优质板状Ⅰb型宝石级金刚石大单晶的合成

高温高压下合成Ⅰb型宝石级金刚石大单晶,需要较长的合成时间。由于低温板状晶体合成区间很窄,因此较中温和高温晶体的合成相对困难。文章对板状Ⅰb型宝石级金刚石大单晶的合成进行了研究,并实现了不同尺寸优质板状晶体的可重复性合成。     

人造大单晶金刚石的合成技术进展及主要应用

随着宝石级金刚石合成技术的不断进步,最好的人造金刚石其品级已经超过了天然金刚石。文章简单介绍了大单晶金刚石高温高压合成技术和CVD合成技术近年来的进展,大单晶金刚石的主要应用以及市场前景。     

再结晶石墨对宝石级金刚石单晶生长的影响

高温高压温度梯度法生长宝石级金刚石单晶的过程中,尽管处在金刚石稳定区内,却经常发现,有亚稳态的再结晶石墨存在。本研究发现,作为一种晶体,大量再结晶石墨的析出和生长对宝石级金刚石单晶的生长速度有较为明显的抑制作用,并且再结晶石墨更容易在较高温度合成区内出现。例如,使用N iM nCo触媒进行宝石级金刚石单晶合成过程中,随着合成温度的提高,当大量多余碳源不再以金刚石自发核形式析出,而是以大量片状再结晶石墨形式围绕在晶体周围时,晶体的生长速度有了大幅度的降低,从相对低温时的约3.0m g/h降到较高温度时的1.0m g/h。     

其它

我国合成金刚石单晶研究方面取得新进展吉林大学科研人员研究发现:在高温-高压温度梯度法生长宝石级金刚石单晶的过程中,尽管合成系统处在金刚石稳定区内,却经常发现有亚稳态的再结晶石墨存在。该研究发现,作为一种晶体,大量再结晶石墨的析出和生长对宝石级金刚石单晶的生长速度有较为明显的抑制作用,并且再结晶石墨更容易在较高温度合成区内出现。例如,使用NiMnCo触媒进行宝石级金刚石单晶合成过程中,随着合成温度的提高,当大量多余碳源不再以金刚石自发核形式析出,而是以大量片状再结晶石墨形式围绕在晶体周围时,晶体的生长速度有了大幅…     

优质Ⅱb型宝石级金刚石大单晶的高温高压合成

实验在国产六面顶压机上利用温度梯度法合成优质Ⅱb型宝石级金刚石。研究发现在约5．5GPa和约1300℃的条件下,添加剂硼的加入使合成Ⅱb型金刚石的形貌较Ⅱa型宝石级金刚石有较大不同,文章分析了产生该现象的原因;实验还发现随着硼添加量的增加,所合成Ⅱb型宝石级金刚石的颜色由浅变深。结果实验获得了尺寸达4mm的优质Ⅱb型宝石级金刚石大单晶。     

高温高压温度梯度法合成板状宝石级金刚石单晶

板状宝石级金刚石单晶具有重要的应用价值。它可以作为红外透明窗口和高功率激光器的散热片等。文章研究了温度梯度法合成宝石级金刚石与籽晶的生长面以及合成温度之间的关系，在低温区用籽晶（100）面合成了4mm的优质板状晶体。     

关于合成金刚石薄膜的宝石学初步研究

为了解决在鉴别有合成金刚石薄膜的宝石材料和元膜宝石材料时可能遇到的问题,我们检测了一个厚约1μm、与基体分离的多晶金刚石薄膜样品。这种膜用标准显微镜检测方法很容易识别,在面反射光和偏振光下更是如此。对于在检测较厚薄片、单晶或者彩色合成金刚石薄膜和有刻面的宝石上的覆盖层时可能遇到的问题,本文也作了简要的讨论。     

用温度梯度法生长优质Ⅱa型金刚石大单晶

利用温度梯度法在国产六面顶压机上合成优质Ⅱa型宝石级金刚石。除氮剂T i(Cu)的加入使合成金刚石的温度区间变窄且晶体生长更易俘获金属包裹体,通过采用稳定的组装、降低生长速度而获得了优质Ⅱa型金刚石大单晶。     

Fe—C（H）系高温高压合成金刚石多晶的RAMAN与PL光谱研究

Fe—c（H）系高温高压合成金刚石多晶的FESEM,RAMAN和PL光谱研究表明：构成多晶的金刚石晶粒多为八面体形态,同时其形成环境比较稳定。在金刚石晶粒中存在与氮相关、与镍相关及塑性形变等缺陷,且不同金刚石晶粒中的缺陷不完全相同。基于镍易在金刚石中形成发光中心及氢可以加速金刚石多晶的形成,为了提高金刚石单晶的质量,应该尽量在压腔中使用纯铁作为触媒,且在引入氢的同时除氮。     

