镀钛金刚石制备金刚石聚晶的研究

在国产六面顶高压设备上,以镀钛金刚石为原料,镍基合金为烧结助剂,采用熔渗法成功制备了金刚石聚晶（PCD）,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）等测试方法,研究了不同烧结压力和温度对镀钛金刚石聚晶组织形貌的影响,与普通金刚石聚晶进行了物相成分及残余应力的对比分析。实验结果表明：烧结条件为5.4-5.6GPa,1350℃-1450℃下的镀钛PCD具有较高的致密性和机械性能;镀钛PCD的衍射峰中有NiMnCo、碳化钛和TiMnC化合物。镀钛PCD相比普通的PCD表面残余应力略大。     

热稳定金刚石聚晶的制备及表征

在高温高压条件下（5.6GPa,1200℃～1480℃）,以含硼金刚石微粉为原料,镍基合金为烧结助剂,采用熔渗法成功制备了热稳定金刚石聚晶（Thermally stable PCD）。通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）,研究了烧结温度对热稳定金刚石聚晶的物相成分、微观组织形貌的影响;并与普通金刚石聚晶进行了差热（DTA）、热重（TG）的对比分析测试,结合X射线光电子能谱（XPS）测试结果给出了相应解释。实验结果表明：在压强为5.6GPa条件下,温度在1300℃～1450℃区间内,才能实现热稳定PCD的烧结;此时形成的热稳定PCD的耐热性和抗氧化性相比普通PCD均有较大幅度提高。     

Fe基粘结剂制备生长型金刚石复合片的研究

在高温高压条件下（压力为5．0～6．0GPa，温度为1300℃～1500℃），以Fe基合金为烧结溶剂，采用熔渗法制备了质地均匀的D—D结合生长型金刚石复合片（PDC）。利用扫描电镜（SEM）分别对制备的PDc酸处理前后的金刚石层以及金刚石与碳化钨基底的交界层进行了微观形貌观测。采用能谱面扫描，对PDC整体断面进行了成分面扫描分析。实验结果表明，Fe基合金粘结剂具有良好的浸润性能，初始的Fe基合金溶剂已整体均匀渗透了金刚石层和碳化钨基底层。经酸处理后的金刚石层已形成了致密的相互交错的D—D直接成键的微观网状烧结整体。     

聚晶金刚石石墨化温度的研究

通过对PCD复合片中聚晶金刚石层加热前后的XRD图谱,以及在不同气氛环境下的DTA-TG分析,对聚晶金刚石的石墨化温度以及在加热过程中PCD的氧化和石墨化是否同时发生的问题进行了研究。结果表明:(1)聚晶金刚石在加热过程中,同时发生氧化还原反应,即氧化和石墨化同时进行;(2)随着加热温度的升高,聚晶金刚石石墨化程度增加;(3)聚晶金刚石的石墨化温度为960℃。     

纳米金刚石复合镀钢领的制备与工艺优化

为探讨纳米复合镀层钢领的表面粗糙度、显微硬度、磨损率和成纱毛羽及断头率的影响,制备了纳米金刚石复合镀钢领。运用纳米金刚石复合镀技术制备四层纳米复合镀钢领,选择制备过程中纳米金刚石含量、施镀温度和PH值等3项主要工艺参数,进行了3因素3水平正交试验。结果表明：较优的制备工艺为纳米金刚石含量20g/L、温度85℃、pH值5.0。认为,镀前预处理工艺对钢领电镀质量有着重要影响,通过正交试验可获得较优的制备工艺参数,制备出表面光洁度好、硬度高、磨损量小,成纱质量较优、使用寿命明显延长的的纳米复合镀钢领。     

单晶金刚石刀具材料

单晶金刚石与PCD（或PCD/CC）以及PCD（或PCD/CC）与CVD金刚石之间能很好地相互补充,也存在着一些相互交叉的应用领域。     

金刚石／铝复合材料影响因素研究

采用无压浸渗法制备了金刚石／铝复合材料。结果表明，复合材料组织致密，颗粒分布均匀。文章介绍了浸渗温度、粒径、体积分数对复合材料热导率的影响。说明了最佳浸渗温度为800℃，热导率随金刚石颗粒粒径增大而增加，随体积分数的增加而增加。     

