触媒参与下石墨变金刚石的机制大家谈 一溶剂理论真就那么完美？

国内外研究者从未间断过对触媒参与下石墨变金刚石的机制进行探索。由于各研究者所观察的实验现象不尽相同，或对同一现象在理解上有差异，提出了这样或那样的认知。在同一学术问题上，所出现的争论是再正常不过的事，没有争论反而使大家不可思议。本文介绍了国内外，特别是国内众多研究者，他们对触媒参与下石墨变金刚石的机制的看法。     

触媒参与下金刚石晶体生长机理的探讨

一、引言随着人造金刚石晶体生长技术的发展,各研究者对超高压高温下,特别是触媒参与下,由六方结构的石墨变立方结构的金刚石机理进行了广泛的探讨。提出了诸如溶剂、触媒、溶剂-触媒、固相转变和结构转变等不同的看法。值得指出的是结构转变观点,对有或无触媒参与下,石墨是如何向金刚石转变的微观过程做了清楚的论述。     

片状与粉末触媒对石墨转化成金刚石的催化效率研究

为了研究片状与粉末的镍基或铁基触媒对石墨转化为金刚石的催化性能的影响，采用金刚石成核和生长动力学方法分别计算了片状与粉末触媒参与下金刚石生长的活化能与比表面能。结果表明，无沦是片状还是粉末触媒，这两种触媒对金刚石生长活化能与比表面能的影响差异很小，比表面能与金刚石的结晶形态有关，决定于合成的温度压力条件。然而，粉末触媒的催化效率比片状触媒高得多，更有利于石墨转化为金刚石。     

超高压高温下金刚石的合成机制

本文报导了研究（超）高压高温下合成金刚石的实验现象，观察和分析及体系中触媒，石墨相互作用状态的理论计算结果，在此基础上熔媒效应角度讨论了高压和触媒参予下金刚石的合成机制。     

人造金刚石形成机理回顾

本文对人造金刚石形成机理中有代表性的溶剂说、催溶说和固相转化说进行了简单的回顾。并对金属触媒参与下石墨变金刚石的历程、“硼皮”金刚石理论提出再认识，特别是在理论界首次提出六方金刚石的船形转变新机制。     

金刚石合成用粉末金属触媒

<正> 在高温高压条件下,在石墨向金刚石进行转变的过程中,有意识地加入一些材料,使得金刚石的相变活化能和合成温度和压力显著降低,这样的材料称之为人造金刚石用触媒材料,简称触媒材料或触媒。在没有触媒参与的情况下,石墨转化为金刚石需要13GPa的高压和2700℃以上的高温。采用触媒,可使金刚石的合成压力与温度分别降至5—6GPa和1200～1400℃,从而使工业生产金刚石成为可能。     

金刚石合成中某些现象的分析与研究

采用ＳＥＭ和ＥＰＡ技术对ＮｉＦｅＭｎ触媒合金在金刚石合成中的一些现象作了研究并探讨了触媒合金在高压合成下的作用机理。研究表明，经高温高压合成后ＮｉＦｅＭｎ触媒片表面存在局部成份起伏，Ｆｅ原子在金属／石墨界面及金属／金刚石界面富集；这种成份（浓度）起伏对金刚石晶体的形核与生长都有一定影响。     

静压法合成金刚石的成核研究

针对静高压合成技术中片状样品的组装工艺特点,分析了在高温（约1500K)高压（约5GPa）下石墨与触媒之间的相互扩散过程和金刚石在合成腔中的成核几率。根据外界提供给石墨的能量大小,判断出纳米石墨微晶是形成金刚石晶核的基本单元。金刚石成核很可能是纳米石墨微晶转化为金刚石晶核的结构相变过程。讨论了在触媒的参与下金刚石的成核率与温度压力变化的关系,证明了压力是控制金刚石成核的有效参数,而温度不宜作为金刚石成核的控制参数。     

触媒组织中碳化物的含量与金刚石的生长

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.试验表明,在相同的工艺条件下,由于合成腔体温度和压力梯度的存在,压块不同断面上的合成效果存在明显差异.使用X射线衍射(XRD)和电子探针分析(EPMA)对不同断面上的触媒物相与成分进行了检测.结果发现,金刚石形核量较多,分布均匀,且晶形完整的触媒中存在大量碳化物;触媒中夹杂有原始石墨,碳化物形成不充分,则金刚石形核量较少.分析认为,触媒中的碳化物应该才是高温高压下金刚石生长的直接碳源.触媒熔体充分溶解石墨,碳化物充分形成对于提高金刚石的产量和质量是必需的.     

