铁触媒表面的氧化铁包覆层对金刚石成核的影响

在国产SPD 6×1200型六面顶压机上,研究了高温高压条件下铁触媒表面的氧化铁包覆层对金刚石成核的影响.研究发现,在5.7GPa和1600℃的条件下,铁触媒表面的氧化铁包覆层与石墨碳源发生氧化还原反应而生成了Fe3O4和FeO,同时包覆层内部的铁熔融渗出,并与石墨碳源接触,促使了金刚石的成核生长.与纯铁触媒相比,氧化铁包覆层对金刚石成核具有明显的抑制作用,而且随着包覆层厚度的增加,抑制作用更明显.文中同时还借助穆斯堡尔谱、X-ray衍射和扫描电镜测试手段,对上述实验机理进行了深入的探讨.     

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。     

优质细颗粒金刚石单晶的高温高压合成与表征

文章利用国产六面顶高温高压设备,根据对金刚石合成不同区域的生长特点,通过对合成工艺的调整,实现了对体系中金刚石成核率与生长速率的控制,并成功合成出了具有完整晶形,尺寸大约在2~10μm的优质细颗粒金刚石单晶。通过热重-差热分析以及Raman光谱测试发现,合成具备完整晶面的细粒度金刚石单晶抗氧化强度大于表面粗糙的同粒度的金刚石微粉破碎料,且合成的晶体内部存在较小的残余应力。     

工艺对合成宝石级金刚石成核及品质的影响

根据国产六面顶液压机合成宝石级金刚石的合成块腔体内部过剩压减小及电阻变化的特点,使用天宏控制工程第三代操作系统检测六面顶压机设备的合成电流、合成电阻等参数重新编制宝石级大单晶合成工艺曲线.根据所设定的工艺曲线进行分阶段控制合成腔体内部的压力和温度,来稳定合成块内部金刚石的生长环境.研究发现合成宝石级金刚石前期10小时工...     

(FeMn)xAl(1-x)-C体系金刚石的高温高压合成

利用FeMn-C体系以及添加剂Al,在国产六面顶压机上分别进行了合成金刚石单晶的实验,研究了在高温高压条件下(5.6～5.8 GPa ,1400℃～1600℃)(FeMn)xAl(1-x) - C (0≤x≤1)体系金刚石生长特性.通过光学成像显微镜、扫描电镜(SEM)和显微红外光谱、穆斯堡尔谱等分别对合成后的金刚石晶体的颜色与形貌,含氮量以及内部杂质进行了测试分析.研究结果表明,(FeMn)xAl(1-x)-C体系可合成晶面完整的八面体金刚石晶体;无Al(x=1) 添加时,合成晶体的生长速度较快,添加Al(x≠1)后,晶体生长速度明显变慢;无Al添加时,体系合成晶体的含氮量较高,而添加Al后,含氮量明显降低;无Al添加时,合成晶体内部的包裹体主要成分是Fe3C和Fe,添加Al以后,合成晶体内包裹体主要成分是FeAl合金.     

石墨重结晶现象与金刚石生长机制(下)

石墨材料在高温高压条件下,大量的C原子和原子团溶解于催化剂合金中,当回到常温常压下,过饱的C会从合金晶格中析出来,形成的石墨晶体存在于合金中,成为重结晶石墨。文章详细地分析了高温高压合成金刚石过程中石墨的重结晶现象,通过实验论证了压力和温度对这一过程的影响,研究了石墨-合金界面两者的相互渗透以及此一界面上金刚石的成核与长大。认为金刚石优先在石墨-金刚石界面成核并长大,并且跟石墨的重结晶过程有关。     

石墨重结晶现象与金刚石生长机制(上)

石墨材料在高温高压条件下,大量的C原子和原子团溶解于催化剂合金中,当回到常温常压下,过饱和的C会从合金晶格中析出来,形成的石墨晶体存在于合金中,成为重结晶石墨。文章详细地分析了高温高压合成金刚石过程中石墨的重结晶现象,通过实验论证了压力和温度对这一过程的影响,研究了石墨-合金界面两者的相互渗透以及此一界面上金刚石的成核与长大。认为金刚石优先在石墨-金刚石界面成核并长大,并且跟石墨的重结晶过程有关。     