关于合成金刚石复合片的几点思考

针对金刚石复合片制备过程中的组装模式、金刚石微粉性能和组成、合成工艺等方面存在的问题进行了分析,并提出一些改进意见,以期为国内金刚石复合片的发展提供参考。     

SiC涂层对金刚石刀头性能的影响

探索了在金刚石表面镀覆SiC涂层的工艺方法,并以机械合金化铁合金粉末为基体,采用热压烧结工艺制备了长条形金刚石刀头,测试分析了刀头的硬度、抗弯强度和微观组织。结果表明：用金刚石＋Si＋I2混合粉末（工艺A）、或金刚石＋聚碳硅烷（PCS）溶液（工艺B）于1000℃～1200℃真空反应,均能在金刚石表面制备出SiC涂层;在基体中添加Zn、Sn等低熔点元素,会降低刀头的硬度和强度;而添加少量B4C,可以起弥散强化的作用;对金刚石先镀Ti、再镀SiC,可使刀头的硬度和强度进一步提高,最高硬度为HRB118,抗弯强度为543MPa。     

不同晶形粗颗粒（0．8mm）金刚石单晶的高温高压合成

优质粗颗粒金刚石单晶（尺寸达0．8mm）在制备金刚石工具方面具有重要的应用,其合成条件相对于普通工业金刚石单晶更为苛刻。文章介绍了在具有高精密化控制系统的国产SPD6×1670T型六面顶压机上进行优质粗颗粒金刚石单晶的合成研究。通过采用先进的旁热式组装和粉末触媒技术,并优化了合成工艺,在高温高压条件下（5．4GPa,1300℃～1435℃）成功合成出尺寸为0．8mm（20目）三种不同晶形的粗颗粒金刚石单晶。     

氧离子注入对金刚石薄膜微结构和力学性能的影响

采用扫描电镜（SEM）、Raman光谱和纳米压痕法研究了氧离子注入对低硼掺杂金刚石薄膜微结构和力学性能的影响。结果表明,薄膜中注入较高剂量的氧离子并退火后,晶粒尺寸减小。氧离子注入导致薄膜中金刚石含量减小;1000℃退火后,薄膜中金刚石含量增加为99．8％。氧离子注入后,薄膜中的内应力由拉应力转变为压应力;退火后,薄膜内应力再转变为柱应力。氧离子注入后的金刚石薄膜的硬度较注入前的薄膜硬度有所降低,但其硬度仍然大于40GPa并具有良好的弹性恢复率。薄膜的力学性能与薄膜中的金刚石含量、晶粒尺寸和应力值有直接关系。     

金刚石产业链投资分析报告

产业链简介：金刚石产业链自上而下分别为石墨、单晶、微粉、聚晶复合片、金刚石制品。目前，我国50％左右的单晶用于生产锯切工具。根据聚晶制品应用领域的不同，聚晶复合片又分为：石油开采用、矿山开采用、刀具用、拉丝模坯。金刚石制品分为单晶制品（磨具、锯切工具）、聚晶制品（地质钻头、刀具、拉丝模）。     

圆柱形衬底金刚石涂层的制备与表征研究

采用偏压增强热丝化学气相沉积法（BE—HFCVD）,以WC—Co硬质合金圆柱体为衬底沉积金刚石薄膜。研究了提高金刚石薄膜形核密度和涂层附着力的新型复合衬底预处理方法,研究结果表明。采用新型复合衬底预处理工艺后,衬底表面凸凹不平,粗糙度达到366nm,相比未采用预处理工艺的表面粗糙度94．5nm,可以大大提高金刚石形核密度,并且处理后钻的成分含量从6％减低到0．4％,在很大程度上提高了金刚石涂层与衬底之间的附着强度。研究结果还表明制备的金刚石涂层均匀且具有较好的表面质量。     

纳米金刚石复合镀钢领的制备及工艺优化

为探讨纳米复合镀钢领的表面粗糙度、显微硬度、磨损率和对成纱毛羽及断头率的影响,制备了纳米金刚石复合镀钢领。运用复合镀技术对普通钢领表面进行处理,选择制备过程中纳米金刚石含量、施镀温度和pH值3个主要工艺参数,进行了正交试验。结果表明:较优的制备工艺为:纳米金刚石含量20 g/L、温度85℃、pH值5.0;制备的钢领表面粗糙度为0.18μm,显微硬度为635.8 HV,磨损量为1.4%,成纱毛羽指数为2.18,断头率为3根/(千锭·h)。     

