合成金刚石用触媒合金粉末的开发应用

粉末法合成人造金刚石相比片状合成的相同体积的金刚石来说，产量、质量均有大幅度提高，而材料消耗大幅度降低，用触媒合金粉末材料合成人造金刚石已经得到国内各生产厂家的认同，合成高品级人造金刚石用的触媒合金粉末材料正处于方兴未艾的阶段，触媒合金粉末材料的需求量呈快速增长的趋势。     

铁镍碳体系中触媒含量的不同对金刚石晶体生长的影响

本文以高纯鳞片石墨为碳源,以Fe_(80)Ni_(20)合金触媒粉为触媒,在国产JHY-Ⅲ型六面顶液压机上进行金刚石的合成实验。在设定相同压力及加热功率的条件下研究了触媒粉与石墨粉分别按3:7、4:6、5:5、6:4和7:3混合时对金刚石合成的影响规律,得出了500秒合成时间内最佳石墨触媒混合比为4:6的结论。     

添加剂LiF对FeNi粉末触媒合成金刚石的影响

研究了添加剂LiF对FeNi粉末触媒合成金刚石的影响.实验中将一定比例的无定形LiF、粉末直接添加到FeNi-C粉末体系中并均匀混合,利用高温高压条件,进行掺LiF合成金刚石的研究.实验结果表明,由于体系中LiF的掺入,对金刚石的合成条件没有明显的影响;借助X衍射测试发现,在高温高压下,体系中LiF的成份并没有发生变化;借助于光学显微镜发现,FeNi-LiF-C体系合成出的晶体晶形完整,但透明度变的很差且表面变得很粗糙,包裹体增多;通过扫描电子显微镜(SEM),对两种体系所合成金刚石表面的形貌进行了观察,发现FeNi-LiF-C体系所合成的晶体表面有凹坑出现.     

添加剂Si对纯Fe粉末触媒合成金刚石的影响

研究了添加剂Si对纯Fe粉末触媒合成金刚石的影响.实验中将一定比例的无定形Si粉直接添加到Fe-C粉末体系中并均匀混合,利用高温高压条件,进行掺Si合成金刚石的研究.实验结果表明,由于体系中Si的掺入,合成金刚石的最低压力点及温度明显降低,"V "形区发生了移动;并且考察了Fe-C、Fe-Si-C两种体系中合成金刚石的情况;借助于光学显微镜,发现Fe-Si-C体系合成出的晶体晶形完整,且多为八面体,颜色比Fe-C体系合成的晶体要浅,经红外光谱检测,Fe-Si-C体系合成出的晶体含氮量明显低于Fe-C体系所合成的晶体.     

不同形态触媒材料合成金刚石产量因素比较

通过实验,实现了石墨转率在７０％、８０％、９０％等较高水平的粉末媒金刚石合成,并就此与片状触媒进行了对比分析;在此基础上,通过计算出得出粉状触媒和片状触民金刚石的理论产量; 这些结果有助于加强对粉末触媒应用潜力的认识。     

不同粒度NiMnCo粉末触媒催化特性及其影响因素的研究

采用扫描电干显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、差热分析(DAT)研究了不同粒度NiMnCo触媒合成空刚石的催化特性及熔化特性、微观形貌、表面化学状态对其影响，结果表明：320／500目触媒适宜粗颗粒金刚石的合成，150／200目粉末触媒合成的SMD系列金刚石比例较高；比表面积、表面状态和熔化特性直接影响其合成金刚石的效果，比表面积增大，有利于提高空刚石的合成单产；熔化温度降低．可以减少连聚晶的发生；控制粉末触媒表面的氧含量是提高其催化活性的关键。     

