合成柱密度及触媒参数对自锐性金刚石的影响

利用水雾化Fe70Ni30合金粉或FeMn合金粉与石墨混合原料,经过还原与净化处理,造粒并压制成合成柱,用于自锐性金刚石的合成,研究了粉末触媒的粒度、含氧量、触媒与石墨的配比以及合成柱的压制密度等工艺条件对合成自锐性金刚石粒度和形貌、单次产量以及冲击韧性等的影响。结果表明,触媒的含氧量对合成后金刚石的形貌有明显影响,合成自锐性金刚石时控制触媒的含氧量在0.08%～0.1%wt为佳;合成柱中触媒的含量越高,金刚石单次产量越高,合成柱中触媒含量在30%wt左右时所获得金刚石的TI值达到最大;随着合成柱密度的提高,金刚石的合成单次产量明显提高,金刚石的冲击韧性TI值也稍有提高。     

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.     

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.     

含硼金刚石合成的实验研究

通过实验研究了金刚石合成的规律,总结了合成原料、合成工艺条件、掺杂物种类等对含硼金刚石合成及其晶体性质的影响。这对含硼金刚石的工业生产及其产品的制造起到指导作用。介绍了含硼金刚石优异的物理化学性质及在工业生产中的广泛使用情况。     

以磷为催化剂合成金刚石成功

日本科学技术厅无机材料研究所以磷为催化剂合成金刚石在世界上首次获得成功。迄今为止,以铁和钴、镍等的金属元素为催化剂在高温高压下,将石墨合成金刚石的技术已经成熟。但是,以磷为催化剂合成金刚石的技术没有成功的例子。新合成法是石墨与晶种混合约8h,在65000atm 下,1800℃高温中使之反应。在晶种表面上,生长出再现性良好、均匀的金刚石单结晶,并得到粒径在100μm 以上的金刚石,合成的金刚石用于制造半导体零件。可望以金刚石为素材,开发电子技术元件。     

国内外金刚石技术比较

我国在金刚石的合成技术装备、高品级金刚石单晶合成技术与工艺、高质量金刚石制品、金刚石膜、纳米金刚石、金刚石的分选与检测等方面都存在着不足，同时也存在着巨大的专利发展空间。     

高温高压合成大单晶金刚石晶体形态特征研究

合成金刚石的晶体形态特征研究是指对影响合成金刚石的晶体外部形态,如六面体、八面体等的影响因素的研究。由于不同形态的金刚石晶体具有不同的性质,因而应用于不同领域~([1]),而不同的晶体形态特征也会影响合成金刚石的品质从而影响其宝石属性,因此如果能够通过技术手段对金刚石进行限形生长,将提高金刚石的利用率。文章研究了前人对于高温高压法合成金刚石的过程,发现影响金刚石晶体形态的因素有很多,例如合成钻石的温度、压力、种晶的大小、触媒的种类,等等。这些因素对于金刚石的晶体形态都有重要的影响;总结了近些年来发表的论文当中能够影响高温高压合成金刚石晶体形态的论述,从多角度阐述了高温高压法合成金刚石的形态特征及其影响因素。     

渗硼石墨对人工合成金刚石性能的影响

石墨渗硼对合成金刚石性能影响的研究结果表明，采用渗硼石墨合成金刚石，可提高金刚石的粗颗粒百分比、抗压强度、热稳定性和单次合成产量，是一比较理想的合成金刚石的石墨材料。     

黑色含硼金刚石的合成

通过实验合成出了性质优异的黑色含硼金刚石,研究了合成条件、合成工艺对合成金刚石及其性质,以及晶体生长的影响。指出了进步提高金刚石质量的途径。     

金刚石资源状况与发展综述

天然金刚石矿稀少,与其成矿条件苛刻有关,中国天然金刚石资源在全球天然金刚石资源中占很少比例。而金刚石是现代技术发展的重要战略材料,人工合成是该材料取得重大发展的关键。中国合成金刚石形成了资源数量优势,并存在相关技术及人才优势,合成金刚石需要进一步突破以便使之得到更好利用。文章对天然及合成金刚石资源进行分析,评述了金刚石资源现状及发展,指出人工合成金刚石是中国科技发展的机遇。     

超细石墨粉体高温高压合成金刚石研究

为研究超细石墨粉体合成金刚石的可能性,以5000目的超细石墨粉和Fe70Ni30触媒为原料,用静态高压技术合成出金刚石.研究结果表明:以超 细石墨粉为碳源材料合成金刚石是完全可行的,但在合成晶体里发现有大量缺陷存在;合成金刚石单产接近120ct,明显要高于相同合成腔体和工艺条件下合成普通金刚石的单产;晶体粒度平均为270 μm左右,小于相同条件下以200目人造石墨粉为原料合成晶体的粒度.以超细石墨粉体为碳源材料合成金刚石的生产工艺等各方面影响因素有待深入研究.     

