聚晶金刚石的制备与性能研究
发布时间：2022-02-21 02:06
聚晶金刚石是一种具有高硬度和高耐磨性的多晶材料,现已广泛应用于工业、地质、航空和国防等领域。通过改进其合成方法,有望进一步提高其品质。本文借助高压高温技术以Fe70Ni30触媒和金刚石微粉为原料,在5.7 GPa、13601485℃范围内合成出聚晶金刚石。研究发现,在相对高温的条件下,晶粒表面溶解量较大。随着压强的降低,合成温度区间变小,当压强5.4 GPa时,合成温度为13551370℃。此条件下合成的聚晶金刚石在硬度、致密性和磨耗比等属性上都有所提升。本文创新性的采用粉末与片状触媒协同掺杂的合成方法,成功合成了优质聚晶金刚石,并且实现了聚晶层增厚的效果,同时熔渗均匀性也有所提升。
【文章来源】：牡丹江师范学院黑龙江省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 金刚石的分类结构和性质
1.1.1 金刚石的分类
1.1.2 金刚石的结构和性质
1.2 聚晶金刚石的人工合成
1.2.1 聚晶金刚石的合成简史
1.2.2 聚晶金刚石的合成方法
1.2.3 聚晶金刚石类型
1.2.4 聚晶金刚石特性及应用
1.3 选题的研究意义及主要内容
1.3.1 研究意义
1.3.2 研究主要内容
第2章 高压高温技术及表征方法
2.1 引言
2.2 高压高温设备
2.2.1 高压高温设备种类
2.2.2 铰链式六面顶压机结构
2.2.3 压强控制系统
2.2.4 温度控制系统
2.3 核心腔体压强温度定标与传压介质
2.3.1 压强定标
2.3.2 温度定标
2.3.3 腔体传压介质材料
2.4 实验表征方法
2.4.1 硬度表征
2.4.2 扫描电子显微镜表征
2.4.3 磨耗比表征
2.4.4 X射线衍射表征
2.5 本章小结
第3章 聚晶金刚石生长的溶剂理论及制备工艺
3.1 引言
3.2 金刚石聚晶生长的溶剂理论
3.2.1 石墨与金刚石纯碳素体系相平衡
3.2.2 石墨与金刚石在溶剂-碳素体系相平衡
3.2.3 聚晶金刚石生长驱动力
3.3 聚晶金刚石生长的V型区
3.4 聚晶金刚石制备工艺
3.4.1 实验原料的准备
3.4.2 旁热式传压复合块组装工艺
3.4.3 高压高温合成工艺
3.5 本章小结
第4章 触媒及金刚石粒度对聚晶金刚石性能的影响
4.1 引言
4.2 触媒掺杂形式对聚晶金刚石的影响
4.2.1 片状触媒合成聚晶金刚石
4.2.2 粉状触媒合成聚晶金刚石
4.2.3 粉末与片状触媒混合合成聚晶金刚石
4.3 金刚石粒度对聚晶金刚石的影响
4.4 本章小结
第5章 聚晶金刚石高压高温制备
5.1 引言
5.2 合成条件对聚晶金刚石性能影响
5.2.1 合成时间对聚晶金刚石影响
5.2.2 合成温度对聚晶金刚石影响
5.2.3 合成压强对聚晶金刚石影响
5.3 聚晶金刚石生长区间
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米金刚石聚晶的合成与性能综述[J]. 唐虎,王明智,康宁,贾光,焦晓晨,缑慧阳. 金刚石与磨料磨具工程. 2018(01)
[2]金刚石半导体材料和器件的研究现状[J]. 陈亚男,张烨,郁万成,龚猛,杨霏,刘瑞,王嘉铭,李玲,金鹏,王占国. 微纳电子技术. 2017(04)
[3]脱钴对聚晶金刚石热稳定性能的影响[J]. 范萍,薛屺,易诚,董朋朋,蓝红. 材料科学与工程学报. 2017(01)
[4]聚晶金刚石复合片[J]. 贾成厂,李尚劼. 金属世界. 2016(03)
[5]基于聚晶金刚石刀具的应用探讨[J]. 王绍昆. 科技风. 2015(06)
[6]Effects of FeNi-phosphorus-carbon system on crystal growth of diamond under high pressure and high temperature conditions[J]. 胡美华,毕宁,李尚升,宿太超,周爱国,胡强,贾晓鹏,马红安. Chinese Physics B. 2015(03)
[7]不同铁基合金助剂熔渗法制备PDC及其烧结形貌[J]. 贾洪声,鲁铭,马根龙,鄂元龙,徐仕翀,李海波,贾晓鹏,马红安,郑友进. 超硬材料工程. 2014(04)
[8]不同类型宝石级金刚石生长过程中石墨的不同析出形式[J]. 李尚升,宋东亮,刘书强,王生艳,宿太超,胡美华,胡强,马红安,贾晓鹏. 人工晶体学报. 2014(06)
[9]聚晶金刚石复合体的发展现状与展望[J]. 林双平,郑梅,李春元,裴悦凯,张子琛,张岩. 超硬材料工程. 2013(05)
