爆轰合成纳米金刚石机制的探讨

利用负氧平衡炸药中的游离碳在爆轰条件下，合成纳米金刚石已有二十多年的历史了。在过去的二十多年中，各国研究者不仅对其合成技术、物性分析和应用开发都进行富有成效的工作，而且也根据各自在实践中所观测得的现象，从理论上对其形成机制做了这样或那样的论述，迄今在一些认识上仍然存在分歧。尽管如此，这些见解为今后的深入研究，从理论上、实践上提供了许多有益的信息。但是，笔者认为，从炸药分子的结构着手去探讨应是揭示纳米金刚石形成机制的本质，因为只有微观结构去分析，才能真正反映其在爆轰条件下相变的实质。     

纳米金刚石悬浮液制备的研究进展

纳米金刚石兼具纳米颗粒和超硬材料的性质,是一种具有重要应用前景的新材料.但是纳米金刚石容易团聚,其悬浮液的分散稳定性差,这是纳米金刚石一直没有得到广泛应用的重要原因.本文将从纳米金刚石悬浮液的分散原理和制备方法两个方面进行综述介绍纳米金刚石悬浮液制备的研究进展.     

爆轰合成纳米超微金刚石的热稳定性研究

用差热、热失重和Ｘ射线衍射分析对爆轰合成纳米超微金刚石的热稳定性进行了研究,分析了不同合成和提纯条件以及不同气氛对超微金刚石热稳定性的影响。研究结果表明,纳米超微金刚石在空气氛中的热稳定性较差,其起始氧化温度为５００～５３０℃;在惰性和还原性气氛中具有较好的热稳定性;包裹水条件下得到的金刚石及用Ｈ２ＳＯ４＋ＫＭｎＯ４提纯得到的超微金刚石的热稳定性较好。     

爆轰法合成纳米材料研究进展

爆轰法是一种新颖的制备纳米材料的方法。近几十年来，许多研究工作者利用爆轰法在高温高压条件下制备出了金刚石，石墨，氮化硼等纳米材料。本文主要回顾了目前爆轰制备纳米材料的发展现状和研究进展，特别是综述了纳米氧化物（如氧化铝，氧化钛，氧化锌）以及复合氧化物（如铝酸锶，锰酸锂）的制备过程，以及爆轰合成纳米材料的机理，提出了今后进一步研究的一些建议。     

纳米金刚石微粒官能覆盖层及其改性

本文对纳米金刚石微粒官能覆盖层及其在不同气体介质中化学改性的可能性，以及提高温度时的行为进行了探讨。     

铝合金表面沉积类金刚石薄膜的研究进展

类金刚石(Diamond-like Carbon,DLC)薄膜因其高硬度、良好的化学惰性以及优异的摩擦性能等优势,有望成为一种理想的铝合金表面防护涂层。对比了物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)技术制备DLC改性材料与传统铝合金表面改性技术的优劣,概述了DLC薄膜在提升铝合金表面力学性能、减摩抗磨方面取得的最新成果,以及在复杂服役工况下面临的抗塑性变形差、易发生结合失效等瓶颈性问题。通过分析铝合金基体上生长高性能DLC薄膜的不利因素,指出界面化学结合强度低、薄膜残余应力大以及软基体/硬质薄膜的结构体系限制是导致上述问题产生的主要原因。在此基础上,重点综述了国内外研究学者为提高铝合金表面沉积DLC薄膜的膜基结合力所采取的有效措施及结果,包括:通过基体前处理增强基体力学性能与改善宏观表面缺陷;采用PVD或其他表面处理方法制备一层或多层的中间过渡层,缓解DLC薄膜与铝合金基体结构、性能之间的差异;调控DLC薄膜组分与结构以降低残余应力。最后展望了在铝合金基体表面制备DLC防护薄膜的发展趋势。     

纳米金刚石薄膜研究进展

本文对纳米金刚石薄膜的研究现状和发展趋势进行了综合评述，从纳米金刚石薄膜的沉积原理和工艺以及纳米效应表征等方面分析了国内外最新研究成果，比较了常规和纳米金刚石薄膜不同沉积工艺和形核生长机理，对纳米金刚石薄膜的硬度、内应力、摩擦特性等机械性能也作了概述，在此基础上，提出在常规金刚石薄膜基础上沉积纳米金刚石薄膜组成复合涂层的新方法。     

离心法检测纳米金刚石粒度分布的研究

通过理论分析和实验验证的方式,研究了纳米金刚石粒度分布的离心检测方法。结果表明:该方法检测纳米金刚石粒度分布可信程度高,与标准样偏差最大不超过0.29%;检测下限低,最细可达15nm;实验重复性好,同一样品检测偏差不超过1%。该方法的检测结果可为纳米金刚石的应用提供粒度参考,在一定程度上促进纳米金刚石的应用。     

Size dependent phase stability of nano-diamond

The transition between nano-diamond(n-D) and nano-graphite(n-G) were modeled based on the extrapolation of the bulk diamond-graphite equilibrium phase boundary in the temperature-pressure diagram to the nano-size region. It is found that in comparison with n-G, the stability of n-D increases as size and temperature decrease.However, n-D is not the most stable phase in comparison with fullerenes(C60) at the nanoscale by considering the heat of formation.     