Ⅱa型工业金刚石的高温高压合成

对Ⅱa型工业金刚石的高温高压合成进行了研究,成功地合成出了优质Ⅱ a型工业金刚石.通过考察有除氮剂、无除氮剂两种体系中合成金刚石的情况,结果发现,合成金刚石的最低压力点及温度并没有发生太大的变化;借助于光学显微镜发现,有除氮剂体系合成出的晶体颜色比原触媒体系合成的晶体要浅,且多为六-八面体;通过IR检测后发现,有除氮剂体系合成金刚石的含氮量明显低于原触媒体系合成金刚石的含氮量;借助扫描电子显微镜(SEM),对两种体系所合成金刚石表面的形貌进行了观察.     

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.     

金刚石原辅材料密度与合成效果的探索

在HJ-650型智能化六面顶压机上用间接加热的方法进行了φ49腔体低密度原辅材料和高密度原辅材料合成金刚石的试验.分析了试验中出现的现象,表明使用高密度原辅材料不仅提高了金刚石产品的产量,并且有效提高了金刚石的品级,实现了在腔体不变的情况下,明显降低Ⅰ、Ⅱ型科比例的目的.对试验效果的分析表明,在相同的工艺曲线下,低密度原辅材料合成金刚石比高密度原辅材料合成金刚石的效果要差很多,因此,在腔体不变的情况下合成高品级金刚石必须提高所使用原辅材料的密度.     

浅谈粉末触媒合成工艺

粉末触媒合成金刚石,无论在高产、优质还是低锤耗方面,都比片状触媒具有更大优势.粉末合成已经成为金刚石生产的主流.而粉末合成工艺的好坏直接影响金刚石的质量.文章就粉末合成工艺方面的一些问题进行了论述,并提出自己的看法.     

合成含氮金刚石用触媒合金的实验及选择

以实验结果为依据，叙述了含氮合金触媒与合成工艺对金刚石合成过程及其结果所产生的影响；讨论了氮杂质在金刚石晶体中的分布特征及对金刚石晶体性质的影响机理；还简述了合成含氮金刚石与普通金刚石及天然含氮金刚石性质问差异及原因；并指出了提高人造金刚石质量的一些重要途径。     

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.     

超纯与掺杂金刚石大单晶的高温高压合成

金刚石是集最高硬度、最高热导率、最宽透光波段、高载流子迁移率、高击穿电压等诸多优异的物理和化学性能于一体的极限性功能材料,广泛用于钻饰、工业、科技、地学、生物医学和国防等领域。金刚石根据其内部氮和硼杂质的含量及存在形式可分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa和Ⅱb四种类型。在长期对金刚石合成的研究中,本课题组已在实验室成功实现了上述四类金刚石的合成,在此基础上还研制了超纯金刚石单晶,以及氢协同掺杂、硼协同掺杂、硫协同掺杂等多元协同掺杂功能金刚石单晶,使我国成为继美国、日本、英国等国之后能够人工合成多种宝石级金刚石单晶的少数国家之一。文章对所合成的Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa和Ⅱb四类金刚石以及超纯金刚石、高氮金刚石、硼基半导体金刚石等进行了介绍,阐述了不同类型金刚石的特点及其应用价值,对合成大尺寸、高质量、具有实际应用前景的金刚石大单晶具有重要指导意义。     

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.     

利用燃烧火焰CVD工艺在Mo大气喷涂不锈钢基底上合成金刚石

将硬质材料颗粒弥散到热喷涂层是改善其性能的有效途径.但是,颗粒弥散工艺存在程序复杂、处理时间长、平均密度分布不均等缺点,需要探索更为简便和复现性好的工艺.为了开发简便涂层-硬质颗粒复合工艺,利用燃烧火焰CVD工艺在Mo大气喷涂不锈钢基底上进行金刚石合成.金刚石合成条件为氧流量为1.25SLM、乙炔流量为1.45SLM、基底温度为1423～1473K.合成金刚石后,对涂层进行X射线衍射分析、光学显微镜观察和磨损试验.结果证实,在大气热喷涂不锈钢基底上可以合成出金刚石,Mo 大气热喷涂层的耐磨性可通过涂层上的金刚石合成得到改善.此外,对于滚筒形基底也能合成出金刚石.根据这些结果,发现该工艺对于涂层和硬质颗粒的复合化和圆筒形基底上的金刚石合成具有很大潜力.文章提供了该工艺应用的有益信息.