纳米金刚石的熔点和德拜特征温度

报道了炸药爆轰法制备的纳米金刚石的熔点及德拜特征温度。根据纳米金刚石的Ｘ射线衍射强度，计算得出了其德拜特征温度为４１１．７Ｋ，比高温高压俣成大颗粒金刚石单晶的德拜特征温度（２２００Ｋ）低了５倍多，且其原子晶格振动的振幅比高温高压合成大颗粒金刚石单晶原子的振幅增大了４．３７倍，用Ｌｉｎｄｌｍａｎ公式计算出纳米金刚石的熔点为２０７０Ｋ，约为高温高压合成出大颗粒金刚石单晶熔点（４４００Ｋ）的一半。     

大颗粒硼皮金刚石聚晶的研制

本文利用一般生产的黄金刚石单晶作原料,或采取表面加硼处理,或在粘结剂中掺少量硼,使金刚石单晶表面蒙上硼原子层,同时强化粘结剂,在高温高压下进行了硼皮金刚石聚晶的研制,具有悬挂键的金刚石单晶表面,由于微量硼原子的引入,可能产生重构,从而可能改善聚晶的性能。实验结果表明,在高温高压下聚合成的这种大颗粒硼皮金刚石聚晶体的耐热性和磨耗比都大大提高,并且赶上了以含硼黑金刚石单晶为原料合成的大颗粒含硼黑金刚石聚晶,用它们做成的石油取心钻头,效果良好,初步的实验,取得了预期的效果。     

金刚石/铝复合材料的界面结构

研究了高体积分数(60%)单晶金刚石/铝复合材料的界面区域的微结构和形貌.为了得到这种高导热性能的复合材料,在合成中使用了无压金属浸渗技术.该铝基复合材料由铝-硅-镁合金和金刚石单晶颗粒组成,其化学和热性质由其界面特征决定.在复合材料的断裂面上,我们发现金刚石和铝优先和金刚石的(100)晶面结合.大部分铝-金刚石界面清晰,然而有一些铝和金刚石中间区域存在明显的50~200nm厚的化合物层,这是在中间形成了碳化铝(Al4C3).     

湖南沅水砂矿金刚石类型、形貌学特征及其对形成过程的指示

天然金刚石的形貌一定程度上可以反映金刚石形成时深部源区地球化学环境及物理化学条件,砂矿金刚石则会因为二次搬运、沉积等环境改变而形成叠加的形貌特征,依据其蚀像形貌,可以探索金刚石在地壳表面存留的时间及其经历的搬运过程。对湖南现代河流小颗粒砂矿金刚石样品晶体形态、表面微形貌及类型进行了分析对比。结果显示,湖南砂矿金刚石表面蚀像形态丰富且清晰,金刚石在经历地表沉积搬运后表面特征仍保留较好,表明其地壳的存留及搬运时间较短。部分样品(111)面呈现复三角形形状,晶面出现较多三角形和少数六边形蚀像,反映其寄主岩石岩浆喷发时相对富H_2O流体。结合扬子克拉通已发现含金刚石微粒钾镁煌斑岩的事实,推测湖南砂矿金刚石原生矿寄主岩石更大可能是类似钾镁煌斑岩的岩石。结合湖南砂矿金刚石晶体形貌、包裹体等方面特征与西澳金刚石存在相似性、Rodinia超大陆裂解前与扬子克拉通之间存在的联系等,暗示至少部分湖南砂矿金刚石的来源和西澳金刚石的源区具有内在联系,其最早的形成时间应该不早于古元古代,更大可能和新元古代板块聚合过程有关。     

“单含硼”和“双含硼”黑金刚石合成的比较

我们将样品按两种不同的原料匹配方式(含硼触媒合金与不含硼石墨,简称“单含硼”;含硼触媒合金与含硼石墨,简称“双含硼”),分半对称地组装在同一高温高压反应腔中,研究了硼不同的含量和原子分布情况对高温高压合成含硼黑金刚石的影响。实验结果表明,“双含硼”方式得到的金刚石与“单含硼”相比不仅平均单产高,而且粗颗粒度比也高;硼原子可以增加金刚石单晶体的长大速度,因此可能缩短大颗粒单晶的合成时间,在高温范围内,“双含硼”方式得到的金刚石单晶有着增强抗氧化性能的趋势。     

飞秒激光对单晶金刚石刀具表面的加工

刀具切削是典型的力热耦合摩擦过程,易产生大量的热量,同时切削屑也会对刀具表面产生一定的损伤。运用飞秒激光对单晶金刚石刀具表面进行加工,表面微纳结构可以存储一定的切削液,增大刀具表面同切削面的接触面,减小摩擦力,提高散热能力,有效延长金刚石刀具的寿命。同时飞秒激光加工技术具有较高的加工效率,操作简便,因此能够在单晶金刚石刀具的工具中得到广泛应用。该文在这一基础上,就飞秒激光对单晶金刚石刀具表面加工展开简要的论述与探讨。     

