爆轰烧结氧化铝黏结型纳米聚晶金刚石微粉

爆轰烧结氧化铝黏结型纳米聚晶金刚石微粉,并用热重分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪分析其热稳定性、形貌、晶体结构等。发现:聚晶粉体在空气中热稳定性良好,没有明显金刚石氧化现象;且粉体分散性较好,分散粒度在0.5～0.7 μm之间。聚晶金刚石粉体由粒径100～200 nm的大颗粒聚集而成,而大颗粒是由2～10 nm纳米金刚石颗粒经氧化铝紧密黏结而形成的聚集体。      

钴扩散浸渍或PDC材料烧结中钴的扩散行为规律研究

利用钴扩散浸渍法制造PDC超硬复合材料的关键技术之一是如何实现催化金属钴的均匀扩散渗透,本从合成实验出发通过选择烧结温度,时间,组装方式,硬质合金钴含量,原料金刚石粒度,真空处理以及添加碳源等七个因素,考察了各因素对钴扩散渗透行为的影响。试图全面了解PDC材料烧结中钴扩散渗透行为的规律性。     

PDC性能优化及其钎焊技术研究现状

聚晶金刚石复合片（PDC）因其优良的性质,广泛应用于机械加工、能源开采、地质勘探等方面。但是PDC温度敏感性较高,在高温下内部残余应力增大、金刚石层发生氧化、石墨化等现象,导致PDC金刚石骨架撕裂、金刚石颗粒剥落、甚至复合片失效。从PDC表面改性、粘结剂优化、PDC结构设计、晶粒细化以及PDC钎焊技术等五个方面综述了PDC国内外研究现状,讨论了PDC存在的共性问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

PCD和PDC合成中超高压有效利用率的研究

本通过对顶锤和叶蜡石组装的改进，提高了超高压的有效利用率，使六面顶压机，在合成金刚石的压力条件下，生产出合格的PCD和PDC。     

微米级晶粒度金刚石烧结体的研究

本文研究了在5.8GPa、1400℃～1500℃条件下0.5 ～1.5μm粒度的金刚石的烧结,得到平均粒度约为1μm、具有金刚石直接键结合显微特征的金刚石烧结体。维氏硬度达到65±3GPa,平均磨耗比为187×10~3。所得到的烧结体的最大尺寸为φ8×4mm。     

高温高压下的纳米多晶金刚石的烧结及其特性的研究

本文就吸附气体对由纳米结构金刚石烧结的多晶体的结构和性能的影响和高压条件下纳米结构金刚石烧结时密实结构的演变,以及在真空中经热处理的纳米结构金刚石烧结的特点等问题进行阐述。指出：在原始粉末中引入钨的碳化物,并进行真空处理以除去颗粒表面的吸附气体,可改善烧结的结果;纳米结构状态的改变过程伴随着金刚石→石墨的相变,所得到的烧结体的最大密度不超过2．99g/cm^3;通过真空处理的纳米金刚石颗粒表面在烧结时有利于提高所制得的多晶体的强度和硬度。     

CN200510126333．X胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具加工方法

一种胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具加工方法，步骤为：a．按设计要求在钻头烧结底模上将切削齿焊接部分的石墨替代齿的位置作出标记;b．将制作出的与切削齿焊接部分尺寸一致的石墨替代块粘贴在标记位置上，即完成钻头模具的加工。本发明提供的加工方法克服了现有的胎体PDC钻头模具加工工艺复杂、加工精度差、复杂形状无法加工、材料利用率低等不足，     

宽带隙薄膜材料核化与生长机制及其性质的研究

宽带隙金刚石膜及立方氮化硼薄膜由于其优异的物理性质和低成本，在机械、电子、光学及军事工业等部门有广阔的应用前景。     

单晶金刚石抛光研究

单晶金刚石被广泛应用于超精密加工工具,电子探针和光电子领域。抛光金刚石是获得光滑无缺陷金刚石表面的基本手段,本文全面介绍了单晶金刚石抛光机理和抛光工艺的研究进展,分析了磨粒机械破碎,机械－化学去除,机械－热化学去除,氧化化学和机械－电去除等理论,对提高金刚石及金刚石薄膜的平整抛光效率和质量有较高的参考价值。     