Study on mechanical properties of anodised film containing nano-diamond particles

Anodic-composite films containing nano-diamond particles (ND) were prepared on 7000 aluminium alloy using an anodising method. The micro-structures of the film were studied by scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, atomic force microscopy and minitab software (version 16). The results indicate that the micro-hardness and wear resistance of the films were improved using the nano-additive. Thus, the wear loss of the composite (the film anodised in the bath containing of sulphric acid, oxalic acid and 85?g?L^?1 ND) evaluated by dry sliding friction test for 50?000 cycles at room temperature, was 0.4?mg compared to 3?mg in the absence of ND, a 750% improvement. The friction of ND composite anodic films is significantly less than the samples without the added particles. Moreover, the micro-hardness of the composite film reached a maximum value of 770?VHN. The results also show that the mechanical properties of the composite films are mainly dependent on the structure of the oxide films.     

纳米金刚石表面改性处理及表面结构表征

利用强氧化性酸和真空热处理对尺寸为50nm的金刚石微粉进行表面改性处理并进行研究。通过XRD、Raman、TG-DTA以及FTIR等分析手段测试了纳米金刚石的表面结构和耐热性能。研究结果表明:这一工艺可以去除纳米金刚石表面大部分吸附杂质,提高耐热性能,但羟基和羰基等基团难以去除。     

钛基金属掺混纳米金刚石阴极的场发射特性

研究了钛基金属掺混纳米金刚石的场发射特性,其中,以钛和铪分别和纳米金刚石掺混,采用电泳法制得了阴极样品,并使用SEM和XRD对阴极样品的结构和形貌进行了表征,最后进行场发射特性的测试。结果发现,掺入5 mg的钛样品的形貌更加均匀和致密,而掺入铪样品的形貌变差。同时,与未掺杂样品相比较而言,掺钛样品的场发射特性有了提高,而掺铪样品的场发射特性有所下降。掺钛样品之间的比较发现,钛掺入量不宜过多,适量的钛掺入能使得纳米金刚石阴极的场发射性能得到提高。分析表明,这是由金属钛和铪的性质决定的,影响了金刚石与基底Ti的键合反应,从而影响了掺杂纳米金刚石的场发射性能。     

纳米金刚石磨粒表面修饰及其摩擦特性研究

通过纳米金刚石磨粒与三氯氧磷的酯化反应,合成了纳米金刚石磨粒磷酸酯衍生物。采用傅立叶转换红外线光谱仪（FTIR）、飞行时间二次离子质谱仪（TOF—SIMS）对该改性物进行了结构表征。利用四球摩擦磨损试验机研究了化学修饰后纳米金刚石磨粒在水基基础液的摩擦学行为,发现基础液中纳米金刚石磨粒磷酸酯衍生物浓度为0．05％～0．075％时,能够使水基基础液的承载能力提高10％,磨斑直径降低2．6％。经过三氯氧磷酯化反应后的纳米金刚石磨粒具有更好的摩擦性能。     

Nano-diamond/Ni复合电刷镀层的组织形貌的研究

以45#钢为基体,制备了普通镍镀层和nano-diamond/Ni复合刷镀层,采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和金相显微镜等设备对比研究了两种镀层的组织形貌。金相显微镜和扫描电镜分析结果表明,与普通镍镀层相比,nano-diamond/Ni复合刷镀层的表面更加平整、致密,组织更加细化;nano-dia-mond/Ni复合刷镀层表面呈典型的"菜花头"形状,弥散分布的纳米金刚石被镍包裹。能谱仪分析结果表明,nano-diamond/Ni复合刷镀层中纳米颗粒特征元素C的质量分数为7.37%。X射线衍射分析结果表明,随着纳米金刚石加入量的增加,镀层表面晶粒尺寸逐渐减小。     

基于ANSYS模拟的基体表面温度场对纳米金刚石膜沉积的影响

为得到高质量的纳米金刚石膜，采用ANSYS软件对基体表面的温度场进行仿真，分别模拟不同热丝数量、不同热丝间距以及不同热丝/基体间距对基体表面温度场的影响并通过试验进一步验证。结果表明:热丝数量与热丝间距对基体表面温度场影响不大，实际应用中取适当值即可。当热丝/基体间距低于5 mm时，基体表面的温度场不均匀、呈波状起伏；当热丝/基体间距大于5 mm时，基体表面的平均温度随热丝/基体间距增大而下降，基体表面的温度场波状起伏现象消失，温度场分布趋于均匀。当热丝/基体间距为7 mm时，基体表面的温度场最均匀，所沉积的纳米金刚石膜纯度最高、内应力最小、质量最优。