金刚石织构体及其纳米级亚晶

在冲击合成的金刚石中存在一种织构体组织,织构是由沿[110]cd和[12↑-10]hd方向排列的金刚石纳米级亚晶组成的。除常见的立方金刚石结构外,还存在一种罕见的六方金刚石结构,它们通常共存在一个金刚石织构体中,形成共生晶体。     

冲击合成金刚石的纳米级多晶结构

冲击合成的金刚石微粉中存在一种晶粒沿一定方向排列的纳米级织构组织。织构晶粒的尺寸厚度为５～１０ｎｍ，长度２０～５０ｎｍ。这种织构通常是立方和六方金刚石的共生晶体。     

纳米金刚石微粉作为静压法合成金刚石晶种的探讨

本文报道了添加纳米金刚石粉（ＮＤＰ）碳惩的静液压合成金刚石初步试验。结果表明,ＮＤＰ作为晶种可提高石墨相变为金刚石的得量,并提高产物中金刚石粗晶粒的比例。     

纳米金刚石的应用及生产

本文介绍了合成及净化的纳米金刚石的应用及前景，并报道了纳米金刚石合成及净化工艺创建及实现途径。     

冲击合成金刚石中的纳米级多晶结构

冲击合成的金刚石微粉中存在一种晶粒沿一定方向排列的纳米级织构组织。织构晶粒的尺寸厚度为5～10nm,长度20～50nm。这种织构通常是立方和六方金刚石的共生晶体。     

纳米多晶金刚石的制备合成研究

本文采用纳米金刚石粉作为原料,铁基(或镍基)金属粉做烧结助剂,利用超高压六面顶压机,在高温高压条件下进行了纳米多晶金刚石的制备实验。研究了铁基(或镍基)金属粉与纳米金刚石粉体系再生长烧结的温度压力条件,并通过SEM、XRD等测试手段对多晶金刚石样品进行了微观形貌和内部成分分析。研究结果表明:合成的多晶尺寸不仅与触媒的种类有关,而且与触媒的粒度粗细也有关系;在6 GPa、1100℃、合成时间60 s的条件下,制备的纳米多晶金刚石材料比较均匀致密,金刚石之间以D-D键结合为主。     

优质六面体金刚石大单晶的合成及应用

利用高温高压温度梯度法,在合理调整组装方式、生产工艺的基础上,分别采用片状和环状碳源对合成优质六面体金刚石大单晶的尺寸、重量和生长速度进行了对比和分析。采用环状碳源33 h内合成晶体的尺寸可高达5.4 mm,生长速度高达12.6mg/h,重量高达2.08 carat,如此快的生长速度足可以满足六面体金刚石大单晶的产业化生产,进一步推动了国内人工合成金刚石的进程和发展。同时,六面体金刚石大单晶可作为CVD法合成单晶金刚石的基板和单晶金刚石刀具的首选材料。     

硅晶片金刚石线切割的表面特征及其力学性能

分析了金刚石线切割硅晶片的表面形貌和断裂性能,并在此基础上探讨金刚石线切割原理以及一些技术挑战。金刚石线切割具有表面粗糙度低,硅片厚度均匀等优点,但却存在断裂强度各项异性。与切割划痕垂直方向的力学性能很高,然而与划痕平行方向的力学性能较低,这种性能差异是由表面单方向裂纹引起的,其裂纹的产生又与切割机理密切有关。金刚石线切割属于二体磨料磨损,其切割方式通常为塑性划痕,加之有少量脆性剥落。由于切割线的柔性,以及金刚石磨粒大小、形态、及分布的差异,切割过程则会出现切割的不连续性和不稳定性,并由此引起一些较大的表面裂纹。此外,划痕沟槽局部还会出现非晶态结构。提高金刚石线切割性能应从切割线磨粒角度来考虑。     

纳米金刚石薄膜的应用及其研究进展

以纳米金刚石薄膜的应用为主线,讨论了它在机械、光学、声学、电学等应用领域的优势,以实例分析、证明了其在各领域中所展现出的优异性能。综述了纳米金刚石薄膜在上述应用领域的研究进展,同时从不同方向阐释了其研究应用过程中所存在的不足,并对其今后的主要发展方向进行了展望。     

金刚石薄壁钻的制造及在建筑工程中的应用

本文介绍了金刚石钻头在国内外建筑工程中的应用情况。着重介绍了作者研制的金刚石薄壁钻头在几项重大工程中的使用情况,给出了合适的使用参数,比较了钻进效率,分析了刀齿磨损情况,提出了金刚石薄壁钻在制造和使用中应注意的问题。     

