人造金刚石磁性的研究

人造金钢石的合成,以碳素为原料,合金为触媒。其晶体内部往往含有一定数量的触媒合金包裹体,使得人造金刚石具有磁性,亦导致其他物理、化学性能发生变化。研究结果表明,人造金刚石的磁性属铁磁性,其磁性强弱与混入晶体内部杂质元素的种类、含量紧密相关,与抗压强度、晶形完整中和粒度等均有一定关系。因此,人造金刚石的磁性是质量鉴定、产品分级及其合理应用的重要依据。     

碳加镍锰钴粉末触媒体系中B杂质对金刚石最低成核压力的影响

本文以国产JHY-Ⅲ型六面顶压机为合成设备,以Ni70Mn25Co5粉末触媒作为合成触媒,高纯鳞片石墨粉末做碳源,在合成压力4.6GPa到5.3GPa之间,合成温度1100℃到1200℃之间,合成时间300s的条件下合成金刚石样品。结果表明样品中随着硼含量的增加,金刚石的最低成核压力先降低,当添加0.75%时降至最低,然后随着硼含量的增加最低成核压力又开始升高;同时考察了不同压力、温度值对金刚石样品的影响规律,结果表明在相同的B掺杂比下随着合成压力的提高,合成腔体内金刚石的成核数增加,但晶形完整率下降,并且合成压力对含硼金刚石的颜色影响不大而合成温度是影响晶体中硼含量的主要因素。最后本文还考察了合成金刚石中包裹体的分布规律,证明了硼杂质进入金刚石时可能有着明显的生长区域的选择性这一重要规律。     

Fe-Ni-C粉末触媒体系金刚石的合成与表征

利用FeNi粉末触媒在六面顶压机上进行工业金刚石单晶的合成与表征. 结果表明: 在Fe-Ni-C体系合成了优质的六面体、 六-八面体及八面体金刚石单晶; 金刚石{111}晶面的生长属于二维层状生长机制; 金刚石中的包裹体主要由FeNi合金组成.     

不同成岩条件下油气充注对碳酸盐岩成岩作用的影响

设计不同温度、油水比及不同油品的人工合成方解石烃类包裹体试验,对合成烃类包裹体的岩相学特征、均一温度、荧光测试结果进行分析,讨论油水比、温度及油品性质等因素对方解石成岩作用的影响.试验表明:油气条件下方解石晶体能够继续生长捕获烃类包裹体,但受到了一定抑制,抑制作用随着含油饱和度增高而增强;油气可能会完全终止矿物的生长,但边界条件还有待于进一步确定;温度可能会引起储层成岩环境酸碱度的变化,对方解石生长产生不同影响;轻质油对方解石晶体生长的抑制作用要相对大于重质油的.     

储层石英生长影响因素的实验证据

设计不同盐度、不同油水比及不同油品的人工合成石英烃类包裹体的实验,考察不同成岩条件下油气充注对石英生长的影响,对合成烃类包裹体的岩相学特征、均一温度、荧光测试结果进行分析,讨论油水比、油品性质、盐度等因素对石英生长的影响.结果表明:含油气条件下石英晶体能够继续生长从而捕获烃类包裹体,但是也受到了一定抑制,抑制作用随着含油饱和度增高而增强;油气可能会完全终止矿物的生长,但边界条件还有待于进一步确定;较高的盐度促进了石英包裹体的形成,轻质油对石英晶体生长的抑制作用要相对大于重质油的抑制作用.     

Fe-Si-C体系合成金刚石的生长特性

研究高温高压下掺Si合成金刚石, 并与Fe-C体系合成的金刚石进行比较. 实验结果表明, 体系中掺入Si, 合成的晶体颜色比Fe-C体系合成的晶体颜色浅, 在相同的合成时间内, Fe-Si-C体系合成金刚石的粒度比Fe-C体系合成金刚石的粒度小; 通过X射线衍射(XRD)可见, 该体系产生FeSi和Fe₃C两种新物质.      