[10]试论我国人造金刚石工业的现状与未来[J]. 程敏. 企业技术开发. 2012(26)
博士论文
[1]铁基金属触媒物相在金刚石合成中的作用机理研究[D]. 田彬.山东大学 2010
本文编号：3636274
【文章来源】：牡丹江师范学院黑龙江省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 金刚石的分类结构和性质
1.1.1 金刚石的分类
1.1.2 金刚石的结构和性质
1.2 聚晶金刚石的人工合成
1.2.1 聚晶金刚石的合成简史
1.2.2 聚晶金刚石的合成方法
1.2.3 聚晶金刚石类型
1.2.4 聚晶金刚石特性及应用
1.3 选题的研究意义及主要内容
1.3.1 研究意义
1.3.2 研究主要内容
第2章 高压高温技术及表征方法
2.1 引言
2.2 高压高温设备
2.2.1 高压高温设备种类
2.2.2 铰链式六面顶压机结构
2.2.3 压强控制系统
2.2.4 温度控制系统
2.3 核心腔体压强温度定标与传压介质
2.3.1 压强定标
2.3.2 温度定标
2.3.3 腔体传压介质材料
2.4 实验表征方法
2.4.1 硬度表征
2.4.2 扫描电子显微镜表征
2.4.3 磨耗比表征
2.4.4 X射线衍射表征
2.5 本章小结
第3章 聚晶金刚石生长的溶剂理论及制备工艺
3.1 引言
3.2 金刚石聚晶生长的溶剂理论
3.2.1 石墨与金刚石纯碳素体系相平衡
3.2.2 石墨与金刚石在溶剂-碳素体系相平衡
3.2.3 聚晶金刚石生长驱动力
3.3 聚晶金刚石生长的V型区
3.4 聚晶金刚石制备工艺
3.4.1 实验原料的准备
3.4.2 旁热式传压复合块组装工艺
3.4.3 高压高温合成工艺
3.5 本章小结
第4章 触媒及金刚石粒度对聚晶金刚石性能的影响
4.1 引言
4.2 触媒掺杂形式对聚晶金刚石的影响
4.2.1 片状触媒合成聚晶金刚石
4.2.2 粉状触媒合成聚晶金刚石
4.2.3 粉末与片状触媒混合合成聚晶金刚石
4.3 金刚石粒度对聚晶金刚石的影响
4.4 本章小结
第5章 聚晶金刚石高压高温制备
5.1 引言
5.2 合成条件对聚晶金刚石性能影响
5.2.1 合成时间对聚晶金刚石影响
5.2.2 合成温度对聚晶金刚石影响
5.2.3 合成压强对聚晶金刚石影响
5.3 聚晶金刚石生长区间
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米金刚石聚晶的合成与性能综述[J]. 唐虎,王明智,康宁,贾光,焦晓晨,缑慧阳. 金刚石与磨料磨具工程. 2018(01)
[2]金刚石半导体材料和器件的研究现状[J]. 陈亚男,张烨,郁万成,龚猛,杨霏,刘瑞,王嘉铭,李玲,金鹏,王占国. 微纳电子技术. 2017(04)
[3]脱钴对聚晶金刚石热稳定性能的影响[J]. 范萍,薛屺,易诚,董朋朋,蓝红. 材料科学与工程学报. 2017(01)
[4]聚晶金刚石复合片[J]. 贾成厂,李尚劼. 金属世界. 2016(03)
[5]基于聚晶金刚石刀具的应用探讨[J]. 王绍昆. 科技风. 2015(06)
[6]Effects of FeNi-phosphorus-carbon system on crystal growth of diamond under high pressure and high temperature conditions[J]. 胡美华,毕宁,李尚升,宿太超,周爱国,胡强,贾晓鹏,马红安. Chinese Physics B. 2015(03)
[7]不同铁基合金助剂熔渗法制备PDC及其烧结形貌[J]. 贾洪声,鲁铭,马根龙,鄂元龙,徐仕翀,李海波,贾晓鹏,马红安,郑友进. 超硬材料工程. 2014(04)
[8]不同类型宝石级金刚石生长过程中石墨的不同析出形式[J]. 李尚升,宋东亮,刘书强,王生艳,宿太超,胡美华,胡强,马红安,贾晓鹏. 人工晶体学报. 2014(06)
[9]聚晶金刚石复合体的发展现状与展望[J]. 林双平,郑梅,李春元,裴悦凯,张子琛,张岩. 超硬材料工程. 2013(05)
[10]试论我国人造金刚石工业的现状与未来[J]. 程敏. 企业技术开发. 2012(26)
博士论文
[1]铁基金属触媒物相在金刚石合成中的作用机理研究[D]. 田彬.山东大学 2010
本文编号：3636274
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3636274.html