TJ-1模拟月壤颗粒几何特性

颗粒几何特性是颗粒材料的一个重要物理性质,是决定颗粒材料力学性质的一个重要因素.针对软着陆模型试验所用的TJ-1模拟月壤颗粒进行了体视显微镜扫描,获取数字图像后用图形处理软件对各粒径组的颗粒进行了几何特性各指标参数的量化统计,获得了模拟月壤颗粒在延伸度、圆度和凹凸度等的具体数值,为进一步研究TJ-1模拟月壤物理力学性质与颗粒几何特性的关系提供了相关试验数据.试验结果表明:TJ-1模拟月壤颗粒具有棱角、钩角、锯齿等不规则结构,表面相对凹凸,大粒径颗粒具有明显的蜂窝状气孔结构;颗粒形状各异,主要形状有长条状、类三角形和类四边形.最后对TJ-1模拟月壤颗粒和真实月壤颗粒在几何特性方面进行了对比分析.     

热丝化学气相法合成金刚石的温度场仿真及试验

为了对热丝化学气相法沉积金刚石薄膜的工艺进行优化,提出了以有限元法模拟金刚石薄膜沉积系统三维温度场的新方法.在有限元仿真中,分析了温度场中热丝温度、直径、热丝排布、热丝与衬底距离等参数对衬底温度及均匀性的影响.在此基础上,通过热丝化学气相法沉积金刚石薄膜和生长单晶金刚石颗粒的试验验证了仿真结果的正确性.实验和仿真结果一致表明,热丝排布以及热丝与衬底间距离是影响金刚石薄膜沉积温度场的主要因素.     

模拟月壤颗粒形状特征及其对抗剪强度影响分析

为研究颗粒形状特征对抗剪强度的影响,对模拟月壤颗粒进行体视显微镜扫描拍照,并利用图形处理软件对各粒径组颗粒的形状特征进行量化统计.结果表明:模拟月壤颗粒的主要形状有圆形、类椭圆形、类三角形和类正方形等.利用PFC 3D软件中的"Clump"命令构造出不同形状的模拟月壤颗粒并通过三轴试验数值模型研究其抗剪强度指标值,模拟结果表明:颗粒形状对模拟月壤的抗剪强度指标值有着明显的影响,其中构造出的类椭圆体颗粒试样抗剪强度最大,而规则的球体颗粒试样的抗剪强度最小;当颗粒形状都是类三角体时,凹凸度越大,试样的抗剪强度指标值也越大.     

SiC单晶线锯切片及电镀锯丝制造技术的研究进展

针对碳化硅(SiC)单晶硬度高、脆性大,金刚石线锯切片时工具磨损快、切割效率低、晶片表面亚表面易出现微破碎损伤,使SiC单晶高质量切片和高性能锯丝制造技术成为关键和难点的状况,综述了SiC单晶线锯切片及电镀金刚石锯丝制造技术的研究现状,对其中存在的问题进行了概括与分析,并提出了SiC单晶金刚石线锯切片技术的未来研究方向。     

Si—Ti—B掺杂金刚石／硬质合金复合体的性能

金刚石粒度和掺杂量两因素对Si-Ti-B掺杂金刚石/硬质合金复合体的金刚石层的抗弯强度和耐磨性的综合影响,可以归结为平均自由程与机械性能的关系。在强度(或耐磨性)与平均自由程的关系曲线中,存在最大值。对于低掺杂量材料,强度随平均自由程(粘结相层厚度)的减少而降低。对于高掺杂量材料,强度随粘结相层厚度的增大而下降。Si-Ti-B掺杂烧结金刚石的耐热性高于钴粘结金刚石。     

局部区域粒子源凝聚集团粒子密度的分布

在局部区域粒子源聚集生长模型的基础上,通过对凝聚集团的生长平面进行区域划分,研究了局部区域粒子源凝聚集团在生长平面内各区域的粒子密度分布情况。结果显示:凝聚集团大多数粒子均聚集于生长平面的中心区域,越远离区域中心,粒子数越来越少;另外,越接近种粒子区域,集团的粒子在生长平面内的面密度值越大,且其最大值出现在种粒子所在的区域,而不是生长平面的中心。该结果可能有助于找到凝聚集团生长的种粒子,从而判断粒子的来源,了解凝聚物生长的历史环境。     

MPCVD金刚石薄膜形貌与晶向

以甲烷、氢气做为气源,利用微波等离子气相沉积的方法在硅片上沉积金刚石薄膜。研究了不同浓度的甲烷对金刚石薄膜形貌和晶向的影响。结果表明:当甲烷浓度为2.44%时,金刚石薄膜晶粒尺寸小,晶形较差,晶面取向以(111)、(220)面为主;甲烷浓度为0.50%时,金刚石薄膜晶粒尺寸较大,晶粒棱角分明,晶面取向以(111)面为主。     

铜基底上外延生长金刚石薄膜的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论对铜上外延生长的金刚石薄膜的几何结构及其能量特征进行了计算,计算结果表明外延生长金刚石薄膜的几何参数与体金刚石的几何参数相似(特别是(111)面);在铜多晶基体的<111>方向更有利于金刚石薄膜的外延生长.     