选择合成金刚石用石墨材料的若干问题

一、引言石墨和金刚石是碳的同素异型体。石墨是合成金刚石的主要原料。实践表明,在有或无金属触媒的参于下,石墨都能转变成金刚石,只是所使用的压力和温度不同而已。但值得注意的是用不同的石墨材料合成金刚石,所获得的效果是不同的,有的甚至差别很大。由此可见,开展对石墨材料与人造金刚石晶体生长关系的研究,将具有十分重要的实践和理论意义。     

合成金刚石用水雾化触媒粉末Fe70Ni30性能的研究

我国近年普遍采用水雾化粉末触媒Fe70 Ni30合成金刚石,本文对这种粉末形貌、成分、粒度分布、氧含量、相组成等作了分析研究.结果表明:粉末呈不规则状;粒度呈正态分布,D50= 22.9 μm;粉末杂质含量很低:初始粉氧含量为0.2％(质量分数),将触媒粉和石墨粉混合(质量比3:7)压成合成柱,在1000℃,真空10-...     

添加剂硼对纯铁粉末触媒合成金刚石的影响

本义研究了添加剂硼对纯铁粉末触媒合成金刚石的影响。实验中将不同比例的无定形硼粉直接添加到石墨-纯铁粉末体系中并均匀混合，以此方式，将硼掺杂到高温高压合成的金刚石单晶中。实验结果表明，随硼添加比例的不同，合成金刚石的最低压力点也不同；同时，通过不同添加比例的硼合成出金刚石的颜色，可得知该方法对提高金刚石内硼含醚的有效性。实验还发现，当硼添加比例一定时，合成温度对合成金刚石的特性产生了一系列的影响。     

超硬材料表面镀覆技术及应用

本文系统论述了金刚石、立方氮化硼超硬磨料与典型金属界面的界面反应、界面结构及界面结合问题。按照金属与金刚珠界面作用结果,将典型金属分为：与金刚石界面反应形成稳定碳化物的亲和性金属,如钛、 钨铬、钼等;与金则石界面不反应的惰性金属,如铜等;与金刚石界面接触促使金刚石石墨化的石墨化金属,如铁、钴、镍等。讨论了亲和性金属与超硬磨料界面反应形成化合的的条件及化合物的结构特征与界面结合经度的关系,从而给出了     

High temperature tribology of heavily boron doped diamond films against steel

Despite the fact that Fe, Co, and Ni catalyze the phase transition of diamond into graphite, the question of the applicability of diamond as a functional coating of a metal-cutting tool is still open. For this reason, our work contains investigation of wear and friction of heavily boron doped diamond films against steel at elevated temperature, as well as influence of boron concentration on diamond film oxidation resistance. The obtained data indicated that minimum CoF value is achieved in the temperature range within 570–670 °C and strongly depends on boron concentration in coating (CoF decreases with increasing of boron concentration). Wear rate has the same dependence as the CoF, whereas oxidation resistance decreases with increasing of boron concentration. Besides, the presented results are first obtained for boron doped diamond films synthesized under high B/C ratio conditions (of up to 333 ppb).     

稀土在粉末触媒合成金刚石中的作用研究

本文利用稀土作为添加元素制备了FeNi30粉末触媒并对其性能进行了研究。粉末成分测试发现：添加稀土后触媒粉末氧含量由230×10^-6降低为120×10^-6,根据稀土元素的性质对稀土作为脱氧、脱硫剂的作用机制进行了分析;选择不含稀土、石墨柱中添加稀土和触媒中合金化添加稀土三种情况进行了金刚石合成实验。通过实验数据的对比,得出稀土元素的添加有利于提高金刚石的混合单产、粗颗粒比例、静压强度和冲击韧性值以及降低磁化率,添加稀土元素后金刚石颜色由浅黄色变为了绿色,并对石墨柱热处理工艺进行了研究。     

Interface between metallic film from Fe-Ni-C system and HPHT as-grown diamond single crystal

1　INTRODUCTIONAlthoughdiamondparticlesweresynthesizedsuccessfullyathigh pressureandhightemperature(HPHT)in 195 4[1] ,someissuessuchasthemetallicfilmsurroundingdiamondrequiretobeaddressed .Asweknow ,thereisamoltenmetallicfilmsurroundingthegrowingdiamondinthecourseofdiamondgrowthunderHPHT ,bymeansofthemethodthatgraphitediscsareplacedalternativelywithcatalystdiscs .Asdiamondcrystalgrowstowardgraphite ,thisfilmwillisolatethegrowingdiamondfromgraphiteanditwillexpandlikeaballoon .However ,d…     

人造金刚石杂质研究

利用磁化率测定仪、扫描电镜/X射线能谱仪、氧氮分析仪等仪器综合分析了使用铁镍合金触媒合成的磨料级系列金刚石内部杂质及其组分与含量。结果表明:人造金刚石磁化率与灰分/金刚石质量比成正比。人造金刚石的主要杂质为铁、镍、镁、硅、钙、氧和氮。随着人造金刚石杂质总量的减少,除氮以外所有杂质都在减少,但杂质中的硅和钙的占比增加,提示硅和钙除了随同触媒一道,以金属包裹体的方式进入金刚石晶体,可能还有其他方式。金刚石品级越高,氧质量分数越低,而氮质量分数与品级高低无关。为进一步考察金刚石杂质来源,分析了合成金刚石试样所使用的原料石墨和触媒。使用高纯度石墨和触媒有助于合成出高纯度金刚石,但不一定是顶级金刚石。