高温高压合成金刚石的Raman光谱与XPS研究

高温-高压合成金刚石的显微Raman光谱与XPS C1s谱研究表明：铁基与镍基合成金刚石都是品级较高的金刚石，且前者品级更高，更易长大。以铁基与镍基作触媒合成的金刚石表面sp^3碳原子的百分含量分别达到82．4％和75．45%。研究结果进一步启示，在金刚石成核后，除了需要有碳原子的补充外，有效抑制生长界面碳原子sp^3键向sp^2键退化，将会是金刚石能否长大的关键性问题。     

金刚石表面涂覆TiO2/Al2O3薄膜及性能

采用溶胶-凝胶法在金刚石磨料表面涂覆TiO2/Al2O3薄膜.通过环境扫描电子显微镜、能谱仪、Fourier变换红外光谱仪、X射线衍射、热重-差示扫描量热、金刚石抗压强度检测等方法,对涂膜后金刚石表面形貌、结构、抗氧化性能和抗压强度进行分析,同时研究了TiO2/Al2O3薄膜对陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削性能的影响.结果表...     

人造金刚石合成片内的分带现象

观察到用Ｎｉ７０Ｍｎ２５Ｃｏ５（质量百分数）做催化剂，高温高压条件下生长金刚石后，合成片内的分带现象以及再结晶石墨中的菱方结构特征。     

铁基触媒合成金刚石形成的金属包膜的组织结构

利用SEM，TEM和Raman光谱检测手段，研究了铁基触媒合成金刚石形成的金属包膜的组织结构。结果表明：包膜与合成后触媒的组织形貌不完全相同，包膜内无金刚石，在靠近金刚石的包膜内层没有石墨和无定型碳。据此并结合包膜所起的溶碳和催化作用分析，在高温高压下，金刚石成核和生长的碳来源于靠近金刚石的包膜层(Fe，Ni)3C的分解产物，分解后的(Fe，Ni)3C转变为γ—(Fe，Ni)，这时的γ—(Fe，Ni)与末分解的(Fe，Ni)3C保持晶面平行关系。     

铁基触媒中铁含量对合成金刚石形貌及氮含量的影响

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。     

铁基触媒合成金刚石形成的金属包膜成分的研究

利用电子探针(EPMA)和X射线光电子能谱(XPS)研究了包围金刚石单晶的铁基金属包膜和触媒的成分分布。结果表明,在金刚石生长过程中,接近金刚石单晶的包膜内层中的碳含量是变化的,但均高于接近金刚石的触媒层。然而,与包围金刚石单晶的触媒表面相比,包膜表面碳含量低、铁含量高。分析认为,高温高压下,金刚石生长的碳源主要来自于包膜,但碳并非均匀地在包膜熔体内层向金刚石扩散。结合前期研究发现的“包膜内层无石墨和无定形碳结构”的事实分析,金刚石生长所需的碳极有可能来源于包膜内层铁碳化物的瞬间分解,结果导致包膜表面瞬间碳含量低、铁含量高。     

高温高压下石墨-Ni70Mn25Co5体系中石墨的层状生长现象与合成金刚石的质量

为了研究石墨-Ni70Mn25Co5体系在高压高温下石墨的变化和金刚石的生长现象,用六面顶压机对交替组装的圆片状石墨和Ni70Mn25Co5触媒进行高温高压处理及金刚百合成实验。扫描电镜观察结果表明：在触媒中再结晶石墨以片状为主,而类球状石墨由片状石墨的堆积长大形成的;覆盖在金刚石的金属包膜中有大约1μm厚的片状石墨。借助于多功能光学显微镜,观察到金刚石的晶体形态和缺陷特征随合成温度、压力的不同有规律地变化。实验证实了高温高压下石墨-Ni70Mn25Co5体系中石墨和金刚石的层状生长现象,进而提出了预防金刚石宏观缺陷、合成优质金刚石的技术措施。     

