其磨耗性能、抗冲击性能或者耐热性能,从而满足PDC钻采工具切削齿对不同工况微环境的功能性要求．     

复合片外圆磨削用陶瓷结合剂金刚石砂轮的研制及应用

研究了复合片外圆磨削用陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备工艺及其应用,确定了合适的工艺参数。结果表明：自制Li-Al-B-Si-O系低温陶瓷结合剂含量在22%~26%时,砂轮的综合性能达到最佳;砂轮中磨料浓度越高,使用效果越好,随砂轮中磨料浓度的增加,砂轮的性价比逐渐提高,当浓度达到210%时,砂轮的寿命达到最高;陶瓷砂轮比树脂砂轮的寿命提高2~3倍,且单件复合片的磨削效率提高约30%;所研制的低温陶瓷金刚石砂轮综合性能达到国内领先水平,并具有较高的性价比。     

CVD金刚石新近应用探析（工业金刚石战略发展思考之二）

概述工业金刚石从天然金刚石到HPHT金刚石再到CVD金刚石的发展。对比分析聚晶质CVD金刚石和单晶质CVD金刚石的力学性质与电子学性质。介绍聚晶质和单晶质CVD金刚石的新近应用,涵盖复合材料、医疗、电化学、热控技术、微电子机械系统（MEMS）、光学、电子学和声学等领域。阐述超纳米结晶金刚石（UNCD）的特性及其在MEMS、生物传感器、机械密封件与耐磨层以及超光滑金刚石薄膜应用的优异性能。     

任务带学科 学科促任务 抓机遇 迎挑战 创新意——纪念我国人造金刚石诞生50周年

新中国成立后,1956年国家组织制定全国12年《科学技术发展远景规划》。此后中科院物理所为了加大力度推进《规划》中承担的内容,于1962年成立了高压金属物理研究室,组织了高压高温人造金刚石等研究团队。团队同仁经过艰苦奋斗,促进我国人造金刚石于1963年在北京诞生。     

“柱状”金刚石晶体的高温高压合成

利用普通触媒和自行研制的新型触媒A，在国产六面顶压机上分别进行了合成金刚石单晶的实验。研究表明，普通粉末触媒合成出的金刚石单晶呈黄色，晶形完整，晶形是六一八面体，晶体透明度较好，并且合成出晶体的粒度比较集中，大约为0．3mm。用新型触媒A合成的金刚石单晶呈绿色，并且晶形以长条晶体出现，长度集中在（0．5～0．7）mm。用SEM电镜观察到，前一种晶体晶形完整，表面光滑，后一种晶体表面也比较平整，存在“V”形缺陷。含氮量分析结果表明，用普通粉末触媒合成的金刚石的含氮量较低。     

不同晶形粗颗粒（0．8mm）金刚石单晶的高温高压合成

优质粗颗粒金刚石单晶（尺寸达0．8mm）在制备金刚石工具方面具有重要的应用,其合成条件相对于普通工业金刚石单晶更为苛刻。文章介绍了在具有高精密化控制系统的国产SPD6×1670T型六面顶压机上进行优质粗颗粒金刚石单晶的合成研究。通过采用先进的旁热式组装和粉末触媒技术,并优化了合成工艺,在高温高压条件下（5．4GPa,1300℃～1435℃）成功合成出尺寸为0．8mm（20目）三种不同晶形的粗颗粒金刚石单晶。