宫建红:对话促发展,活动提能力

我的数学课堂，幸运地得到过许多名家、前辈的帮助。陈光立老师的“学生主动参与的课堂”，仇炳生老师的“思维过程的教学”，张乃达老师的“文化背景下的思维活动”等，给了我现实的指导和深远的启迪，指引我格外关注课堂教学中的对话与活动。

含硼触媒对合成的金刚石晶体结构和热稳定性的影响

人造金刚石的热稳定性越来越受到金刚石生产者和使用者的重视,成为国际上评价金刚石内在质量和性能好坏的重要指标。本文在铁基触媒的基础上加入不同含量的硼铁粉,用静压法合成了含硼金刚石。利用光学显微镜、X射线衍射仪和差热分析仪对不同金刚石的晶形、晶体结构和抗氧化性能进行了研究,并与同样工艺条件下合成的不含硼金刚石进行对比,对某些实验现象做了讨论。实验证明,这种方法能够得到抗氧化性好的金刚石,而且生产成本低、操作方便,便于推广。

人造含硼金刚石单晶表面形貌与生长机制研究

本文借助Olympus光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对高温高压合成的含硼金刚石单晶表面形貌进行了分析。研究发现,含硼金刚石表面存在蚀坑、球形颗粒集团、平行台阶、花瓣状生长丘和三角形螺旋台阶等多种表面形貌。这些形貌与晶体内部的缺陷有关,硼原子的进入使金刚石晶体生长速度增加,位错增多,进而导致不同表面形貌的形成,螺旋位错生长是含硼金刚石的主要生长方式。

Ⅱb型金刚石单晶的制备和半导体特性研究进展

Ⅱb型金刚石由于具有极佳的半导体性能,适合于制造高性能电力电子器件,可以在更高的温度和恶劣的环境下正常工作,是一种有发展前途的高温、大功率半导体材料。本文从结构、合成方法、半导体特性和应用等方面阐述了Ⅱb型半导体金刚石的研究现状,在此基础上提出了今后的研究方向。

对Fe-Ni-B催化剂合成的金刚石中含硼包裹物的研究

本文以自制的Fe基含硼合金作催化剂,石墨片作碳源,压力和温度分别为5. 3GPa和1570K条件下,在六面顶压机上合成了0. 6mm左右的含硼金刚石晶体。利用X射线衍射仪(XRD)分析了金刚石晶体的结构,证明金刚石是六方结构的。在光学显微镜下观察了金刚石的晶形,利用透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)对金刚石晶体进行了微观分析,发现了多种含硼包裹物,包括(Fe,Ni)23 (C,B)6, (Fe,Ni)3 (C,B), (Fe,Ni)B, (Fe,Ni)2B,Ni3B,B4C等。研究了它们的化学组成与微观结构,并分析了含硼包裹物的来源与形成过程。结合金刚石的生长过程分析认为,合金触媒是金刚石中包裹物元素的主要来源,通过调整触媒的成份和含量可以控制金刚石内杂质元素的种类。硼元素在金刚石中既可以以化合物的形式存在,也可以替代碳原子存在于金刚石内。

人造金刚石金属包覆膜内γ-(FeNi)(111)与Fe_3C(004)晶面上原子匹配关系与电子密度分析

用透射电子显微镜(TEM)检测了高温高压下铁基触媒合成金刚石外的金属薄膜,发现存在大量的合金相γ-(FeNi)与高碳相Fe3C,但未发现石墨与金刚石结构.γ-(FeNi)(111)晶面与Fe3C(004)晶面上的原子有对应匹配关系.应用余氏理论(EET)计算了γ-(FeNi)/Fe3C界面的共价电子分布,发现一级近似下两晶面的平均共价电子密度(简称电子密度)连续,符合程氏理论(TFDC)提出的“相邻晶面电子密度连续”的原子边界条件.分析认为,γ-(FeNi)与Fe3C分别是金属薄膜中形成金刚石的催化相和过渡相。