单晶金刚石外延层生长工艺研究

目的 研究高质量单晶金刚石外延生长工艺。方法 使用X射线白光形貌束分析了等离子体表面刻蚀处理前后单晶金刚石位错密度的变化,随后使用等离子体刻蚀预处理工艺,通过改变沉积温度研究了其对金刚石质量的影响。为了表征温度对单晶金刚石质量的影响程度,使用拉曼光谱和X射线衍射摇摆曲线等方法分析了单晶金刚石质量以及位错密度的变化情况,进而确定沉积高质量单晶金刚石最佳的沉积温度。结果 X射线白光形貌束结果显示,未进行氢氧等离子体表面刻蚀的籽晶生长之后,由于表面微加工、抛光引入的位错或者微裂纹,导致生长层位错增多;同时,氢氧等离子体表面刻蚀实验结果显示,刻蚀时间并非越长越好;使用刻蚀处理过的单晶金刚石籽晶进行不同温度外延生长实验,籽晶刻蚀后生长的金刚石拉曼峰位均在1332.5 cm?1附近,半高宽为2~3 cm?1之间。在900 ℃沉积之后,X射线摇摆曲线半高宽仅为0.009。结论 使用氢氧微波等离子体刻蚀单晶金刚石,800 ℃刻蚀40 min,可以基本消除因微加工或者抛光引入的位错或者缺陷。经过刻蚀处理的籽晶在900 ℃制备出的单晶金刚石质量最高,位错最少,可以满足高质量单晶金刚石的制备。     

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。     

工业纯钛TA1退火过程中的应力诱导晶粒长大行为

探究了应力对纯钛再结晶行为的影响。在纯钛板的退火过程中施加弯曲应力,并观察一个截面在拉伸和压缩应力下的再结晶过程。制备了变形量分别为20%、40%和60%的工业纯钛TA1轧制板,然后将这些样品置于600 ℃和30 MPa下保温10 min。结果表明,在变形20%和40%的样品中,只观察到少数再结晶晶粒。此外,受应力区域的平均晶粒尺寸大于无应力区域。进一步将变形40%的轧制薄板在600 ℃和30 MPa下保温60和120 min,拉伸应力区域中晶粒的异常生长一直持续到达到临界尺寸,之后晶粒停止生长。再结晶过程中晶粒生长的持续增加可归因于应力促进的位错调节。具有有利条件的晶粒倾向于沿着所施加的应力方向异常生长。然而,钛板内的高密度残余位错导致晶粒生长的驱动力降低,导致临界尺寸的存在。这些发现解释了钛在拉伸和压缩应力下观察到的不同再结晶行为。     

高功率微波等离子体对单晶金刚石同质外延生长的影响

目的 为了优化单晶金刚石大批量生长的等离子体环境,研究高功率微波等离子体环境对单晶金刚石外延生长层的影响。方法 利用实验室自主研发的915 MHz–MPCVD装置,在20～35 kW高功率微波馈入的条件下,具体研究了高功率等离子体环境中甲烷浓度、微波功率及基片温度对单晶金刚石外延生长层的影响。利用光学显微镜、激光拉曼光谱及光致发光光谱对所生长的单晶金刚石进行形貌质量表征,利用等离子体发射光谱对高功率微波等离子体环境进行诊断。结果 在馈入25 kW的微波功率时,将甲烷的体积分数从6%下降至3%,可以使单晶金刚石更易于出现层状生长结构;保持甲烷体积分数为3%,将微波功率从25 kW提高到35 kW,可以进一步优化单晶金刚石生长的层状结构,提高单晶金刚石的生长质量和生长速率;保持微波功率为35 kW,当甲烷体积分数为3%时,将基片温度从800℃提高到1 210℃可以明显提高单晶金刚石的生长速率,但会易于引入非金刚石相;保持甲烷体积分数为3%,将微波功率提高到35 kW,可以在等离子体中激发更多有利于金刚石快速生长的含碳活性基团;当微波功率为35 kW、甲烷体积分数为3%、基片温度为950℃时...     

