镀钛金刚石制备金刚石聚晶的研究

在国产六面顶高压设备上,以镀钛金刚石为原料,镍基合金为烧结助剂,采用熔渗法成功制备了金刚石聚晶（PCD）,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）等测试方法,研究了不同烧结压力和温度对镀钛金刚石聚晶组织形貌的影响,与普通金刚石聚晶进行了物相成分及残余应力的对比分析。实验结果表明：烧结条件为5.4-5.6GPa,1350℃-1450℃下的镀钛PCD具有较高的致密性和机械性能;镀钛PCD的衍射峰中有NiMnCo、碳化钛和TiMnC化合物。镀钛PCD相比普通的PCD表面残余应力略大。     

金刚石初始粒径对金刚石聚晶层形貌及表面残余应力的影响

在高温高压条件下（5.2-5.6 GPa,1350℃-1450℃）,以镍基合金为烧结助剂采用熔渗法制备了金刚石复合片（PDC）。采用SEM考察了不同金刚石微粉粒径制备的金刚石复合片中金刚石聚晶（PCD）的组织形貌。通过Raman光谱利用静水压应力模型表征了PCD层表面应力。结果表明,PCD层形成了致密的交错生长结构;PCD层表面残余应力表现为压应力并随着初始金刚石微粉粒径的增大而增大,其值为0.12-0.22GPa。     

生长型金刚石复合片（PDC）的制备和残余应力研究

金刚石工具的残余应力大小是评价其性能品质好坏的重要因素之一.实验利用国产六面顶压机,在高温高压的条件下(5.6GPa,1300℃～1500℃),采用熔渗法制备了低残余应力的优质生长型金刚石复合片(PDC). 采用微区拉曼光谱(micro-Raman spectroscopy)测试表征了PDC样品的残余应力分布及大小.研究结果表明,通过制备工艺和组装的优化,制备的生长型PDC样品表面及内部残余应力相对分布均匀,应力值较低,平均数值低于250MPa,远低于文献报道的PDC内部具有870～1400 MPa的巨大的残余应力值.     

Fe基粘结剂制备生长型金刚石复合片的研究

在高温高压条件下(压力为5.0～6.0GPa,温度为1300℃～1500℃),以Fe基合金为烧结溶剂,采用熔渗法制备了质地均匀的D-D结合生长型金刚石复合片(PDC).利用扫描电镜(SEM)分别对制备的PDC酸处理前后的金刚石层以及金刚石与碳化钨基底的交界层进行了微观形貌观测.采用能谱面扫描,对PDC整体断面进行了成分面扫描分析.实验结果表明,Fe基合金粘结剂具有良好的浸润性能,初始的Fe基合金溶剂已整体均匀渗透了金刚石层和碳化钨基底层.经酸处理后的金刚石层已形成了致密的相互交错的D-D直接成键的微观网状烧结整体.     

镍基合金制备PDC复合界面特性研究

在高温高压条件下(HTHP,5.2～5.6GPa,1350～1450℃),以镍基合金为烧结助剂(触媒),采用熔渗法制备了质地均匀的D-D结合生长型金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)。采用OM、SEM、XRD和EDS等考察了PDC界面的组织形貌、成分及结合层的元素分布特点,并对其界面生长的复合机理进行了探讨。实验结果表明,镍基合金助剂均匀熔渗透了金刚石层和碳化钨基底层;金刚石层形成了致密相互交错的D-D成键的网状结构;复合界面以过渡层形式存在。     

Fe基粘结剂制备生长型金刚石复合片的研究

在高温高压条件下（压力为5．0～6．0GPa，温度为1300℃～1500℃），以Fe基合金为烧结溶剂，采用熔渗法制备了质地均匀的D—D结合生长型金刚石复合片（PDC）。利用扫描电镜（SEM）分别对制备的PDc酸处理前后的金刚石层以及金刚石与碳化钨基底的交界层进行了微观形貌观测。采用能谱面扫描，对PDC整体断面进行了成分面扫描分析。实验结果表明，Fe基合金粘结剂具有良好的浸润性能，初始的Fe基合金溶剂已整体均匀渗透了金刚石层和碳化钨基底层。经酸处理后的金刚石层已形成了致密的相互交错的D—D直接成键的微观网状烧结整体。     

BiMnO_3的高温高压合成及其结构和磁性研究

利用国产六面顶液压机,以Bi2O3、MnO2和Mn粉末为原料(n(Bi2O3)/n(MnO2)/n(Mn)=2∶3∶1),在高温高压条件下(3~5 GPa,600~800℃),制备了钙钛矿结构BiMnO3烧结体。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)对烧结样品进行了测试分析,考察了烧结温度、压力对样品结构、组织形貌及磁性的影响。实验结果表明,当烧结温度为600℃时,钙钛矿结构BiMnO3晶粒开始形成,随着温度的升高,其相对含量增加,比饱和磁化强度逐渐增大,而比饱和磁化强度随着压力增大,先增大后减小;样品矫顽力随晶粒尺寸减小而减小。合成钙钛矿结构BiMnO3单相最佳实验条件为4 GPa,800℃,1 h,其居里温度为99 K,在90 K的测试温度条件下,最大的比饱和磁化强度为35 A·m2/kg,最小的矫顽力为37.6×79.6 A/m。     

铁基合金助剂制备金刚石复合片结构及物性研究

在高温高压条件下(5.6GPa,1400℃),以Fe55Ni26Co19合金(KOV)为烧结助剂,采用高压熔渗技术制备了生长型金刚石复合片(PDC)。采用SEM、XRD、EDS等观察了PDC的组织形貌、物相成分;Ra-man光谱计算了金刚石的残余应力;测试了金刚石烧结体的耐磨性及耐热性。实验结果表明,KOV均匀渗透金刚石层,与金刚石颗粒形成了致密交错的网状结构,PDC结合界面复合牢固;PDC物相包括金刚石、WC、CoCx、α-Co、FeNi等;PDC烧结体的磨耗比为2.8×104,热失重温度为800℃,且具有较小的残余压应力,数值为0.08GPa。     

金刚石复合片(PDC)的缺陷分析及优化制备

针对高温高压(HPHT)合成金刚石复合片(PDC)常出现的缺陷问题, 对PDC腔体组装及制备工艺进行了优化。结果表明, 稳定均一的温度、压力场以及适量的烧结助剂是合成优质PDC的关键。在HPHT条件下(5.2～5.6 GPa, 1 400 ℃, 5 min), 通过选用传压保温效果好的绝缘坩埚及屏蔽材料作为腔体组装, 采用Ni、Fe基合金高压熔渗法及保压慢降温工艺, 成功制备了Φ8、Φ15 mm的PDC, 其具有致密的组织结构, 缺陷几率明显降低; PDC磨耗比为10⁴数量级, 热稳定温度约为800 ℃, 金刚石层具有较低的残余压应力(低于0.16 GPa)。最后选用优质PDC样品进行了刀具试制, 刀具的实际使用效果良好。     

金刚石初始粒径对金刚石聚晶层形貌及表面残余应力的影响

在高温高压条件下(5.2~5.6 GPa,1350℃~1450℃),以镍基合金为烧结助剂采用熔渗法制备了金刚石复合片(PDC)。采用SEM考察了不同金刚石微粉粒径制备的金刚石复合片中金刚石聚晶(PCD)的组织形貌。通过R am an光谱利用静水压应力模型表征了PCD层表面应力。结果表明,PCD层形成了致密的交错生长结构;PCD层表面残余应力表现为压应力并随着初始金刚石微粉粒径的增大而增大,其值为0.12-0.22GPa。