锆英石基陶瓷颜料的合成机理

对锆英石颜料合成机理的研究成果进行了总结。固溶体型锆英石颜料是在ＺｒＯ２和ＳｉＯ２合成为ＺｒＳｉＯ４的过程中Ｖ４＋、Ｐｒ４＋等着色离子固溶于ＺｒＳｉＯ４的晶格而形成;包裹型锆英石颜料是由合成的锆英石晶体将Ｆｅ２Ｏ３等着色剂包裹于其内部而形成。矿化剂的主要作用是通过氟化物的气化迁移而降低ＺｒＳｉＯ４晶体合成的温度,还可提高着色离子在固溶体型锆英石颜料中的固溶量。包裹型锆英石颜料的呈色性能取决于锆英石晶体对着色剂的包裹率。     

合成参数对PDC残余应力的影响及其表征

通过微区拉曼光谱(micro-Raman spectroscopy)及X射线衍射仪(XRD)考查了金刚石复合片(PDC)中聚晶层(PCD)的应力分布特征,研究了不同合成参数(金刚石粒径、温度、粘结剂配比)对PCD层残余应力的影响.结果表明:(1)PCD层表面应力值随着初始金刚石粒径的增大而增大;(2)在合成的温度区间内,PDC残余应力随着烧结温度的升高而增大;(3)PDC残余应力随着粘结剂含量增多先降低后升高,在合适的金属粘结剂含量下具有较低的应力值.由此,通过控制合成参数能有效地降低PDC的宏观残余应力.     

高温高压下Fe-Ni-C-B系合成Ⅱb型金刚石单晶

提出了一种在高温高压下利用粉末冶金方法制备的Fe-Ni-C-B系触媒合金生长Ⅱb型金刚石的新方法. 由于硼元素的存在,Ⅱb型金刚石生长所需的温度和压力条件均高于普通的Ⅰb型金刚石,并且合成出的金刚石单晶粒度较粗,晶形稍差,表面结构比较复杂. 通过晶体的颜色、X射线衍射以及Raman光谱可以初步断定合成出的金刚石晶体中确实含有硼元素. 以金刚石在不同温度下的静压强度和冲击韧性以及差热分析和热重分析的结果来表征金刚石的热稳定性. 实验发现,由于硼元素的进入使得Ⅱb型金刚石单晶的热稳定性与采用同种方法合成出的Ⅰb型金刚石相比有了较大程度的提高. 采用自制的夹具通过检测金刚石的电阻温度特性,初步确定了在Fe-Ni-C-B系中生长的Ⅱb型金刚石具有半导体特性. 大量的实验数据充分说明,采用这种方法生产Ⅱb型金刚石具有成本低廉、操作简单、产品质量稳定等优点,具有极高的工业化推广应用的价值.     

铁基粉末触媒合成金刚石

本文利用六种铁基粉末触媒（FeNiNa,n=0,1,2,3,d,5X。代表Fe在触媒中的含量,Xn〉xn-1）在国产六面顶压机上进行了金刚石单晶的合成实验,研究了高温高压条件下（～6GPa,～1600℃）,铁基粉末触媒随铁含量的改变,石墨碳—铁基触媒体系合成金刚石条件的变化规律以及金刚石单晶的生长特性,利用穆斯堡尔谱对金刚石中铁元素形成的包裹体进行了检测．结果表明,随着铁基粉末触媒中铁含量的增加,合成金刚石的压力和温度条件逐渐增高,金刚石生长的“V形区”上移,同时得出了铁基粉末触媒适合高温区（110）和（111）面生长以及金刚石中铁元素以FeNi和FeyC形式存在的结论．     

Effects of carbon diffusing field in alloy solvent on the growth of tower-shape diamond single crystal

High-quality type-Ib tower-shape diamond single crystals were synthesized in cubic anvil high pressure apparatus (SPD-6×1200) at 5.4 GPa and 1250-1450°C. The (100) face of seed crystal was used as the growth face, and FeNiMnCo alloy was used as the solvent/catalyst. Two kinds of carbon diffusing fields (type-B and type-G) were simulated by finite element method (FEM). Using the two kinds of carbon diffusing fields, many diamond single crystals were synthesized. The effects of carbon diffusing fields on the ...     