人造金刚石的晶粒性质及其相互关系的研究

金刚石颗粒的性质包括粒度、形貌、包裹体、冲击强度、抗压强度、热稳定性等 ,这些性质决定了金刚石工具最终的使用性能。本研究用 9种GE公司的金刚石为样品 ,对金刚石的上述性质进行了系统的测量 ,考察了诸性质之间的相互关系。我们的测量结果表明 :金刚石的机械性质与晶粒的形貌以及晶体内部的杂质含量等性质之间存在着重要的相互关系 ;在同种晶粒粒度条件下 ,随着品级的升高 ,机械性质冲击强度、热稳定性逐渐升高 ;在晶体形貌方面如等轴度、粗糙度、椭圆度、晶粒度、浑圆度也随品质的升高逐渐改善 ;磁化物含量越低 ,金刚石的抗压强度、冲击强度以及热冲击强度越高     

PVT同质外延生长AlN单晶初期模拟及其实验研究

在同质外延生长大尺寸、高质量氮化铝单晶的初期,常用梯度反转工艺避免氧、碳及氢等杂质污染籽晶表面。本文使用FEMAG晶体生长模拟仿真软件及自主开发的PVT法有限元多相流传质模块对自主设计的全自动、双电阻加热气相沉积炉进行了同质外延生长AlN单晶初期温度场及传质过程模拟仿真研究,并基于模拟结果开展了同质外延长晶实验。模拟仿真及实验研究结果表明：通过生长初期的梯度反转工艺可有效消除氧、碳及氢等杂质表面污染;坩埚的合理位置对同质外延生长AlN单晶时的温度梯度、Al/N蒸气传输及生长速率等至关重要;基于AlN单晶同质外延生长初期的模拟仿真研究与成功生长实验,为下一步开展稳定同质外延扩尺寸单晶生长工艺奠定了扎实基础。     

MPCVD法合成大单晶金刚石的研究进展

单晶金刚石具有诸多多晶金刚石所无法替代的优良性能,是新世纪高端技术领域发展所需的重要材料。随着技术的不断改进,MPCVD法合成单晶金刚石的生长速率、质量和尺寸都有了很大的提高。目前,应用最新的MPCVD技术合成的单晶金刚石,其最高生长速率达到200μm/h,合成尺寸达到英寸级,为单晶金刚石在超精密加工、光学元器件、半导体、探测器等高技术领域的应用提供了有力的支撑。本文主要综述了进入二十一世纪以来,MPCVD单晶金刚石的研究进展,并对其应用作简单的介绍。     

大块高温超导氧化物单晶生长研究中关键问题探讨

高温超导大块单晶体,可以用于精确地测定其晶体结构,掌握结构与各种物性的关系,获得反映其内禀性质的各种信息,对理解和解释高温超导电性机制有重要的理论意义,而且优质的单晶样品也有重要的应用意义.由于高温超导氧化物晶体生长过程中均存在包晶反应及包晶转变,且从液相凝固为固相的过程为非同等成分转变,使这种大块单晶十分不易获得,特别是YBCO,由于其液固相线较陡,制备更为困难.本文讨论了与高Tc氧化物超导单晶生长有关的晶体生长物理理论,以及制备超导氧化物单晶过程中的关键工艺问题,特别是影响其生长速率的因素以及提高生长速率的方法.同时,综述了目前国内外采用的制备方法.     

Analysis of Competitive Growth Mechanism of Stray Grains of Single Crystal Superalloys during Directional Solidification Process

在高梯度定向凝固装置中采用枝晶方向与热流偏离的籽晶制备AM3晶体,分析晶体生长过程中杂晶的形核原理和不同晶粒的竞争淘汰机制。结果表明,枝晶方向与热流偏离造成的过冷可促使杂晶的形成。枝晶生长方向与热流偏离较大的晶粒在一定条件下可淘汰枝晶方向与热流接近的晶粒;晶粒的竞争与淘汰过程受晶粒间枝晶的相对位向、晶粒生长方向与热流方向的夹角大小、晶粒的晶体取向等因素有关。