超硬材料的发展

超硬材料金刚石及立方氮化硼 ,由于其独特的性能 ,近年来在国内外得到蓬勃发展及广泛应用。本文对金刚石、立方氮化硼及其工具的产量、品种、应用及发展特点等作了概述。对今后金刚石、立方氮化硼的有关方面 ,诸如新型超硬材料—类金刚石、硼 碳 氮系化合物的研究开发 ;金刚石工具发展中值得重视的产品—低噪声锯片、绳锯的制备与质量提高 ;金刚石、立方氮化硼工具发展中值得重视的应用部门—复合强化地板材料加工、半导体材料加工、汽车加工业等作了阐述。     

稀土-硼共渗预处理对YG6表面金刚石薄膜质量的影响

分别对YG6(WC-wt.6%.Co)硬质合金基体表面进行常规固态渗硼和固态稀土(CeO2)共渗处理,再以甲烷和氢气为反应气体,采用热丝化学气相沉积法在合金基体表面沉积金刚石膜,通过调控灯丝功率和进气总流量制备微米晶或纳米晶金刚石膜。利用场发射扫描电镜、X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪和洛氏硬度计对渗硼基体和金刚石膜进行检测分析,研究YG6硬质合金基体稀土硼共渗与常规固态渗硼处理对微米晶金刚石膜与纳米晶金刚石膜的物相组成、结构形貌和附着性能的影响。结果表明,与常规固态渗硼处理相比,稀土(CeO2)硼共渗样品表面残留物较少,沉积的金刚石膜样品表面粗糙度低,在1 000 N载荷下薄膜无剥落现象,表现出较好的附着性能;纳米晶金刚石膜的生长速率低于微米晶金刚石膜,但其附着性能明显优于微米晶金刚石膜。     

金刚石合成与触媒状态的关系

通过研究金刚石合成前后触媒组织的变化，发现合成后的触媒片上存在着典型的铸态组织，它对应着金刚石的形成；及类似于高温退火组织，这部分则未形成金刚石。因此，合成金刚石过程中，宜使合成温度高于触媒熔点。     

高耐热性金刚石复合材料的高压合成及其物相研究

如何提高金刚石等超硬材料的耐热性对其应用具有着重要意义.本文报道了在高温高压(HPHT,5～6 GPa,1 620～1 720 K,3～5 min)烧结条件下块体金刚石复合材料(D-cBN-B4C-Co-Al-Si)的合成和表征工作.实验结果表明,在烧结样品中存在金刚石,cBN,B_4C,B_xSiC,AlCo,AlN等物相.值得注意的是,合成样品的初始氧化温度为1520 K,其值远远高于金刚石,cBN和B_4C的初始氧化温度.高热稳定性归因于在烧结过程中形成B—C、C—Si共价键和B_xSiC固溶体.该项研究获得的成果有助于制备具有耐高温的复合超硬材料.     

总投资超百亿河南实施“982”方案巩固超硬材料产业优势北大核心

近日,河南省印发《2022年补短板“982”工程实施方案》(以下简称《方案》),欲投资2万亿元以上,推进8000个重大项目建设。在制造业高质量发展领域,《方案》要求要大力巩固省内超硬材料产业优势。众所周知,我国金刚石单晶产量占全球总产量的90%以上,而河南人造金刚石产量占到80%。因此,此次方案中,在超硬材料的工业应用、以及培育钻石等珠宝首饰领域都有专项投资进行大力推广,充分发挥自身编辑部优势,将超硬材料产业做大做强。     

