人造金刚石的合成技术分析

金刚石作为一种具有诸多优异性能于一体的极限性功能材料,被广泛用于工业、科技、国防、医疗卫生等许多领域。本文通过对几种合成人造金刚石方法（静态高温高压法、动态低压气相沉积法、超高压高温合成法等）的分析,对这一领域的工作做了简单的回顾和总结。     

触媒黏性对生长优质克拉级Ⅰb型金刚石单晶的影响

在高温高压条件下,进行了优质克拉级Ⅰb型金刚石单晶的合成研究.重点考察了触媒黏性对金 刚石大单晶生长的影响.结果表明:选择低黏性Ni -a触媒,短时间可以生长出优质金刚石单晶.当生长时间超过25 h,合成的晶体为“群晶”;而高黏性Ni -b触媒可以用来长时间生长优质克拉级金刚石单晶.通过扫描电镜分析可知,低黏性触媒合...     

高压制备CoSbS1-xSex(x=0~0.3)的热电性能

利用一步高压烧结方法制备了CoSbS_(1-x)Se_x基固溶体合金,测试并分析了其结构和热电性能。结果表明,高压能够加快反应速率,快速制备出单相CoSbS化合物;加入少量Se能够同步优化3个热电参数:即提高Seebeck系数,降低电阻率和热导率。在673 K时,CoSbS_(0.8)Se_(0.2)具有最大的品质因子ZT～0.25,约为母体材料CoSbS的4倍,而且在相同温度条件下高压合成样品的ZT远高于传统方法(固相反应结合放电等离子体烧结)制备CoSbS_(1-x)Se_x的数值。这些结果表明,高压方法是制备CoSbS基热电材料的一种有效方法。     

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。     

高温高压下珍珠岩保温性能的研究

在合成金刚石过程中,白云石套管的使用在一定程度上阻止了叶蜡石相变层的发生,而且白云石在高温高压下具有比较好的保温性。采用在常温常压下具有低热导率的物质珍珠岩替换白云石套管,试图进一步提高腔体温度。通过腔体温度测定的实验,结果发现,珍珠岩在高温高压下的保温性能并不如白云石,不适宜作为合成金刚石用的传压、保温材料。     

高压烧结AIN陶瓷的微观结构和残余应力

在5.0 GPa、1300-1800℃条件下不使用烧结助剂高压烧结制备了AIN陶瓷,研究了烧结温度和烧结时间对AIN高压烧结体微观结构和残余应力的影响.结果表明：高压烧结制备AIN陶瓷能有效地降低烧结温度和缩短烧结时间,在5.0 GPa /1400℃/50 min条件下AIN烧结体表现出穿晶断裂模式;将烧结温度提高到1800℃在AIN陶瓷中形成了单相多晶等轴晶粒组织;在5.0 GPa/1700℃/125 min条件下AIN陶瓷内部存在2.0GPa的残余压应力,其原因是在高压烧结AIN陶瓷出现了晶格畸变.     

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SPD 6×1670T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.     

高压烧结AlN（Y2O3）陶瓷的物相组成分析及热导率

用国产六面顶压机在5.0GPa,1300℃～1800℃条件下实现了以Y2O3为烧结助剂的AlN陶瓷体的高压烧结.用XRD对AlN高压烧结体的相组成进行了表征.研究表明:高压制备陶瓷体材料能够有效降低烧结温度和缩短烧结时间,可比传统烧结方法降低400℃以上.Y2O3是AlN有效的低温烧结助剂,在1300℃、1400℃烧结的AlN陶瓷体材料第二相物质以YAlO3和 Y4Al2O9为主.当烧结温度高于1600℃,AlN陶瓷的第二相物质主要以Y3Al5O12为主.烧结条件为5.0GPa/1700℃/75min,样品的热导率可达135W/(m·K).     

热电材料Ag0.8Pb18SbTe20-xSex的高压制备与性能

采用高压合成技术,制备了热电材料Ag0.8Pb18SbTe20-xSex(x=0,5,10,15)。研究了合成压力及Se含量对其结构和热电输运性质的影响。X射线衍射测试发现,Ag0.8Pb18SbTe20-xSex样品具有单相的NaCl结构,晶格常数随Se含量的增大而减小。室温下的测试结果表明,高压和置换Se对AgPb18SbTe20电学性质的影响作用相似,随合成压力及x的增大,Ag0.8 Pb18 SbTe20-x Sex的电阻率及赛贝克(Seebeck)系数降低。4 GPa高压合成的Ag0.8 Pb18SbTe20-xSex(x=10)样品具有较高的功率因子(18.90μW.cm-1.K-2),同时其热导率较低(1.35 W.m-1.K-1),室温下其最大的品质因子ZT值高达0.40。