Fe+Ni+C体系合成粗颗粒金刚石单晶的生长特征

在配备有高精密化控制系统SPD6×1670T型国产六面顶压机上,采用Fe80Ni20粉末触媒和高纯石墨开展粗颗粒金刚石单晶的生长特征研究。在粉末触媒技术合成金刚石的基础上,引入旁热式组装,以及采用优选粒度的触媒,特别是通过优化合成工艺严格地控制了合成腔体内晶体的成核量及生长速度。最终,在高温高压条件下(约5.4GPa、1435℃)成功合成出尺寸达到0.95mm(18/20目)的优质的粗颗粒金刚石单晶,分析了粗颗粒金刚石的生长特征和晶体缺陷,期待研究的结果有助于我国高品级粗颗粒金刚石的发展。     

用纳米石墨作碳源在高温高压下合成条形金刚石

在国产 6× 12 0 0吨铰链式六面顶压机上 ,选用 Fe55Ni2 9Co16粉末触媒和 Ni70 Mn2 5Co5粉末触媒 ,在 5.1GPa和 1350 K的条件下 ,首次用纳米石墨进行了金刚石的合成实验。实验结果表明 :纳米石墨在 Fe55Ni2 9Co16粉末触媒和高温高压条件下生成大小在 2 0 μm左右的条形金刚石 ;在Ni70 Mn2 5Co5粉末触媒和高温高压条件下生成大小在 5～ 2 0 μm左右的、呈六一八面体的金刚石。两种金刚石都是透明的。初步分析了条形金刚石的形成原因。     

超薄NiMnCo合金触媒片对合成金刚石的影响

在研制厚度在０．３ｍｍ以下的ＮｉＭｎＣｏ片状触媒的基础上，就该触媒材料在六面顶压机上合成金刚石的效果进行了研究。实验结果表明：片状触媒材料的薄化，不仅能减少合成金刚石触媒材料的消耗，增加触媒与石墨之间的作用面积。而且还能适当提高合成金刚石高强料的比例；结合上述实验结果，就片状触媒的厚度对合成金刚石效果进行了分析，讨论。     

触媒合金渗硼对合成人造金刚石性能的影响

本文研究了触媒合金渗硼对合成人造金刚石性能的影响。结果表明，采用渗硼触媒合成金刚石，可提高金刚石的抗压强度、耐热性和优质粗晶粒百分比，但却使金刚石的单次合成产量降低。     

微晶石墨对Ⅱa型宝石级金刚石单晶生长的影响

将除氮剂Ti(Cu)添加到FeNiCo合金触媒中在高温高压下合成出优质Ⅱa型宝石级金刚石单晶.在压力5.4GPa、温度1600K的条件下沿{111)面合成Ⅱa型宝石级金刚石过程中伴随有黑色粉末析出.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对该黑色石墨粉末的测试表明其为微晶石墨.随着生长时间的延长,这种微晶石墨...     

铁基触媒的组织结构对合成金刚石的影响

采用粉末冶金铁基触媒在六面顶压机上高温高压合成金刚石.使用高性能金相显微镜,扫描电子显微镜和X射线衍射仪对合成之后触媒的组织结构进行系统的表征.试验发现,触媒组织主要由粗大的板条状初生渗碳体和细密的共晶莱氏体构成;金刚石生长效果不好时,触媒组织中夹杂有团絮状石墨.分析认为,初生渗碳体极有可能就是金刚石生长的直接碳源,即高温高压下溶解于触媒熔体的石墨首先与触媒合金形成碳化物,在触媒的催化作用下,碳原子自渗碳体脱溶,沉积到金刚石表面,完成金刚石的生长.     

高温高压合成含硼金刚石单晶制备工艺初探

本文以掺入不同含量硼铁的铁基合金为触媒,以石墨为碳源,在高温高压条件下合成了含硼金刚石单晶体.利用扫描电镜(SEM)观察了金刚石及触媒的组织形貌;利用金相显微镜观察了金刚石颗粒的颜色和形态;利用拉曼光谱仪(RS)确认了人造金刚石单晶体中硼的存在;利用低温电阻测量仪验证了合成的含硼金刚石单晶颗粒具有半导体性能.实验结果表明,在金刚石的合成中,触媒中硼铁含量为2wt%的合成效果相对最好.     

Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的碳源供给

在Fe-Ni-C体系中高温高压生长金刚石单晶,通过对触媒和金属包覆膜的物相结构表征、相图分析以及热力学计算等方法探讨金刚石形核长大的碳源供给。研究发现:在金刚石形核的初期,由于石墨的不断熔入,触媒熔体会迅速形成对碳的过饱和溶液,并析出初生渗碳体。金刚石单晶合成之后触媒和金属包覆膜的组织与物相均以渗碳体为主。相图分析发现,金刚石的形核长大伴随有渗碳体的分解。热力学计算表明,在金刚石稳定生长区域,渗碳体向金刚石转变的相变自由能比石墨-金刚石的相变自由能更负。由此说明,Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的直接碳源并非石墨,而是渗碳体,即金刚石单晶来源于渗碳体高温高压的金刚石化而不是石墨的直接转化。     

合成金刚石的碳源石墨

本文论述了碳源石墨的特性对静压溶剂-触媒法合成金刚石的影响,提出了静压溶剂-触媒法合成金刚石的机理,包括热力学模型、触媒合金的作用、金刚石的成核和成长、P-T条件对合成的影响。论述了碳源石墨的晶体完善程度、织构、颗粒大小、杂质含量及其他性能对金刚石的成核、长大和物理性质的影响。本文还介绍了几种国外碳源石墨的理化性质。     

合成金刚石用触媒合金粉末的开发应用

触媒合金粉末材料的需求量呈快速增长的趋势，我们就其开发应用做介绍： 触媒合金粉末的开发背景 自人造金刚石问世以来，超硬材料行业得到了迅猛发展，它不仅拉动了相关行业的快速发展，也改变了人们的生活。人造金刚石作为一种超硬材料，它硬度高、耐磨性好，用其作钻切磨工具可广泛用于地质、     

静压法合成含硼金刚石结构及电阻特性研究

采用在铁基触媒中加入硼铁粉的方法制成Fe-Ni-C-B系触媒,用静压法合成含硼金刚石。研究了含硼金刚石的形貌、晶体结构和电阻-温度曲线。实验结果表明,在不同温度区间内,金刚石具有不同的电离能,分析了其原因。同时测得此含硼金刚石的最高工作温度为773K左右。为高温半导体金刚石的研究提供了实验基础。     

含硼金刚石与普通金刚石半导体性及抗氧化性比较

通过在铁基合金中加入硼粉的方法,制成含硼量0.2%(质量分数)的Fe-Ni-C-B系触媒,用静压法合成含硼金刚石.研究了普通金刚石和含硼金刚石的形貌、晶体结构、电阻-温度曲线和抗氧化性.实验表明,合成的含硼金刚石具有良好的半导体性,电离能ΔE=0.368eV;起始氧化温度比普通金刚石高185℃,耐热性明显改善.此方法为低成本、大批量的制备半导体金刚石提供了新的途径.     

Ni70Mn25Co5触媒合金C—N—B三元共渗研究

研究了合成人造金刚石用Ｎｉ７０Ｍｎ２５Ｃｏ５触媒合金Ｃ、Ｎ、Ｂ三元共渗及其对合成人造金刚石质量和产量的影响，并与单独渗Ｃ、渗Ｎ、渗Ｂ合金进行了对比，结果表明，该合金三元共渗比单独渗合成的人造金刚石的性能更高，单产比渗Ｃ者低，比渗Ｎ、渗Ｂ者高，接近于原始合金。     

Mi_（70）Mn_（25）Co_5触媒合金C－N－B三元共渗研究

研究了合成人造金刚石用Ｎｉ（７０）Ｍｎ（２５）Ｃｏ５触媒合金Ｃ、Ｎ、Ｂ三无共渗及其对合成人造金刚石质量和产量的影响，并与单独渗Ｃ、渗Ｎ、渗Ｂ合金进行了对比。结果表明，该合金三元共渗比单独渗合成的人造金刚石的性能更高。单产比渗Ｃ者低，比渗Ｎ、渗Ｂ者高，接近于原始合金。