合成温度对生长型金刚石聚晶微观形貌的影响

在国产六面顶高压设备上，通过触媒溶剂的熔渗技术，成功制备出了优质的生长型金刚石聚晶（PCD）。为了研究合成温度对生长型金刚石聚晶的影响，分别采用光学显微镜和扫描电镜（SEM），对压力为5．6GPa、不同合成温度条件下制备的生长型金刚石聚晶的微观形貌进行了测试分析，并借助能谱面扫描对聚晶样品内部成分分布进行了检测。研究了不同合成温度条件下触媒溶剂的熔渗和金刚石微晶的再生长特征。结果表明，不同的合成温度下，金刚石再生长的驱动力和速度不同，最终导致金刚石聚晶粘接效果不同。在合适的温度条件下，制备了质地均匀、致密的优质生长型金刚石聚晶。     

氮对MPCVD单晶金刚石生长与含量研究进展

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术被认为是制备高纯单晶金刚石的首选方法。然而因为氮原子的半径与碳的原子半径相近,容易成为单晶金刚石生长层中的主要杂质,是阻碍MPCVD单晶金刚石推广应用的原因之一。经过国内外研究团队的对氮与MPCVD单晶金刚石的生长与氮杂质含量控制研究取得了一些结果。但是除此之外还需要解决氮掺杂提速与控制单晶金刚石生长层中氮杂质含量的控制统一问题,才能实现MPCVD单晶金刚石的高端领域应用。     

铁基触媒中铁含量对合成金刚石形貌及氮含量的影响(英文)

利用3种铁基粉末触媒,在国产六面顶压机上进行了金刚石单晶的合成实验,研究了高压高温条件下,铁基粉末触媒随铁含量的改变,石墨碳–铁基触媒体系合成金刚石条件的变化规律以及金刚石单晶的形貌,并利用红外光谱对金刚石中的含氮量进行了检测。结果表明:随着铁基粉末触媒中铁含量的增加,合成金刚石的压力和温度逐渐升高,金刚石生长的"V形区"上移,晶体的透明度变差,所合成晶体的含氮量逐渐减少。     

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。     

还原剂对Ag粒子形貌和生长的影响

利用水热合成法在聚乙烯吡咯烷酮的存在下,通过添加不同种类的还原剂(葡萄糖、柠檬酸三钠和抗坏血酸)制备具有不同形貌与尺寸的银粒子.结果表明,还原剂的种类可改变晶体的成核一生长环境,从而极大地影响所得粒子的形貌与尺寸.在本实验环境中,晶体生长速率相对成核速率较大,导致当添加还原能力强的还原剂时所得到的粒子尺寸较大.     

金刚石薄膜的表面成分和形貌对表面能的影响

采用微波等离子体化学气相沉积法制备了(111)面和(100)面金刚石薄膜。测量了金刚石薄膜与液体的接触角、金刚石薄膜表面粗糙度和电阻率。通过扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱研究了金刚石薄膜的表面纯度和形貌等对表面能的影响。结果表明:金刚石纯度越高、表面粗糙度越大、晶粒尺寸越小,其表面能越大。经过空气等离子体后处理的金刚石薄膜的纯度和亲水性明显提高。随着在空气中放置时间的增加,亲水性逐渐减弱。在空气中放置相同时间,O2等离子体后处理的金刚石薄膜比H2等离子体后处理的金刚石薄膜亲水性好。     

影响金刚石膜刀具涂层形貌的因素分析

采用高分辨金相显微镜对硬质合金刀生上沉各的ＣＶＤ金刚石薄膜进行了表面形貌和膜／基横截面组织形貌的观察;并利用该显微镜配备的功能测量了金刚石颗粒大小,膜厚;利用显微镜正焦／过焦观察判断了金刚石薄膜的成膜状况。初步观察结果表明：甲烷浓度和基体钴含量对金刚石薄膜的表面形貌和膜／基横截面组织形貌有显著的影响。     

电流密度对金刚石表面镍层形貌及加工特性的影响

金刚石颗粒的表面形貌影响着固结磨料研磨垫(FAP)基体对其的把持能力。设计了一种实验室用金刚石滚镀装置,采用电镀方式,探索了电流密度对金刚石表面镍层形貌的影响;采用镀镍金刚石制备了FAP;比较了不同金刚石制备的FAP加工过程中的摩擦系数、声发射信号和工件的表面粗糙度;采用马拉松式实验,研究了FAP的材料去除速率。结果表明:改装后的滚镀装置可以获得镀层均匀的电镀金刚石颗粒。电镀金刚石表面的粗糙程度随着电流密度的增大而提高。加工中的摩擦系数、声发射信号和工件的表面粗糙度均呈现出随电流密度提高而增大的规律,但均低于化学镀镍金刚石。马拉松式试验中,含化学镀镍金刚石的FAP材料去除速率优于含电镀镍金刚石的FAP。     

