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。     

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。     

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。     

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。     

金刚石触媒的电子结构和晶格结构与催化活性的关系

本文提出了液晶状态下石墨向金刚石逐层催化转变机理，并根据现代催化理论，分析了金属催化剂的电子结构和晶格结构与催化活性之间的关系。在此基础上，结合工业实践，对合成金刚石所用触媒的优选原则提出了新的见解，认为可以利用触媒的d带空穴和d性百分数衡量其是否符合能量适应原理。     

人造金刚石金属包膜的显微观察

在高温高压条件下，在金刚石晶体生长过程中，包络金刚石晶体的金属包膜的作用是重要的。本文利用ＳＥＭ和ＳＡＭ等技术，研究晶体表面和包膜的形态，组织，成分和对其碳的深解及相变本质。进一步探讨了在合金触媒的作用下，石墨向金刚石转变的演化过程。结果是通过包膜对碳的输运和迁移，使石墨的电子结构发生变化，轨道成为接近于金刚石的ＳＰ＾３杂化状态。     

关于触媒参与下石墨变金刚石机制的讨论

触媒参与下石墨变金刚石的机制问题，国内外研究者从未间断过对其进行探索。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的差异，提出了这样或那样的认知，过去有、现在有，将来也还会有；国内有，国外有，同一研究机构中也可能有。在同一学术问题上，出现争论是正常和自然的，没有争论反使大家不可思议。本文介绍了国内外，特别是国内众多研究者对触媒参与下石墨变金刚石机制的看法。     

人造金刚石金属包膜的显微观察

在高温高压条件下，在金刚石晶体生长过程中，包络金刚石晶体的金属包膜的作用是重要的，本文利用ＳＥＭ和ＳＡＭ等技术，研究晶体表面和包膜的形态，组织，成分及其碳的溶解和相变本质，进一步探讨了在合金触媒的作用下，石墨向金刚石转变的演经过程，结果是通过包膜对碳的输运和迁移，使石墨的电子结构发生变化，电子轨道成为接近于金刚石的ＳＰ＾３杂化状态。     

电沉积法制备镍铁合金触媒及合成金刚石研究

电沉积法制备Ｎｉ７０Ｆｅ３０合金,以此镀层作触媒进行金刚石合成试验。结果表明,在目前金刚石合成工艺条件下,Ｎｉ７０Ｆｅ３０合金镀层能使石墨转变为金刚石,５００μｍ叠加镀层作触媒合成金刚单棒产量达６．７８克拉。     

“超硬材料生长、烧结机理学术讨论会”论文摘要(续完)

论人造金刚石晶体生长过程中的若干问题文中进行了固体相变的一般热力学分析,进而引伸到石墨金刚石相变系统中自由能变化的规律,从而得出了相变系统自由能与晶粒半径变化的两条曲线,分别说明了在触媒存在的挣压法和无触媒存在的直接转变或动压法金刚石生长的热力学规律。在进行了结构转化热力学     

合成金刚石用触媒合金研制工作简介

前言 触媒合金是我国目前人造金刚石工业普遍采用的重要原材料之一。从理论上讲,在高温高压条件下石墨可以直接转变为金刚石,但需要特高的压力和温度,最低压力为12万大气压,最低温度为2800℃。如果采用静压法合成金刚石,在目前的技术条件下要制造这样的高温高压设备是很难做到的。使用触媒后,合成金刚石的压力和温度便可大幅度降低,压力可降至     

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。     

球状石墨的粉压成型及以其为原料的金刚石生长

本文研究了球状石墨的粉压成型特性。在国产SPD6×1 200型六面顶高温高压设备上,分别以鳞片石墨和球状石墨（均为400目）为碳源,以铁基粉末触媒为原料,在压力5.5 GPa,温度1 400℃左右,合成时间300 s的条件下合成出了优质金刚石单晶。通过球状石墨与鳞片状石墨生长的金刚石的对比,说明了球状石墨—铁基触媒体系生长金刚石的特点。结果表明球状石墨也可以用来合成优质磨料级金刚石单晶,但合成温度要比用片状石墨时高100℃左右,合成的金刚石粒度较鳞片石墨合成的金刚石粒度稍粗。     

石墨晶格缺陷与合成金刚石触媒熔迁分析

从大量合成腔体的石墨片变化观察可知，石墨在高压高温作用下，触媒合金熔迁于石墨晶体网格内，石墨碳原子重新键合，构成立方晶系系的晶核。从触媒金属的熔融活化，熔迁，键合阶段，石墨晶格缺陷与边界不饱和碳原子形成能量势垒较稳定的金刚石晶核，逐步篚成为金刚石晶体。     

人造金刚石的成核与长大

本文对于在超高压、高温的条件下,在触媒金属的参予下,石墨转变为金刚石的机理进行了定性地探讨,提出了一种人造金刚石成核的微观模型——间隙成核;从金刚石结晶热与其生长空间的相互依赖关系出发,阐述了人造金刚石的长大过程;进而指出了,在目前的合成条件下,影响金刚石长大的主要矛盾,即为了使金刚石长好长大,必须创造出合适的且稳定的压力温度场。     

金刚石合成过程中的再结晶石墨与金刚石成核

本文采用通常金刚石合成用的石墨片，溶剂一触媒金属片交替叠装方式的试样，在4．5GPa、1450℃的条，牛下，分别经过90秒、150秒、240秒的预热处理，再升高压力到5．4GPa进行了金刚石合成实验。得到了随预热处理时回延长，金刚石产量降低，粒度增粗、成核数量减少的结果。通过晶体的溶解度与其粒径的关系，推出了再结晶石墨粒径与其溶解度及金刚石晶核溶解度的关系，解释了再结晶石墨对金刚石成核的影响。进一步指出在预热处理中可以通过控制再结晶石墨的生长，来达到控制金刚石核量的目的。     

人造金刚石合成工艺基础

根据《人造金刚石合成工艺基础》编写提纲的要求,我们着重对石墨—金刚石转变过程中热力学条件的分析及其平衡曲线的讨论、石墨—金刚石转变过程中动力学条件的分析、石墨—金刚石转化过程的催化、试样加热方法的讨论和加温加压过程的分析。在分析上述问题的过程中,曾向北京大学化学系孙承谔教授和华东纺织工学院化学系染化教研组陈美华老师请教过有关理论问题。提出了关于《人造金刚石合成工艺基础》编写原则的几点考虑：1、为人造金刚石晶体生长第一阶段实验提供理论上的依据;2、通过对石墨—金刚石转变过程的热力学和动力学条件,以及触媒在这一转变过程中的作用的初步分析,来了解金刚石晶体生长的一般规律;3、有关金刚石晶体生长的细节问题,如活化能、反应速率的计算等问题在编写人造金刚石工艺基础（第一阶段）一文时暂不加考虑,但必须指出,这一理论工作是一定要做的。     

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。