高品级人造金刚石合成的晶体学规律及分析

文章从晶体生长的一般规律出发,阐述了石墨与金刚石晶体结构的不同,论述了在金刚石晶体生长过程中金属触媒的作用机理以及高温高压对碳原子活化速度、结合速度、排逸速度及金刚石晶体生长速度与高品级金刚石生长的关系。     

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。     

Ⅱa型宝石级金刚石大单晶研究最新进展

用合金触媒利用温度梯度法合成优质Ⅱa型宝石级金刚石。研究发现，在约5．4GPa和约1300℃的条件下，除氮剂的加入使合成金刚石的温度区间变窄及金刚石晶体生长过程中更易俘获包裹体而出现熔坑，从而影响晶体的生长速度。实验解决了组装的稳定性问题；并通过调整组装，在除氮剂合适的掺入量下，使合成优质金刚石的最大生长速度达到2．16mg／h。结果实验获得了4．3mm的优质Ⅱa型金刚石大单晶。红外测试分析表明该金刚石含氮量小于10^-7。     

不同类型炭源材料与金刚石晶体的生长

研究炭源材料与金刚石晶体生长的关系问题，对炭源材料和金刚石合成技术的发展，有重要的实际价值。叙述了炭源材料的性能与金刚石晶体生长的关系。讨论了不同炭源材料转变全刚石的行径与影响转变效果的因素。在对炭源材料性能进行多种测试与分析的基础上，指出了合成金刚石炭源的优选原则及其重要性和必要性。     

间接加热合成工业金刚石工艺的研究

在工业金刚石的合成过程中．合成工艺对其有着重要的影响。文章在国产六面顶高压设备上。利用膜生长法．在Fe—Ni—C体系中对影响金刚石合成的工艺参数进行了考察。通过对合成工艺的调整,成功实现了对生长速度的有效控制,并成功合成出平均粒度为0．6mm的优质金刚石单晶。     

特殊类含硼金刚石合成的实验研究

介绍了特殊类型含硼金刚石的合成技术与特性。讨论了掺杂物含硼原料、合成工艺、实验条件对金刚石晶体生长的规律、性能和质量的影响，以及含硼金刚石合成机理和硼在合成中的作用。指出了进一步提高特殊类型含硼金刚石质量的方法与途径。     

静压法合成人造金刚石晶体生长机理研究进展

文章综述了静压法合成人造金刚石晶体生长机理,但现有理论模型都存在不足,不能圆满解释合成中出现的各种现象。通过综述提出对金刚石晶体生长机理研究的必要性,并对其作出了展望。     

提高人造金刚石质量及生产效益的方法与途径

就提高人造金刚石质量和生产经济效益的有关问题进行了叙述,讨论了影响金刚石晶体生长质量的多种因素,指出了提高金刚石质量的合成方法及途径。     

大理石结构特征对金刚石框架锯切割效率的影响

Y．Ozcelik的这项研究是在土耳其不同地区选出的各种大理石上用金刚石框架锯进行锯切作业。在锯切作业中对金刚石锯齿的磨损和平均锯切速度作了测定。在岩相学显微镜下对各种大理石类型的薄片作了检测，以计算它们的结构系数值。所获结果分两阶段作了评价。在第一阶段，对结构系数、金刚石锯齿的磨损和平均锯切速度等的关系作了研究，发现它们之间是密切相关的。此外，对结构特征和金刚石锯齿的单位磨损之间的关系也作了考虑。在第二阶段，岩石特性、锯切速度和单位磨损等用回归分析作了研究。结果表明，在大理石工业中，在选择和设计金刚石锯齿时，应当考虑大理石的结构特征。     

金刚石生长的驱动力

籽晶方法生长金刚石采用温度梯度技术,金刚石晶体生长驱动力来源于腔体内构造的温度梯度。工业上采用自发成核生长金刚石技术,金刚石生长的驱动力来源于金刚石晶体与石墨温度差。     

金刚石合成机制的研究

孤立原子不存在轨道混合问题。碳原子在形成金刚石时,原子间互相影响,使电子运动状态发生变化,形成sp3的杂化轨道,C- C形成共价键。文章分析了金刚石合成的机理,论述和比较了片状触媒和粉状触媒合成金刚石的过程和差异,提出了“单间生长机制”的观点,认为在粉状触媒工艺中金刚石生长的环境条件优越,合成出的金刚石晶体均匀对称,品质良好。     

特殊类型金刚石合成用触媒的实验研究

叙述了特殊类型金刚石合成用触媒的实验结果及其在金刚石合成中所产生的作用和影响,讨论分析了合成的特殊类型金刚石晶体性能比普通金刚石晶体性能较优的原因。在讨论分析的基础上,为提高人造金刚石质量与合成优质特殊类型金刚石用触媒的选择指出了有效的方法与途径。     

碳源扩散不均一性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优质宝石级金刚石单晶过程中,晶体生长主要由碳源在触媒中的扩散过程决定。本研究通过有限元对碳源对触媒的扩散过程进行了简单模拟,结果发现,受温度梯度法特定组装结构影响,实际晶体在生长过程中,由高温端扩散下来的碳源在触媒中的分布是相当不均匀的。对晶体生长来说,这种碳源扩散不均一性会直接影响晶体的生长过程。在籽晶粒度超过2mm时,晶体中心部位出现较多包裹体,或者生长表面无法生长愈合。     

优质金刚石合成的研究

从六面顶液压机合成设备、原材料以及合成工艺三大方面，详细分析它们对金刚石合成、金刚石晶体的影响。提出高压低温工艺和合成腔体的净化两个关键方向，以获得优质的金刚石单晶。     

人造金刚石晶体的生长速率

文章讨论了影响人造金刚石生长速率的因素,指出生长速率低是生产大颗粒人造金刚石单晶的瓶颈。作者预测：在保证金刚石晶体质量的同时,提高其生长速率的可能性是存在的。     

触媒在合成宝石级金刚石中的作用及影响

对触媒在合成宝石级金刚石工艺中的作用机理进行了探讨，分析了触媒对合成宝石级金刚石晶体性质和晶体质量的影响，并提出了通过控制触媒获得高质量宝石级金刚石晶体的几点建议。     

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。     

溶液中金刚石晶体生长的第三种驱动力

溶剂作用下金刚石晶体生长的驱动力通常有两种。它们分别取决于过剩压和温度差。但金刚石烧结体中出现的异常粒成长现象却不能用这两种驱动力来解释。介绍和分析了自己实验结果的主要规律和典型例证,说明金刚石微粉与粗晶粒之间的表面自由能之差是异常粒成长的驱动力,提出利用这种驱动力来生长金刚石大单晶的设想,并对这种驱动力在天然金刚石生长过程中的作用进行了讨论。     

Φ38mm腔体粉末触媒工艺合成高品质金刚石研究

采用气雾化Fe70Ni30粉末触媒及Φ38mm合成腔体,在国产Y-500型六面顶压机(缸径Φ500mm)上进行了高品质金刚石的合成实验研究。结果表明,平均单产为72ct,静压强度值在198.9~260.7kN之间,合成金刚石的TI、TTI值分别为74%~79.5%和66.8%~70.3%,且TI值和TTI值之差在10%以内,合成的金刚石为金黄色,晶型完整率高,呈六八面体,杂质含量少且呈规则分布,质量基本上接近于国外SMD20/SMD30产品水平。合成的金刚石质量的明显改善应归功于所采用的Fe70Ni30粉末触媒合成工艺对金刚石生长环境的改善和生长速率的有效控制。