高硬度硼化钨的结构和异常应力响应

自金刚石和立方氮化硼在高温高压下成功实验合成以来,国内外的科学家在寻找新型超硬材料的研究领域展开了大量的探索。由B、C、N和O等轻元素型超硬材料实验合成条件苛刻,而过渡族轻元素型超硬材料的实验和理论探索成为近年来材料、物理和化学等多学科共同关注的热点研究问题。其中,钨硼化合物材料是寻找此类新型超硬材料的重要目标材料之一。与钨原子相比,硼原子的散射截面很小,实验X射线衍射(XRD)图像难以测定钨硼化合物结构和化学组分,这使人们对这些化合物的深入了解受到阻碍,而理论计算研究的方法可以解决这个问题。我们的理论计算研究确定了钨硼体系的热力学稳定结构和大量的亚稳态相,澄清了此前实验合成WxBy结构和组分争议,并预测了一些比之前研究报道更稳定的结构。理想强度计算显示,高硬度硼化钨化合物存在异常应力响应,突破了此前的传统观点,更新了过渡族—轻元素型的高硬度材料的设计理念。     

人造金刚石合成时若干现象的再认识

依据合成金刚石的遗传说，对金钢石合成过程中的一些重要现象进行了解释，其中不少是已有学说难于解释的。论证了触媒在合成金刚石条件下不应只是“短程有序”而应是有缺陷的“长程有序”结构。同时还论述了遗传说对合成金刚石形核和长大的理解。     

新产品新技术

俄罗斯发明纳米金刚石粒子合成新方法俄罗斯托姆斯克工业大学的研究人员用碳离子的短脉冲波作用于硅,在硅表面合成纳米金刚石粒子和碳粒子,是世界上首次研究成功在其他物质表层内部合成纳米金刚石粒子的方法。该方法的研究成功能够改变金属制品和半导体的某些性质,能让某些材料变得更加坚固,提高其耐磨性以及同金刚石镀层的黏结强度。该方法在半导体照明产业甚至整个半导体工业具有很好的应用前景,但需要进一步的试验数据提供支撑。     

金刚石合成过程的热力学分析

在考虑了晶胚曲面引起的附加压力而产生的自由能变化的情况下,对金刚石形核过程热力学进行了分析,在此基础上,就合成温度、压力对金刚石的形核、生长速度及最终合成效果(单产、粒度和强度)影响分别进行了分析和讨论。     

金属基金刚石工具的研究

研究了不同金属胎体材料的性能以及在胎体材料中，添加碳化物形成元素和ＷＣ对性能的影响。试验表明，以钴、镍金属为主成分的胎体材料是制造高硬花岗岩金刚石工具的好材料，适量添加ＷＣ可提高胎体的硬度、抗弯强度及耐磨性。     

金刚石-硬质合金系统超高压烧结过程的X射线衍射研究

对金刚石-硬质合金系统不同烧结阶段快速冷却固化的实验样品的X射线衍射分析结果表明。金刚石-硬质合金系统高压烧结经历了金刚石粉末超高压破碎、金刚石表面石墨化、金刚石溶解-析出以及金刚石聚晶结构形成和长大等一系列复杂的烧结过程。进一步计算结果表明，在5．8GPa，1400℃超高压烧结过程中，碳在钻熔体中的饱和溶解度为3．6%，析出的金刚石微晶的平均粒度为O．059μm。     

对当前国内超硬材料工业发展的几点看法

分析了我国超硬材料工业的现状，初步论述了我国超硬材料工业发展的趋势，并对当前我国超硬材料工业的发展提出了意见与建议。     

蜂窝结构的金刚石聚晶／硬质合金复合材料

美国犹他州立大学用共挤压法开发出蜂窝结构的金刚石聚晶 /硬质合金复合材料。其工艺是 :金刚石微粉与粘结剂混合 ,挤压成条———WC 1 6Co粉与粘结剂混合 ,挤压成半圆壳———把金刚石条放在半圆壳中 ,再挤压成包芯丝———将包芯丝切段、扎捆 ,再挤压成坯料———按传统金刚石工艺 ,坯料在高温高压下进行固结。用这种蜂窝状结构材料制成的凿岩钻使用寿命长 ,因为蜂窝边界材料(WC 1 6Co)可阻止裂纹扩展 ,吸收断裂能 ,提高了抗冲击破裂性 ,而高硬度蜂窝材料 (聚晶金刚石 )有很高的耐磨性。蜂窝结构的金刚石聚晶/硬质合金复合材料@亓家…     