金刚石表面真空蒸镀的微观现象和实用研究

以金属铬和铬钛合金进行真空蒸镀。研究了镀膜的形貌、结构和转化行为。利用这种工艺对金刚石实施表面改性，并对金刚石／金属烧结体进行性能考核。结果证明，真空蒸镀对改善金刚石工具的内界面结合强度有相当显著的效果。     

刀具基体表面织构化对硼掺杂金刚石薄膜性能的影响

目的分析硼掺杂织构金刚石薄膜的微观组织结构和表面质量,并探究刀具基体表面不同织构对薄膜结合强度和切削性能的影响。方法通过热丝化学气相沉积(HFCVD)法,分别在表面有椭圆织构、沟槽织构和无织构的硬质合金刀具上制备硼掺杂金刚石薄膜(BDD)。运用扫描电镜(SEM)观察各薄膜表面及横截面形貌;使用白光干涉表面三维轮廓仪观测各薄膜表面粗糙度;通过拉曼光谱仪检测各薄膜组织结构;通过铣削试验分析各薄膜刀具的切削性能。结果经测试,硼掺杂无织构金刚石薄膜(Boron doped un-textured diamond film,BDUTD film)的粗糙度为299.9 nm,硼掺杂椭圆织构金刚石薄膜(Boron doped elliptical texture diamond film,BDETD film)及硼掺杂沟槽织构金刚石薄膜(Boron doped groove texture diamond film,BDGTD film)的粗糙度分别为333、323.9nm,粗糙度略有增加。三种金刚石薄膜的厚度均为18μm,在相同切削条件下,经过铣削碳/碳-碳化硅(C/C-Si C)复合材料420 s后,BDUTD薄膜的剥落程度及其刀具磨损程度明显大于BDETD薄膜和BDGTD薄膜。结论硬质合金刀具基体表面织构化能够有效提高薄膜的结合强度,从而提高刀具的耐磨性。其中硼掺杂沟槽织构金刚石薄膜的切削性能相对更好,与普通硼掺杂金刚石薄膜刀具相比,硼掺杂织构金刚石薄膜刀具具有更长的使用寿命。     

镀覆金属对金刚石性能的影响及其在自蔓延高温中的变化

通过扫描电子显微镜和X射线衍射分析研究了经盐浴镀Ti和化学镀Ni和Cu处理的人造金刚石表面形貌、镀层界面的结构和组成，并研究了镀膜金刚石在Ni—Al自蔓延高温反应体系中的变化。发现盐浴镀Ti的金刚石的镀层界面结构致密；镀膜金刚石可以经受Ni—Al自蔓延高温并保持较好的形态。     

镀铬金刚石在金属结合剂金刚石工具中的应用

采用双阴极等离子溅射沉积方法对金刚石颗粒表面进行镀铬处理.利用SEM、XRD对镀铬金刚石颗粒进行物相分析,使用金刚石单颗粒静压强度测定仪和人造金刚石冲击强度测定仪对金刚石进行力学性能测定.检测镀覆前后金属烧结体力学性能,并对比金刚石锯片刀头中的实际破坏形态及出刃高度的变化.结果表明,金刚石在镀层的保护下,单颗粒的力学性能得到提高.镀层实现了与基体的结合,金刚石工具的性能和寿命得到了提高.     

Mechanism of Cutting Edge Chipping and Its Suppression in Diamond Turning of Copper

This paper investigates the mechanism of cutting edge chipping in diamond turning of copper in terms of the change in Hertzian strength of diamond specimens subjected to thermal histories. The study suggests that the strength of diamond decreases as the result of the propagation of existing surface micro cracks caused by the thermo-chemical erosion of oxygen at the crack tips. The catalytic reaction involving copper is also shown to accelerate the crack propagation. Then, a cutting technique of reduced oxygen atmosphere is proposed to suppress the cutting edge chipping in diamond turning of copper over an extended cutting time.     

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利用扫描电镜、X射线衍射和电子背散射衍射研究了CVD自支撑金刚石薄膜的表面形貌组织、织构和晶界分布。研究表明:金刚石薄膜制备气氛纯度较低,造成薄膜中存在较多孪晶。沉积气体中甲烷浓度升高,孪晶发生频率增加,孪晶对织构组分的影响程度增加。高频率孪晶使薄膜中{100}织构转变为{122}织构,但没有观察到明显的{511}和{411}孪晶织构,说明孪晶取向的变化具有一定的选择性。