室温脱钴对PCD微观结构及力学性能的影响

为提高PCD使用过程中的热稳定性,选用硫酸-过氧化氢混合溶液在室温下对PCD进行脱钴处理,研究其脱钴机理及脱钴对PCD微观结构及力学性能的影响。通过SEM观察到PCD在室温脱钴48 h后表面出现较大深度的腐蚀坑,钴相基本被去除,上下表面脱钴深度分别为176 μm和162 μm;通过EDS可确定脱钴层剩余钴的质量分数为0.93%,而未脱钴层钴的质量分数为7.64%,表明87.83%的钴在实验中被硫酸-过氧化氢混合溶液溶解而去除。对PCD样品进行残余应力测量,脱钴之前的残余压应力为483.91 MPa,脱钴之后的残余压应力为330.35 MPa,后者相对前者减少31.73%,说明脱钴可以有效降低PCD内部残余压应力。      

金刚石/铜（银、碳化钛）界面性质的第一性原理计算

采用第一性原理计算的方法研究金刚石/铜、金刚石/银、金刚石/碳化钛3种界面的结构、电子结构和传热。结果表明:金刚石/碳化钛的界面结构最为稳定，界面间距（1.990 ?）最小，界面黏附功（5.578 J/m2）最大，结合强度最高。电子态密度、马利肯布居分析、差分电荷密度、径向分布函数的结果表明金刚石/碳化钛存在较多的电荷转移和较强键合作用。 声子态密度的计算结果表明金刚石/碳化钛的界面热阻较低。      

金刚石表面改性及基体合金化对金刚石/铜复合材料导热性能的影响

以Pr₆O₁₁为刻蚀剂表面粗糙化处理金刚石颗粒,采用放电等离子烧结技术制备了金刚石/铜（硼）复合材料（金刚石体积分数为60.0%,硼体积分数为0.3%）,通过试验、热流密度模拟和声子谱计算研究了金刚石表面改性及基体硼合金化对金刚石/铜复合材料导热性能的影响。结果表明,粗糙化的金刚石界面增加了接触面积;在基体中添加硼元素,复合材料在烧结后出现B₄C相,B₄C相的形成改善了金刚石–铜两相界面结合状态。金刚石粗糙化与基体合金化两者的共同作用有效减少了界面热阻,优化了热通量传递的效率,提高了复合材料的导热性能。金刚石/铜复合材料热导率从421 W·m?1·K?1提高到了598 W·m?1·K?1,提升了近42%。     

氧化铈刻蚀金刚石表面形貌表征

为研究氧化铈刻蚀对于金刚石表面形貌的影响，将金刚石单晶与氧化铈粉末以质量比1:5的比例混合，并在N₂气氛下对金刚石进行刻蚀处理。通过对刻蚀后金刚石的表面形貌、表面刻蚀深度、物相组成的表征与分析探究氧化铈粉末刻蚀对于金刚石表面形貌的影响。利用铜基结合剂金刚石试样的抗弯强度评估刻蚀对于金刚石与结合剂之间把持力的影响。结果表明:氧化铈能成功对金刚石单晶表面进行选择性刻蚀。随着温度的升高，金刚石各个晶面的刻蚀深度加深；在相同条件下，氧化铈对金刚石（100）面的刻蚀程度大于金刚石（111）面。当刻蚀温度为900 ℃时，金刚石（111）面刻蚀深度为753.23 nm，（100）面刻蚀深度为1.60 μm。在N₂气氛下，900 ℃氧化铈刻蚀后的金刚石单颗粒抗压强度低于未加氧化铈刻蚀剂刻蚀的金刚石抗压强度，但是高于在空气气氛下未加氧化铈刻蚀剂刻蚀的金刚石以及在空气中直接氧化铈刻蚀的金刚石抗压强度。与未处理金刚石相比，氧化铈刻蚀后的铜基结合剂金刚石试样的抗弯强度有较大提升。     

保温时间对Pr6O11刻蚀金刚石单晶的影响

为研究保温时间对Pr₆O₁₁刻蚀金刚石单晶的影响,在900 ℃和N₂中将Pr₆O₁₁与金刚石混合物在不同保温时间下加热,以刻蚀金刚石单晶,通过刻蚀后金刚石单晶的表面形貌、刻蚀深度、单颗粒抗压强度表征刻蚀效果。结果表明:Pr₆O₁₁能促进金刚石表面的刻蚀,其刻蚀程度和最大刻蚀深度随保温时间延长而加深。当保温时间为120 min时,金刚石{111}面和{100}面的刻蚀坑分别为阶梯状倒金字塔形和蜂窝状,最大刻蚀深度分别为15.07 μm和4.27 μm。金刚石的单颗粒抗压强度随保温时间延长而不断下降,但Pr₆O₁₁刻蚀后金刚石的单颗粒抗压强度高于不加刻蚀剂刻蚀和在空气中直接刻蚀后的单颗粒抗压强度。