我国超硬材料工业发展对策探讨

分析了我国超硬材料发展所面临的问题，从宏观及微观两个方面提出了解决问题的对策，对我国超硬材料工业如何摆脱目前困难、适应知识经济的到来和获得良性快速发展进行了有益探索。     

铝—硼中间合金的研制及应用

本文采用铝热还原法生产铝-硼中间合金。合适的生产工艺应该采用氟硼酸钾为含硼原料,与铝液反应,通过控制反应温度、改变加料方法,加钛剂对熔体进行处理。能够生产出流动性好、易浇注、硼化效果良好的铝—硼中间合金     

合成金刚石用水雾化粉末触媒的研究

介绍了合成高品级人选金刚石用水雾化FeNi30粉末触媒的制备方法.采用 100 MPa超高压水雾化制粉技术,选取有机RY缓蚀剂,对水雾化FeNi30粉末进行缓蚀处理,在六面顶压机上进行水雾化触媒的合成人造金刚石的对比实验.结果表明:缓蚀处理后的FeNi30粉末,X-光相分析结果未发现有FeO相及Fe3O4相的存在,粉末自然条件下存放1年,氧含量增量低于100×10-6.该触媒粉末与天然石墨混合,合成的金刚石单产提高,颜色加深,冲击韧性指数TI(Toughness Index),热冲击韧性指数TTI(Thermal Toughness Index)值有较大提高.     

硅—钛—硼掺杂金刚石烧结过程的研究

采用x射线衍射分析和透射电镜观察,研究了硅-钛-硼掺杂金刚石在烧结过程中各物相的反应。随着烧结温度的升高,硅、钛分别与金刚石表面石墨化的碳反应生成SiC和TiC,硅与钛反应形成TiSi_2。在1500～1600℃,TiSi_2发生分解,新生的硅和钛与金刚石表面剩余的石墨反应生成相应的碳化物。通过金刚石颗粒间的碳化物的烧结,将金刚石粘结起来。     

从合成棒中提纯人造金刚石的工艺研究

叙述了合成棒的组成及其物理、化学性质，根据其不同的性质及从合成棒中提纯人造金刚石的原理，进行了粗去石墨、精除触媒、石墨、叶腊石等试验，探讨了试验条件的变化对提纯结果的影响，并确定了从合成棒中提纯人造金刚石较佳的工艺条件。     

金刚石/硅复合材料的制备和导热性能

为探索新型热沉用散热材料,采用高温高压方法烧结制备了金刚石/硅复合材料,并研究了金刚石大小粒度混粉、金刚石含量、渗硅工艺以及金刚石表面镀钛对复合材料的致密度和导热性能的影响.结果表明:在大粒度金刚石粉中掺入小粒度金刚石粉、渗硅和金刚石表面镀钛处理都可提高金刚石/硅复合材料的致密度和热导率;随着金刚石含量增大,复合材料热导率提高;其中75/63μm镀钛金刚石颗粒与40/7μm金刚石颗粒的混粉,当混粉质量分数为95%时,在4～5GPa、1400℃高温高压渗硅烧结,金刚石/硅复合材料的热导率可高达468.3W.m-1.K-1.     

人造金刚石合成的遗传说研究

研究提出了一个超高压、高温静态法合成金刚石的新机理－－遗传说，以解释人造金刚石合成时不仅碳和触媒的化学成分，而且各自的组织结构都对其合成金刚石有强烈的制约关系的事实。遗传说虽不排斥其它有关金刚石合成的机理，但认为这说所揭示的过程是合成人造金刚石时的主要过程。因为遗传说可以解释其它学人于解释的现象。