金刚石单晶/镍基金属包膜界面的相结构和形貌

利用透射电镜和原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)研究了高温高压合成金刚石过程中金刚石单晶/镍基金属包膜的界面结构和形貌.分析表明:金刚石/金属包膜界面包膜一侧由Ni3C,Mn23C,γ-(Ni,Mn)和纳米级金刚石颗粒组成,未发现石墨结构;金刚石晶面的AFM形貌与所对应的包膜表面形貌相近,但又不互为负形;金刚石(100)晶面为细小的颗粒状表面,而(111)晶面呈现出有台阶的平直表面.结果表明:金刚石的生长不是源于石墨结构的直接转变.在高温高压下,金刚石/包膜界面至包膜熔体的温度梯度差异导致了金刚石晶面形貌的不同.     

NUCLEATION OF THIOUREA ADDUCT CRYSTALS WITH CYCLOHEXANE-METHYLCYCLOPENTANE SYSTEM

To study the homogeneous nucleation of thiourea adducts, the metastable zone widths for the thiourea adducts formed with guests of cydohexane, methylcyclopentane (MCP) and their mixtures were determined. The influence of moderate agitation rate and saturation temperature on the maximum allowable undercooling (i.e., metastable zone width) was studied. The metastable zone width is markedly affected by the cooling rate and the agitation rate. MCP in guests roles to retard the nucleation rate of cyclohexane-MCP-thiourea adducts by causing k2 to decrease. The order of the nucleation in the nucleation process of thiourea adducts is in the range between 3 and 6, and appears to be dependent on the saturation temperature and the guest concentration. The nucleation rate constant (i.e., frequency factor (k₂/N_obs) has shown to exclusively depend on the concentration of guest and the temperature. The retarding effect of MCP in the thiourea adduction was found to be caused by, not only the increase of surface energy, but the decrease of k₂/N_obs     

溶剂超声波协同法用于有机物系结晶快速成核

<正> 引言 有机物系结晶大多属于溶液群体结晶范畴,是工业结晶的重要组成部分.晶核是过饱和溶液中新生成的微小晶体粒子,是晶体生长过程必不可少的核心. A.VanHook在论述晶核的生成时指出,声波辐照由于具有强烈的定向效应,有补充和加强形成临界晶核所需的波动作用,故能加速起晶过程.高大维提出了蔗糖溶液的溶剂超声波协同成核法,该法已被利用来进行味精、含水α-葡萄糖、木糖醇等的成核研究并获得成功,所需的成核溶剂、超声波强度及刺激时间因不同物质而异.与传统的晶种制备方法(如粉碎机破碎法、球磨法、晶浆中留一部分晶体作为晶种等)相比,该法具有简单、快速、晶核数目容易控制的优点.同时还具有晶核形状好、投种量小并减少结晶生长过程中用于整晶的能耗、成品质量高等优点.溶剂超声波协同成核法的原理是溶析效应与超声波的机械(分散)效应、空化效应的结合.从溶液成核速率公式可看出表面张力σ、粘度η和过饱和度S对成核速率J的关系     

Li取代对LAS系微晶玻璃核化行为的影响

以Li2O-Al2O3-SiO2三元系(LAS)微晶玻璃为研究对象,采用DTA、XRD等测试技术研究了不同Li2O含量LAS玻璃的核化行为,分析了Li取代对LAS玻璃核化行为的影响。研究结果表明,随着Li含量的降低,LAS系玻璃的相转变温度、析晶峰温度逐步增大,最佳核化温度逐渐升高,最佳核化时间没有明显的变化。     

核化温度对CaO-Al2O3SiO2系微晶玻璃晶化行为的影响

利用DTA技术测定了某一配方的CaO-Al2O3SiO2系玻璃的玻璃转变温度 (Tg)与玻璃晶化温度(Tp),在Tg温度稍上,进行了不同温度的预核化处理.经预核化处理后的试样的DTA和SEM分析结果表明,随预核化温度的增加,晶化峰向低温方向移动,表明析晶能力在增强.在晶化温度稍上热处理,玻璃表面析晶,玻璃从表面到内部长成粗大的柱状晶,并以树枝状方式生长.在玻璃内部,尺寸细小的等轴晶镶嵌在玻璃相中.