含硼黑金刚石的结构与合成机理及其特殊性能的探讨

含硼黑金刚行研制成功后,发现它具有耐高温的特殊性能,比普通金刚石的耐热性约高200—300℃。这一发现受到了人们愈来愈多的重视。同时还很自然地提出了这样的问题:这种金刚石为什么能耐高温?它可能还有什么特殊性能?我们从理论上对含硼黑金刚石的结构及其合成机理进行了探讨。阐明了它为什么能耐高温,并从理论上预言它还具有化学惰性好,能用来加工高硬度的铁族材料的优异性能。最近已从实践上证实了这一点。这样就使我们能有意识地研制出一种具有强度高和耐热性与化学惰性都好的金刚石和金刚石制品,从而扩大金刚石的使用效果和使用范围。本文将简要阐述这方面的理论探讨和结果。     

含有微量元素的触媒合金和黑金刚石的合成工艺的初步研究

从一九七四年起,吉大固体物理专业的师生,在北京152厂、天津砂轮厂、贵阳六砂、沈阳一砂、哈砂等单位,与工人和技术人员相结合,曾先后用吉林201厂试制成功的含硼石墨,沈阳有色金属加工厂试制成功的含硼触媒合金,成功地合成出了一种新型的黑色金刚石。它不仅具有高的抗压强度,而且具有比一般黄金刚石约高300℃的抗氧化温度,经900～1000℃加热后能保持高的抗压强度。黑金刚石的这种优异的性能,是和原材料中加入微量的硼元素,从而在合成后的金刚石中包含有少量硼杂质原子紧密相关的。     

含硼铸钢的研究和应用

介绍了硼元素的特点及其在钢中的作用,微量硼可以明显改善钢的淬透性和韧性。硼在铸钢中主要以硼化物形式偏聚于晶界,损害钢的韧性。采用淬火预处理,并适当提高奥氏体化温度,有利于消除硼脆,改善硼钢韧性。另外,提高铸钢硼含量,可以获得硬度高、热稳定性好的Fe2B化合物,有利于改善钢的耐磨性。     

含硼金刚石单晶的研究现状

本文介绍了含硼金刚石的结构特征和硼原子在金刚石单晶中的存在形式,概述了含硼金刚石单晶的电学性能、耐热性能等,总结了行业含硼金刚石单晶的制备方法及存在的主要问题,并对其发展趋势进行了展望。      

轧后冷却对汽车用含硼超高强度钢组织和性能的影响

通过对比两种不同的轧后冷却工艺对汽车用含硼超高强度钢组织与性能的影响,得出此类钢轧制后喷水快速冷却到450℃,然后空冷至室温,可以获得贝氏体+铁素体组织,从而使实验钢获得较高的屈服强度和抗拉强度;而轧制后直接空冷至室温,获得的组织为铁素体+细珠光体+少量贝氏体,实验钢的抗拉强度较前者低260MPa.     

高磷含硼活塞铸铁材料的研究

研究水平连续铸造方式下高磷含硼铸铁中磷共晶和硼化物的分布特点,并进行超耐磨性试验,对磨损试验后材料的微观形貌进行试验验证分析.结果表明:在水平连铸条件下,当磷含量提高到0.4%～0.6%,同时加入适量的硼元素后,在共晶团边界形成断续网状分布的磷共晶及高硬度的硼碳化合物,使高磷含硼活塞材料的耐磨性有明显的提高.     

离心铸造含硼高速钢轧辊的研究

采用离心铸造方法,开发了耐磨性能优良的高速钢轧辊,其主要化学成分w(％)为:1.5～2.0C,3.0～5.0Mo,1.0～3.0W,2.0～3.0V,1.0～2.0Co,1.0～2.5B和5.0～8.0Cr.高速钢轧辊硬度达85～88 HS,辊面硬度差小于2.0 HS,冲击韧度＞10.0 J/cm2.用于高速线材轧机预精轧机架,高速钢轧辊的磨损率仅为2.33×10-4 mm/t钢,使用效果接近硬质合金轧辊,但生产成本仅为硬质合金轧辊的32％.     