进料体积分数对旋流分离柱分离性能的影响

基于数值试验系统考察了进料体积分数对旋流分离柱分离性能及颗粒运动行为的影响.结果表明,随着进料体积分数的增加,各粒级在底流中的分配率降低,分离粒度增加,底流夹细现象减弱,但过高的进料体积分数则导致溢流跑粗现象.高的进料体积分数意味着旋流分离柱内颗粒聚集程度增加,随内旋流运动的颗粒量增加.在Z=-400mm平面,颗粒轴向速度随着进料体积分数的增加而增大,向底流口运动的颗粒所需要穿过的内旋流区域增大,粗颗粒被内旋流裹挟的可能性增加.随着进料体积分数的增加颗粒切向速度降低,导致颗粒受到的离心力减小,向内迁移的可能性增大,进一步增加了颗粒在内旋流区域的聚集.     

基于纳米复合材料的太赫兹滤波器研究

为了克服高阻硅片过低的太赫兹透过率和激光阈值,通过放电等离子体烧结(SPS)工艺制备了一种新型纳米复合材料,可以作为透过太赫兹波、隔离飞秒激光的高效太赫兹滤波器件.器件整体设计原理主要基于瑞利散射,粒径100nm左右的纳米颗粒可以选择性地使太赫兹波高效透过,透过率最多达90%,远超高阻硅片50%的透过率,并且可以散射掉大部分波长为800nm的高能激光.器件由太赫兹频段吸收率很低的金刚石纳米颗粒和真空球磨得到的高阻硅颗粒组成,金刚石的高熔点提高了激光阈值,疏松多孔的结构进一步减少了太赫兹波段菲涅尔反射损失,器件整体性能优异.     

Large eddy simulation of a particle—laden turbulent plane jet

Gas-solid two-phase turbulent plane jet is applied to many natural situations and in engineering systems.To predict the particle dispersion in the gas jet is of great importance in industrial applications and in the designing of engineering systems.A large eddy simulation of the two-phase plane jet eas conducted to in-vestigate the particle dispersion patterns.The particles with Stokes numbers equal to 0.0028,0.3,2.5,28(corresponding to particle diamster 1μm,10μm,30μm,100μm,respectively)in Re=11300 gas flow were strudied.The simulation results of gas phase motion agreed well with previous experimental results.And the simulation results of the solid particles motion showed that particles with different Stokes number have dif-ferent spatial dispersion;and that particles with intermediate Stokes number have the largest dispersion ratio.     

颗粒物质分选过程中的速度和角度分布的测量与研究

受颗粒体系混合熵的启发,搭建了基于面阵CCD相机的测量装置,通过金字塔分层光流算法与图像法对均值粒径分别为2.6 mm和1.25 mm的球形颗粒所组成的颗粒系统的分选过程开展了一系列测量,计算得到颗粒体系表面流动层的平均速度与倾斜角,得到如下结论：颗粒体系的总体熵可以描述颗粒分选过程中的细微变化;颗粒体系表面流动层的平均速度受倾斜角的影响,两者表现出正比例关系;在混合颗粒的运动状态为连续雪崩的转速范围内,颗粒体系的总体熵、表面流动层平均速度和倾斜角的变化趋势相一致,说明可以借助平均速度和倾斜角来辅助判断颗粒体系的分选程度。     

局部区域粒子源聚集生长的模拟研究

以DLA模型为基础,模拟研究了在二维欧几里德平面上由局部区域内产生随机运动粒子的聚集生长过程,发现对于足够大的粒子运动区域和足够远的粒子源距离,凝聚集团大体上被限制在欧氏圆形面内,圆心在粒子源对称中心和种粒子的连线上,且比种粒子更加接近粒子源;凝聚集团朝各个方向的平均生长速率虽然不同,但整体仍呈分形结构。     

Einstein—Maxwell—Dilaton黑膜解辐射的探讨

通过对Ｅｉｎｓｔｅｉｎ－Ｍａｘｗｅｌｌ－Ｄｉｌａｔｏｎ（Ｅ－Ｍ－Ｄ）黑膜解的不带电粒子热辐射,带电粒子的热辐射,Ｓｔａｒｏｂｉｎｓｋｙ－Ｕｎｒｕｈ效应和粒子在此引力场中的引力结合能探讨,得到黑膜温度为一正有限值,粒子在引力场中的坐标能量为实数,可知Ｅ－Ｍ－Ｄ黑膜解中的参数Ｎ应受到若干限制。