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。

高温高压合成硼掺杂金刚石单晶的抗氧化性能研究

工业金刚石单晶的高温抗氧化性是决定其应用领域的重要技术指标。以石墨为碳源,Fe-Ni-B-C合金为触媒,在5.0GPa和1570K的高温高压条件下合成了硼掺杂金刚石单晶。通过测试该金刚石的热蚀率、静压强度、冲击韧性、起始氧化温度和金刚石受热后的表面形貌,研究了含硼金刚石的抗氧化性,并与常规金刚石单晶进行了对比。结果表明,硼掺杂金刚石单晶的高温抗氧化性以及静压强度和冲击韧性均明显优于常规金刚石单晶。

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。

专业学位研究生《工程伦理》课程面临的主要问题及对策探析

2018年,《工程伦理》被列为专业学位研究生的必修课程。2020年10月教育部发布了《专业学位研究生教育发展方案(2020-2025)》,提出:“到2025年,我国的专业学位研究生人数将占硕士生总规模的2/3”。重视工程硕士的伦理教育,对提升我国未来的工程质量和促进社会和谐发展都有重要意义。本文针对《工程伦理》课程的国内外发展历程和现状,提出了主要存在问题:师资不足、管理不足、案例不足和教学方法不足的问题。针对现存问题提出:统筹资源强化师资;加强评价权重促进管理;引导学生共创课堂的解决方案。为《工程伦理》课程建设提供了有益探索。

关于人造含硼金刚石晶体结构及抗氧化性的研究

人造金刚石的抗氧化性是国际上评价其性能优劣的重要指标。文章以粉末铁基触媒中掺入不同含量的供硼剂为硼源,用静压法得到含硼量不同的人造金刚石。利用光学显微镜、X射线衍射仪和差热分析仪对含硼金刚石的晶形、晶体结构和抗氧化性能进行了研究,并与同样工艺条件下得到的普通金刚石进行对比,结果证明此种合成方法能够得到抗氧化性能优异的金刚石。

人造金刚石金属包膜研究进展

对高温高压下合成金刚石形成的金属包膜的深入研究具有重要意义 ,有可能是揭示金刚石合成机理的关键问题之一。本文从成分、结构、形貌和作用等方面阐述了人造金刚石金属包膜的研究现状以及利用固体与分子经验电子理论 (EET)和改进的Thomas Fermi Dirac理论 (TFD)研究金属包膜界面问题的进展 ,在此基础上提出了今后的研究方向。

铁基触媒中的初生渗碳体与金刚石单晶的合成

本文利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究了金刚石合成后的铁基触媒组织结构。结果表明,组织中有较多的初生渗碳体时,金刚石的质量好,产量高;反之,则质量差,数量少。分析表明:触媒从高温液态到室温固态经历了初生渗碳体的析出、长大和共晶凝固两个过程,高温高压下金刚石的形核与长大是在触媒熔液经历初生渗碳体阶段时形成的。金刚石的生长极有可能是通过初生渗碳体的分解实现的,碳原子集团从渗碳体脱溶,然后堆积到金刚石上。本文从冶金反应过程证明了金刚石是由初生渗碳体转变而来的。

人造金刚石单晶生长机理的金属包膜研究进展

在高温高压条件下,利用触媒合金合成金刚石单晶过程中,包覆着金刚石单晶的金属薄膜起着极其重要的作用,揭示其本质对解释金刚石合成机理有着重要的意义。本文从金属包膜的形貌、成份、组织结构以及余氏理论和程氏理论在金属包膜研究中的应用等方面阐述了人造金刚石生长机理的研究现状。在此基础上提出了今后的研究方向。

铁基金属包膜内Fe_3C的行为与高温高压金刚石单晶生长

利用电子探针、X射线衍射和扫描电镜等手段,表征了包围着高温高压金刚石单晶的铁基合金触媒和铁基金属包膜的组织结构.结果表明:随合成时间增加,金属包膜内呈现出越来越少的条状Fe_3C组织;金刚石生长较好时,包膜内则未发现条状Fe_3C.利用余氏理论分析了Fe_3C晶格内C—C键组成晶面和与之对应的金刚石晶面的共价电子密度,发现它们在一级近似下存在连续性,满足程氏理论提出的原子界面边界条件.据此分析认为,高温高压金刚石单晶的生长与铁基金属包膜内的Fe_3C分解有关.

