天然与Fe-C(H)系高温高压合成金刚石多晶的光学属性对比研究及意义

山东蒙阴天然金刚石多晶与Fe- C(H)系高温高压(HPHT)合成金刚石多晶的光学显微镜、拉曼光谱、光致发光谱及红外光谱等的对比研究表明,相似的金刚石晶粒形态、表面生长台阶、结构功能团及缺陷等决定着两者存在成因上的联系;而自金刚石多晶的深部至表面,缺陷的不同变化规律及金刚石晶粒间聚集方式的差异等暗示着两者的生长历史并不完全相同;天然金刚石多晶的形成可能经历早期快速成核—长大、中期长大及漫长的后期改造三个阶段;基于晶体成核、长大及后期改造的思想,从微结构、微成分的角度厘定金刚石多晶中的标型信息,有利于拓展金刚石找矿、地球深部重大科学问题探讨等的思路和方法,也有利于为高品级金刚石多晶的合成提供新的科学线索.     

天然与Fe-C(H)系高温高压合成金刚石多晶的光学属性对比研究及意义(下)

山东蒙阴天然金刚石多晶与Fe-C(H)系高温高压(HPHT)合成金刚石多晶的光学显微镜、拉曼光谱、光致发光谱及红外光谱等的对比研究表明,相似的金刚石晶粒形态、表面生长台阶、结构功能团及缺陷等决定着两者存在成因上的联系；而自金刚石多晶的深部至表面,缺陷的不同变化规律及金刚石晶粒间聚集方式的差异等暗示着两者的生长历史并不完全相同；天然金刚石多晶的形成可能经历早期快速成核一长大、中期长大及漫长的后期改造三个阶段；基于晶体成核、长大及后期改造的思想,从微结构、微成分的角度厘定金刚石多晶中的标型信息,有利于拓展金刚石找矿、地球深部重大科学问题探讨等的思路和方法,也有利于为高品级金刚石多晶的合成提供新的科学线索.     

用掺杂N、H化合物的粉末触媒合成金刚石的研究

氮和氢元素是天然及人工合成金刚石中重要的杂质元素，对金刚石的性能有着十分重要的影响。本工作中，先利用有机氮氢化合物三聚氰胺的分解提供氮与氢源，研究了大量的氮和氢在粉末触媒合成金刚石中对金刚石生长的影响。结果表明：大量的氮和氢的存在，将严重抑制金刚石的成核。然而，用含少量的添加剂氮化物MxN的粉末触媒在国产六面顶压机上却能合成出优质金刚石单晶。利用光学显微镜观察，发现所合成的金刚石多为六八面体，晶形完整；在大多数用含添加剂氮化物的触媒合成的金刚石的晶面上有凹线出现。用扫描电镜对凹线的形貌进行了细致的观察。随着铁基粉末触媒中添加剂氮化物含量的增加，合成金刚石的压力和温度条件逐渐增高，金刚石生长的“V形区”上移。     

电沉积纳米晶镍制备金刚石工具

介绍了纳米晶镍作为新型胎体材料制备电镀金刚石工具的方法及其特点.纳米晶镍是在瓦特型槽液中通过调整方波电流而得到的,脉冲参数为:电流导通时间3 ms,关断时间45 ms,峰值电流密度100 A·dm-2.其显微硬度达到595 MPa,没有气孔之类缺陷,表面较平整,晶粒尺寸在50 nm左右.工具平均寿命要比常用的Ni-Co胎体材料工具高15.8%.新工艺还有其它诸多优点,如生产周期短、所用试剂的成本低、电解液成分简单等.电镀纳米晶体材料作为金刚石工具的胎体材料是较为理想的.     

掺硼金刚石薄膜的制备与研究

采用微波等离子体化学气相沉积技术在单晶硅、钛、钼、铌、钽基体上制备掺硼金刚石薄膜。分别采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光拉曼光谱仪、四探针电阻率测试仪研究其物相组成、表面形貌、晶体结晶性和电阻率。硼原子代替碳原子进入金刚石晶格中,产生更多的缺陷形核中心,导致掺硼金刚石薄膜的金刚石晶粒尺寸和电阻率随着掺硼浓度增加而减小。金刚石薄膜和基体间形成碳化物,金刚石在石墨层上形核生长。碳原子在不同基体中的扩散系数不同,导致硅基掺硼金刚石薄膜的晶粒尺寸更小且更加均匀,金属基体上的部分金刚石出现了异常长大的现象。采用该方法制备的掺硼金刚石薄膜的结晶性较好,由于基体热膨胀系数较金刚石大从而导致薄膜内部产生压应力,使得金刚石薄膜的D峰均向高波数偏移。     