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。     

碳素扩散场对塔状晶体合成的影响

高温高压温度梯度法生长宝石级金刚石时,碳素的扩散场会对晶体品质产生很大影响。不同分布的扩散场适合生长不同形貌的晶体。研究发现,图1的碳素扩散场适合生长尺寸较大的板状晶体。合成高温塔状晶体时,若β〉0．6,合成出的绝大多数晶体内都会出现大量的包裹体。该扩散场不适合生长卢值较大的塔状晶体。通过有限元模拟,得到了该扩散场碳素浓度等值线分布图。找到了该扩散场适合板状晶体生长的原因是碳素在扩散场的分布与板状晶体的形貌要求相匹配,与塔状晶体生长的要求相违背导致的。     

优质毫米级粗颗粒金刚石单晶的高温高压合成

粗颗粒工业金刚石的合成与普通工业金刚石相比,需要较长的生长时间,而且其合成条件相对于普通工业金刚石单晶更为苛刻。文章总结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的优质粗颗粒金刚石单晶的合成研究。在粉末触媒合成金刚石工艺的基础上,提高了压力和温度控制系统的精密化程度,引入了旁热式组装,改良了合成工艺,通过精密地控制金刚石的成核量与生长速度,以及采用最佳粒度的触媒,在高温高压条件下（～5．4GPa,～1360℃）成功合成出尺寸达到1．0mm的（18目）粗颗粒金刚石单晶,并分析了晶体的形貌和表面特征。     

优质细颗粒金刚石单晶的高温高压合成与表征

文章利用国产六面顶高温高压设备,根据对金刚石合成不同区域的生长特点,通过对合成工艺的调整,实现了对体系中金刚石成核率与生长速率的控制,并成功合成出了具有完整晶形,尺寸大约在2-10μm的优质细颗粒金刚石单晶。通过热重-差热分析以及Raman光谱测试发现,合成具备完整晶面的细粒度金刚石单晶抗氧化强度大于表面粗糙的同粒度的金刚石微粉破碎料,且合成的晶体内部存在较小的残余应力。     

高温高压下金刚石同质外延生长的研究

文章在铁镍-石墨体系中,对金刚石晶形在不同生长条件下的形成过程进行了研究,并通过对合成晶体的形貌分析,进一步推测金刚石晶形的形成过程。实验中发现,后期合成晶体的晶形与前期合成晶体的晶形以及表面粗糙程度有着密切的联系;金刚石晶体在光滑完整的表面生长速度较快,而且合成晶体的晶形较为规则;不具备完整晶形的晶体在生长后期也能通过自身调节形成具备完整晶形的晶体,但合成晶体的规则性较差,表面容易出现缺陷,而且体系中出现大量自发核,为进一步了解金刚石的同质外延生长,以及金刚石晶体晶形的形成过程提供了一种新途径。     

铁基触媒合成金刚石单晶的表观活化能计算

采用粉末冶金方法制成铁基片状触媒,以及在铁基触媒中添加碳化硼粉,通过高温高压方法制得常规金刚石单晶和含硼金刚石单晶。根据测定的DTA实验数据,利用K iss inger和O zaw a动力学模型分别计算了两种金刚石单晶剧烈氧化时的表观活化能。结果表明,含硼金刚石单晶的表观活化能明显高于常规金刚石单晶,因而具有更高的热稳定性。而两种动力学模型的计算结果相近,证明计算的表观活化能数值基本可信。     

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Mx N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     

高档金刚石工具的研究开发及应用

随着我国石材加工业的高速发展,必须发展高档金刚石工具。高档金刚石砂轮和涂附磨具在玻璃、陶瓷、木材加工和汽车制造业的需求量日益增大,而在半导体单晶硅、多晶硅以及其他晶体的加工中,对其性能要求越来越高,市场的潜力巨大。文章简介石材加工用高档激光焊接圆锯片和薄壁钻头以及金刚石串珠绳锯的研制,特别介绍金刚石涂附磨具的研制和应用。此外在电子信息和光电子产业的晶体加工中,高档金刚石工具占据重要的地位,以往未受业界重视,制造难度较大,文章亦提出了见解。     

包裹体作用下的人造金刚石单晶的破裂

使用Diashape形貌分析系统,通过分析晶体的透光性和纯净度对人造金刚石所含包裹体的情况进行分级。选取包裹体含量中等的金刚石晶体,一部分在静压强度仪上施压致其开裂;另一部分通过高温煅烧致其开裂。使用超声波将已开裂晶体震开,通过分析断面形貌和成分,分析包裹体致金刚石晶体破裂失效的原因。试验发现,无论是受压,还是受热,金刚石的开裂面均平行于（111）晶面。包裹体与晶体的界面是应力集中的位置,也是裂纹源。晶体受压开裂是由于包裹体与晶体的弹性模量不同;而晶体受热之后的破裂失效,则是由于膨胀系数的不同所致。