Fe基金属包膜的Mssbauer参量及其在金刚石合成中的催化作用

研究了高温高压下金刚石单晶合成时形成的Fe基金属包膜与触媒合金的Mossbauer参量,并利用它们的差异,讨论了包膜的催化作用.结果表明,虽然Fe基金属包膜与触媒合金中的含Fe相均为γ-(Fe,Ni)和Fe3C,但包膜中的γ-(Fe,Ni)与触媒合金中的γ-(Fe,Ni)相比,同质异能移IS大于后者、超精细场Bhf小于后者.这表明Fe基金属包膜内γ-(Fe,Ni)中Fe原子的3d层电子状态发生了变化,包膜的γ-(Fe,Ni)在高温高压金刚石生长过程中是一催化相.

高温高压合成金刚石中触媒的价电子结构分析

在高温高压条件下,金属触媒与石墨形成的碳化物Me3C(Me为Fe、Ni)是形成金刚石结构的主要碳源。利用固体与分子经验电子理论(EET),计算了多种Me3C型碳化物和金刚石的价电子结构以及表征界面性质的电子结构参数,并将程氏理论(TFDC)提出的原子界面边界条件应用到碳化物/金刚石界面,发现碳化物晶胞中C—C键络组成的晶面与金刚石中的某些晶面的电子密度在一级近似下是连续的,但不同碳化物其连续程度不同,其中Co3C和(FeNi)3C中碳原子组成晶面的价电子结构与金刚石中的最接近,其C—C键转化为金刚石结构需要的能量最低。从电子结构角度上解释了催化机制及不同触媒的催化效果,价电子理论是探讨金刚石催化机制的新途径。

硼掺入量对含硼金刚石单晶热稳定性的影响

在铁基触媒原材料中添加不同含量的六方氮化硼,采用粉末冶金方法制备片状触媒,在六面顶压机上合成出含硼金刚石单晶。用体视显微镜对金刚石单晶的结构、形貌进行观察,并用电子探针(EPMA)和波谱仪(WDS)分析了金刚石(111)晶面的硼含量,发现金刚石表面有硼元素存在,且其含量随着触媒中掺硼量的增加而变化。在测定了含硼金刚石单晶的静压强度的基础上,采用冲击韧性测定仪和差热分析仪对不同掺硼量触媒合成出的金刚石单晶在空气中的热稳定性进行了系统的对比研究。结果表明,触媒掺硼量对金刚石的机械强度和热稳定性有重要影响,随着掺硼量的变化,其机械强度和热稳定性均存在一个最佳值。

铁基触媒中金刚石单晶的生长对初生渗碳体的消耗

利用扫描电子显微镜观察了不同合成时间的金刚石合成效果以及相应触媒的组织结构,结果表明:随着压力、温度的升高,铁基触媒全部熔化为液态后约20秒内,熔体对碳的溶解度可达到极大的过饱和程度,生成数量极大的初生渗碳体,同时,金刚石单晶在这种环境中生成。随着时间的延长,金刚石单晶长大、数量增多,熔体对碳的过饱和程度逐渐降低。触媒组织中的初生渗碳体量逐渐减少。分析表明:石墨碳与触媒首先发生冶金反应生成初生渗碳体,在高温高压作用下,初生渗碳体分解,碳原子脱溶,然后堆积到金刚石上。金刚石的生长通过对初生渗碳体的消耗得以进行。

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。