Study on growth of coarse grains of diamond with high quality under HPHT

The growth of coarse grains of diamond was observed with graphite as carbon source and Fe₈₀Ni₂₀ alloy powder as catalyst at HPHT in a China-type SPD 6×1670T cubic high-pressure apparatus with highly exact control system. To synthesize coarse grains of diamond crystal with high quality, advanced indirect heat assembly, powder catalyst technology and catalyst with optimal granularity were used. Especially the nucleation of diamond and the growth rate were strictly controlled by the optimized synthesis craft. At last, diamond crystals (about 0.85 mm) in the perfect hex-octahedron shape were successfully synthesized at ~5.4 GPa and ~1360℃ in 60 min. The characteristic of crystal growth with powder catalyst technology under HPHT was discussed. The results and techniques might be useful for production of coarse grains of diamond.     

触媒对人造金刚石组织及性能的影响

本文研究了触媒对合成金刚石的组织及性能的影响。结果表明:触媒晶粒细小均匀,夹杂物较多时,有利于金刚石的形核,获得的细小金刚石较多,单次产量较高,但完整晶形所占比例较少,单颗粒抗压强度较低。而当触媒晶粒较粗大,为变形晶粒,夹杂物数量较少时,则得到与上述相反的结果。     

Effect of additive boron on type-Ib gem diamond single crystals synthesized under HPHT

The boron-doped type-Ib gem diamond crystals were synthesized successfully by adding amorphous boron into a system of graphite and Kovar catalyst under high pressure and high temperature (HPHT).The effect of additive boron on type-Ib gem diamond was extensively studied including the growth characteristic,morphology and nitrogen concentration.The synthesized boron-doped type-Ib gem diamond crystals were characterized by optical microscope (OM),scanning electron microscope (SEM) and infrared spectrometer (IR)...     

人工合成金刚石技术比较

静压法是当前工业合成金刚石的主要的合成手段，合成工业用金刚石主要采用静压法中的静压触媒法，合成宝石级金刚石主要采用静压晶种触媒法生产，通过静压法中的直接变换法，纯净的多晶石墨棒可以在短时间内转化为多晶金刚石，二十世纪八十年代还出现了一种在低压下生长金刚石的新方法——化学气相沉积法(CVD)，目前只能用于制备金刚石薄膜，本文通过总结比较各种金刚石合成技术，提出了利用激光控制金刚石生长的设想，使用这种方法将提高金刚石的质量，     

电镀晶种法合成金刚石单晶实验研究

目的寻求一种合成金刚石大单晶的有效方法。方法采用在金刚石单晶上面电镀一层金属镍膜作为触媒,镀有镍膜的金刚石晶种被规则地放在石墨片上预先刻好的洞中,每两个洞之间保持相等的间距,然后与其他石墨片交替组装在高温高压下进行实验合成。结果实验结果表明,在合成压力、温度和时间分别~5.8 GPa、~1 460℃和14 min的条件下,合成后的单晶尺寸约是原晶种的3倍。与传统的合成工艺相比较,合成后的金刚石单晶具有较好的形貌与质量。结论采用电镀晶种法合成对高品级金刚石大单晶的合成具有一定参考意义。     

丙酮对金刚石膜生长速率的影响

采用灯丝热解化学气相沉积方法，在不同的碳源气体气氛中合成金刚石薄膜，并研究不同工艺条件下的金刚石膜生长速率．结果表明，在较低的灯丝分解气体温度和较近的灯丝与衬底距离条件下，以丙酮为碳源气体合成的金刚石膜具有较高的生长速率和较好的质量．     

CVD金刚石薄膜的织构与显微组织研究

对直流电弧等离子喷射化学气相沉积法(CVD)制备的自支撑金刚石薄膜,用X射线衍射测量了薄膜织构,并用扫描电镜观察了薄膜显微组织。发现金刚石薄膜的织构为{110}、{111}、{112}和{221}等纤维织构。实验结果表明,金刚石薄膜比较致密并且晶形比较完整,不同生长因子对应不同立方体-八面体几何形状。分析和讨论了金刚石薄膜的制备工艺参数如衬底温度和甲烷浓度对其织构和显微组织产生的影响。