含硼氮金刚石的合成

本文叙述了含硼氮元素的合金触媒与碳源石墨材料对合成金刚石过程及其晶体性质所产生的影响;对硼、氮晶体中的存在形式及特征进行了分析;探索了含硼氮金刚石合成的机理;指出了提高合成金刚石的质量、性质、技术应用效果及开发新品种的重要途径     

黑色含硼金刚石合成工艺的实验研究

叙述了黑色含硼金刚石合成工艺及其结果，简述了黑色含硼金刚石的特殊优异性能，研究了合成条件、原料性质与合成工艺等对金刚石合成的影响，还指出了提高含硼金刚石质量的途径与方法。     

含硼铸铁干摩擦磨损性能的研究

本文在试样相对摩擦速度9.94m/s.正压力1.02MPa的条件下,系统地研究了金相组织对含硼铸铁干摩擦磨损性能的影响。试验结果证明:随着石墨形态由片状向蠕虫状变化时,含硼铸铁的磨耗量减小,摩擦系数提高;随着含硼铸铁含硼量的增加,组织中含硼斯氏体数量增加,含硼铸铁的抗拉强度降低,硬度提高,摩擦系数与耐磨性均大为提高。     

含硼石墨材料合成金刚石的实验研究

用不同的碳素材料合成金刚石,所得到的合成效果是不一样的。石墨材料的石墨化度高有利于金刚石晶体的长大和质量的提高。这是近几年来开展群众性实验研究,积累的关于石墨材料与金刚石晶体生长关系的一项重要经验。它已成为人们选择合成金刚石用石墨材料的重要技术根据之一。但从改变金刚石晶体性能,以满足国民经济建设各部门对金刚石所提出     

含硼中碳钢的保护渣

针对含硼中碳钢铸坯角部裂纹问题,通过检测保护渣凝固液渣层硼含量发现钢中硼的质量分数为0.001 3%时,进入渣中B2O3的质量分数为0.74%,并测得原渣样和液渣样粘度分别为0.122、0.12Pa·s(1 300℃),认为钢中硼含量对保护渣性能影响较小,无需针对含硼钢设计特殊保护渣。对原中碳钢保护渣性能进行了优化,碱度(R)从1.23增加到1.27;1 300℃下粘度从0.165Pa·s降低到0.123Pa·s;1 350℃下熔速从22kg/h增加到27kg/h;熔点从1 085℃增加到1 155℃,铸坯角部裂纹得到了明显的控制。     

含硼白口铸铁的研究进展

综述了硼对白口铸铁显微组织、力学性能和耐磨性的影响规律,着重介绍了硼系白口铸铁、含硼高铬铸铁和含硼低合金白口铸铁的组织和性能,分析了硼提高白口铸铁力学性能和耐磨性的原因,提出了扩大含硼白口铸铁应用值得重视的问题.     

含硼超高锰钢的韧脆转变温度的研究

采用系列冲击法测定了含硼超高锰钢在20～-80℃的冲击韧性.根据脆性转变温度曲线和断口形貌,确定其韧脆转变温度为-70℃,并分析了影响韧脆转变温度的因素.     

多孔含硼金刚石多晶体的制备与结构研究

本文介绍了一种多孔含硼金刚石多晶体的制备方法.以含硼金刚石微粉为原料,Co合金为粘结剂,高温高压烧结制备D-D键合的金刚石多晶烧结体.烧结体经强酸处理,蚀出残余的金属,得到多孔含硼金刚石多晶体.实验结果表明:温度在金刚石-钴共熔温度以上,压力在6.0GPa左右,粒度在W20～W28之间,金属含量在14～16vol%范周内,易于获得D-D键合的多孔金刚石烧结体.保温较短时,金刚石烧结不充分,晶粒结合松散,得到的多孔材料孔径较大,但烧结体强度很低.延长保温时间,烧结充分,致密性增加,但孔径减小.     

耐温抗烧蚀酚醛树脂的合成及其性能研究

采用硼酸、有机硅预聚物对酚醛树脂进行化学改性,合成出具有较好耐温抗烧蚀性能的硼硅改性酚醛树脂。利用FT-IR对合成树脂的结构进行分析,结果表明,树脂分子链中含有硼氧基团和硅氧基团,具有明显的高邻位树脂结构。利用TGA和氧指数仪对树脂的耐热性和阻燃性进行分析,结果表明：合成的硼硅改性酚醛树脂具有优异的耐热性,固化后的改性酚醛树脂在800℃下的残重可达79％;同时,改性酚醛树脂具有良好的阻燃性,临界氧指数达46．8％,高于绝大部分热固性和热塑性树脂。     

含硼铝合金电缆组织与导电性能研究

对比分析了不同B和RE含量的铝合金电导率和力学性能,并对0.04%B高铁铝合金的显微形貌和第二相进行了分析。结果表明,在Al-Fe合金中添加B元素可以细化合金晶粒;B元素对合金电导率的改善效果比RE好。在高铁铝合金中加入B后,抗拉强度略有升高,而断面收缩率有所降低;随着B含量增加,高铁铝合金的抗拉强度的变化不大,而断面收缩率轻微下降。