生长温度及催化剂结构对碳纳米管形貌的影响

采用热CVD制备了图形化碳纳米管阵列薄膜。着重研究了生长温度、催化剂结构对碳纳米管形貌的影响。结果表明,当温度<800℃时,生长的碳纳米管纯度较低;当温度为850℃时,生长为碳纤维;当生长温度为800℃时,生长纯度较好的碳纳米管,但碳纳米管垂直性较差。采用Al/Fe催化剂结构,生长出图形化的阵列化碳纳米管薄膜。     

生长温度及催化剂结构对碳纳米管形貌的影响

采用热CVD制备了图形化碳纳米管阵列薄膜。着重研究了生长温度、催化剂结构对碳纳米管形貌的影响。结果表明,当温度800℃时,生长的碳纳米管纯度较低;当温度为850℃时,生长为碳纤维;当生长温度为800℃时,生长纯度较好的碳纳米管,但碳纳米管垂直性较差。采用Al/Fe催化剂结构,生长出图形化的阵列化碳纳米管薄膜。     

再结晶石墨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宝石级金刚石单晶的过程中,尽管处在金刚石稳定区内,却经常发现,有亚稳态的再结晶石墨存在.本研究发现,作为一种晶体,大量再结晶石墨的析出和生长对宝石级金刚石单晶的生长速度有较为明显的抑制作用,并且再结晶石墨更容易在较高温度合成区内出现.例如,使用NiMnCo触媒进行宝石级金刚石单晶合成过程中,随着合成温度的提高,当大量多余碳源不再以金刚石自发核形式析出,而是以大量片状再结晶石墨形式围绕在晶体周围时,晶体的生长速度有了大幅度的降低,从相对低温时的约3.0mg/h降到较高温度时的1.0mg/h.     

金刚石粒度对金刚石镀镍的影响

在人造金刚石表面化学预镀薄镍后再电镀厚镍,以增强金刚石颗粒的物理化学性能。通过扫描电镜、激光粒度粒形分析仪、抗压强度测定仪等研究了金刚石粒度对镀镍金刚石形貌、平均粒径、平均抗压强度等性能的影响。电镀镍液配方和工艺为:硫酸镍200~300 g/L,氯化镍20~40 g/L,硼酸30~35 g/L,镀瓶转速0~23 r/min,电流1.5 A,时间5 h。结果表明,镀镍金刚石表面的镍层均匀、致密,完整包覆。随金刚石粒度的增大,镀速增大,镀镍金刚石平均粒径和抗压强度的增长率也增大。     

温度对Cr基钎料钎焊金刚石界面微观形貌影响的研究

选用含Cr活性钎料,适当控制钎焊工艺,实现了金刚石与基体的高强度连接.采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了真空加热条件下,不同钎焊温度对钎焊后金刚石表面微观形貌的影响,探讨了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理.分析结果表明,活性钎料中的Cr能在金刚石表面富集并与金刚石中的C生成枝状的碳化物,碳化物形貌与钎焊温度存在很大关系.     

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。     

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.     

金刚石粒度对金刚石锯片性能的影响

根据锯切过程中锯片的金刚石粒度与切屑厚度之关系论述金刚石粒度对锯片性能的影响,主要包括锯切率、使用寿命、功率消耗.在关于金刚石粒度的表示方式中,指出单纯以目数表示金刚石粒度的局限性和以每克拉颗粒数(PPC)表示金刚石粒度的重要性.     

甲烷浓度对金刚石薄膜(100)织构生长的影响

以H2和CH4的混合气体为气源,用微波等离子体辅助化学气相沉积法(MPECVD)在1 cm×1 cm S i(100)基体上沉积了金刚石薄膜。研究了不同的甲烷浓度对金刚石薄膜(100)织构生长趋势的影响。分别采用扫描电子显微镜(SEM),Ram an光谱对金刚石膜的表面形貌、质量进行了分析。结果表明,当基体温度为750℃,气压为4.8×103Pa,甲烷浓度为1.4%时,薄膜表面为(100)织构。     

影响人造金刚石表面化学镀镍磷合金形貌的因素研究

化学镀方法较电镀方法更适合于在微米级金刚石颗粒表面镀覆突起的刺状金属镀层。通过调整镀液组成和施镀工艺参数,在所使用的人造金刚石表面获得镍磷合金球形的突起镀层。亲水性和化学镀工艺参数是影响人造金刚石表面化学镀镍磷合金形貌的主要因素。     

生长型多晶金刚石

简要讨论了在静高压高温条件下制造生长型多晶金刚石的有关问题,如高压设备及压力问题,原料选择与高压高温腔的组装,压力与温度的控制等.     

MgB2等镁化物添加剂对氧化铝陶瓷晶粒生长形貌的影响

研究了MgB2、MgF2和MgCl2添加到Al2O3陶瓷中时对晶粒形状的影响。添加5％MgB2时，在800℃左右的空气气氛中烧结．氧化铝陶瓷中生长出竹节状MgO晶须，在1450℃烧结时，Al2O3陶瓷晶粒生长成长柱状形状。添加5％MgF2时，在1450℃烧结时，Al2O3陶瓷晶粒可长成多棱体形状。而添加MgCl2时，Al2O3陶瓷晶粒的生长没有出现异常情况。讨论了添加不同镁化物对Al2O3陶瓷晶粒生长影响的原因及力学性能影响。