脉冲加热惰气熔融-热导法测定金刚石微粉中的氧氮含量

目前,金刚石微粉在切削、磨削、钻探等领域的应用日趋广泛,国内外市场需求也有所扩大。文章采用脉冲加热惰气熔融-热导法测定金刚石微粉中的氧氮含量,对分析功率、助熔剂等进行了研究,在称样量为0.02~0.05g,镍助熔剂为0.37g,分析功率为5.5kW的条件下,通过脉冲加热惰气熔融-热导法并同时采用测定金刚石微粉中氧和氮含量的方法,对金刚石微粉样品中氧和氮进行了9次测定,其测定结果的相对标准偏差分别为2.36%和4.08%。结果与脉冲加热惰气熔融-质谱法所得氧和氮的测定值一致。     

CVD金刚石比传统散热材料好在哪

<正>作为钻石的直系亲属,具有"碳单质"特性的金刚石本事可不小,包括已知最高的热导率、刚度和硬度,同时在较大波长范围内具有高光学传输特性、低膨胀系数和低密度属性。这些特性使金刚石成为能够显著降低热阻的热管理应用材料。要合成热管理应用所需金刚石,第一步是选择最恰当的沉积技术。微波辅助CVD能够更好地控制晶粒大小和晶粒界面,从而生成符合特定应用热导率级别所需的高品质高再现性多晶金刚石。目前,CVD金刚石     

河南第一条纳米金刚石生产线的建立

河南是中国静态高压高温-触媒法生产单晶金刚石的第一大省.河南联合磨料磨具有限公司在外聘技术专家的帮助参与下,用常规的爆炸法(或爆轰产物法)制备出了纳米多晶(或单晶)金刚石,填补了河南省没有纳米金刚石生产的空白.纳米多晶金刚石的产业化已由中科院力学研究所于1993年实现.为使业内人士对纳米金刚石及其下游产品的发展历史真相有所了解,文章特将国内纳米金刚石生产线的建立和纳米多晶金刚石研发简史,纳米金刚石抛光液和抛光膜的研制与应用现状做一简要的阐述.     

高功率微波等离子体环境下甲烷浓度对金刚石膜的影响

在实验室自制的10 kW微波等离子体化学气相沉积装置中,分析了高功率微波等离子体环境中甲烷浓度对金刚石膜生长的影响。利用等离子体发射光谱诊断分析高功率微波等离子体放电环境的特征,同时利用SEM及Raman光谱对不同沉积条件下获得的金刚石膜的形貌及质量进行表征,以确定高功率微波等离子体环境下金刚石膜生长的最优甲烷浓度范围。实验表明在保持微波功率为5000 W,CH₄/H₂≤1%时,金刚石膜中二次形核现象明显,晶粒尺寸较小;CH₄/H₂≥2.5%时,金刚石膜可获得较大的晶粒,但易于产生孪晶体;CH₄/H₂=1.5%～2%时,可获得晶粒完整且质量较高的金刚石膜。     

新型碳化硅基体单层CVD金刚石磨盘的制备

金刚石磨盘被广泛应用在脆硬材料加工领域。文章将机械粉碎法加工而成的金刚石磨料混入光刻胶溶液中,通过甩胶机将光刻胶均匀地甩在碳化硅基体表面以使磨料均匀分布在基体表面。再利用热丝化学气相沉积法(Hot filament chemical vapor deposition,HFCVD)在金刚石磨粒与碳化硅磨盘基体之间沉积一层金刚石薄膜并将其连结起来,制造出碳化硅基体单层CVD金刚石磨盘。由于生长的金刚石涂层与磨粒和基体间均可形成牢固的化学键结合,因此磨粒与基体间具有较强的结合力。对磨盘进行了对磨试验以检测磨盘与磨粒的结合强度。在SEM下观察到金刚石磨料和基体通过金刚石涂层连接,磨料晶粒得到了修补和生长,粒度长大约8~9μm,针状和片状的金刚石晶粒经过CVD法生长后晶粒饱满度值提高,变得晶型完整,自形面清晰。拉曼光谱检测结果显示生长后的磨粒金刚石峰尖锐,石墨峰低,表明金刚石纯度高、缺陷少、石墨及非晶碳含量很少。在对磨试验中,CVD金刚石磨盘磨粒脱落现象远少于电镀磨盘,表明CVD金刚石磨盘对磨料有高的把持力。CVD金刚石磨盘的磨粒裸露度高,对磨后粘连的磨屑不易发生堵塞。磨粒的断裂、破碎、磨钝现象都显著少于电镀金刚石磨盘。