纳米金刚石-立方相氮化硅烧结体的高温高压制备与表征

采用直接相变的方法制备出了纳米金刚石-立方相氮化硅的烧结体。将石墨与六方相氮化硅的混合粉末经氮气保护球磨26小时后,在约18 GPa、2000℃的压力/温度条件下进行烧结。对烧结产物的X射线衍射分析和扫描电镜分析表明,烧结体中的石墨和六方相氮化硅全部转变成纳米金刚石和纳米立方相氮化硅。烧结体的硬度测试结果显示其平均维氏硬度约为39 GPa。     

优质毫米级粗颗粒金刚石单晶的高温高压合成

粗颗粒工业金刚石的合成与普通工业金刚石相比,需要较长的生长时间,而且其合成条件相对于普通工业金刚石单晶更为苛刻。文章总结了在具有高精密化控制系统的国产SPD6×1670T型六面顶压机上进行的优质粗颗粒金刚石单晶的合成研究。在粉末触媒合成金刚石工艺的基础上,提高了压力和温度控制系统的精密化程度,引入了旁热式组装,改良了合成工艺,通过精密地控制金刚石的成核量与生长速度,以及采用最佳粒度的触媒,在高温高压条件下（～5．4GPa,～1360℃）成功合成出尺寸达到1．0mm的（18目）粗颗粒金刚石单晶,并分析了晶体的形貌和表面特征。     

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。     

我国纳米金刚石复合涂层实现了产业化

由上海交通大学承担的863纳米材料专项课题“纳米金刚石复合涂层的应用与产业化”超额完成了合同规定的指标并实现产品的产业化。该课题采用化学气相沉积法（CVD）,在硬质合金拉拔模具内孔和其他耐磨器件表面涂覆纳米金刚石复合涂层,研究得到了制备纳米金刚石涂层的成熟工艺,完成了纳米涂层结构和性能检测工作,利用纳米金刚石复合涂层技术研究开发出各种涂层拉拔模具和耐磨器件产品,解决了涂层附着力、均匀涂覆和涂层表面光洁度等关键技术问题,产品技术性能达到了国际先进水平,已经广泛应用于电力、通讯、建材、机械加工等行业所需的拉拔模具和耐磨器件,具有广阔的市场应用前景。     

当前金刚石工具制作中的几个热点技术

在金刚石工具制作中，为达到胎体对金刚石的化学键接（包镶），采用了各种使金刚石表面金属化的技术。从试验观察来看，国内的金刚石表面预金属化技术还达不到这一目的。高温钎焊即使可实现化学键接，但目前因其难以实现工作层中金属石的新老奖学金替，还不适用于制作孕镶工具。激光焊是把孕镶刀头与钢基体联结起来的最佳技术。对于焊接设备中的核心部伯-激光发生器的性能，最为重要和需关注的应是光斑功率密度（要达到10^6W/cm^2)以及工作气体的耗量和运动部件的寿命。粉末制粒是实现容积式计量的基础，但只有制粒产品有好的圆度和粒径一致性时才能取得预想的效果。     

激光诱导合成金刚石的机理

文章对激光诱导合成金刚石的机理进行了多方面的较深入的探索。首次估算了石墨直接转化金刚石所必须越过的势垒值为8.565×104J.m o-l 1。说明了宏观高压并非是这一转化的必要条件。对于激光诱导合成金刚石,其激光源的功率密度不应低于2.534×105W.cm-2。提出并计算了有利于激光诱导合成金刚石的若干因素:靶前激光维持爆轰波的压力可达几个GPa数量级;粒径为4nm的石墨微粒,其晶体本身表面高压可达3.32GPa;石墨被加热后,其晶体自身的热压力可达几百M Pa;晶体表面原子振幅远大于体内,其动能可达1.6×1-0 19J;被激光照射时,石墨原子的平均振幅大到常温时的8倍以上。用细微石墨颗粒作原料更易于合成金刚石。将宏观的热力学理论与微观的物质结构及相变的微观机理结合起来,能较好地阐明该相变机理。