Ib型金刚石单晶生长及合成腔体温度场分布研究

本文利用六面顶压机,在5.7 GPa、1560~1600 K的压力温度条件下,分别采用ϕ15 mm和ϕ30 mm两种尺寸合成腔体,系统开展了Ib型金刚石单晶的晶体生长工作,并借助于有限元法对两种尺寸合成腔体的温度场分布进行了研究。首先,借助于有限元法分别对两种尺寸合成腔体的触媒温度场分布进行了模拟。模拟结果揭示了ϕ30 mm合成腔体温度场的均匀性要明显优于ϕ15 mm合成腔体。其次,金刚石晶体生长实验结果表明,采用ϕ15 mm合成腔体很难实现质量超过1.2 ct(1 ct=0.2 g)的优质Ib型金刚石单晶的生长,而ϕ30 mm合成腔体更适合用于生长大尺寸优质Ib型金刚石单晶。再次,扫描电子显微镜表面形貌测试结果表明,合成腔体尺寸的扩大不会对Ib型金刚石单晶的表面结晶质量产生显著影响。最后,拉曼光谱的测试结果表明,除了多晶金刚石的结晶质量较差,本研究两种腔体合成的其他金刚石单晶测试样品均具有较好的结晶质量。本研究对宝石级金刚石单晶大尺寸合成腔体的设计、大尺寸金刚石单晶的生长,以及多晶种法金刚石单晶合成技术的完善均具有一定的学术参考价值。

高温高压下不同铁基触媒对Ⅱa型培育钻石的影响及机理研究

本文对不同铁基触媒在高温高压下合成Ⅱa型培育钻石的影响和机理进行了研究。结果表明,FeAl-C触媒体系的优晶率为72.2%,周产量为25.61 ct(1 ct=0.2 g),平均单颗质量为1.19 ct;FeCo-C触媒体系周产量是44.37 ct,平均单颗质量为2.11 ct,优晶率为36.8%,晶体缺陷更多。利用扫描电子显微镜、能谱仪和电子背散射衍射等表征手段,揭示了FeAl和FeCo两种触媒因结构差异对培育钻石生长过程中的作用机理。研究发现,FeAl触媒中Al的平均质量分数为4.86%,Fe的平均质量分数为95.14%;FeCo触媒中Co的平均质量分数为37.33%,Fe的平均质量分数为62.67%,金属间的固溶性差别导致相分布和晶粒取向不同。FeAl触媒晶粒粗大均匀且取向统一,形成的单相结构和单一织构在增强触媒选择性时降低了催化活性,使得碳素在晶种表面上的均匀转移和析出,促进形成高品质晶体,但也导致FeAl体系产量较低。FeCo触媒晶粒细小但不均一,内含的多固溶相及多重织构提高了触媒催化活性,晶体生长速度加快,产量较高。选择性降低,使得碳素在晶种表面上的转移和析出过程较为复杂,形貌不稳定,易产生更多晶体缺陷。

工艺参数对高温高压合成Ⅱa型培育钻石的影响

针对国内采用六面顶压机利用高温高压法合成Ⅱa型培育钻石存在成核晶种粒数少、优晶占比小、生长缺陷多等问题,对合成前期和合成结束后的工艺参数曲线进行了优化。通过调控合成腔体内部的压力和温度,使其在合成腔体中的生长环境稳定,从而提高晶种形核生长数和优晶率。结果表明,最优工艺方案为:培育钻石生长阶段的前20h,在低温高压环境下缓慢升温并采取一段时间的保温措施,然后恒功率升温至设定温度,在高温高压下生长3d;在合成结束的2h内,采取分阶段带加热功率低速卸压,能够有效控制裂纹、金属包裹体等缺陷的产生,提高合成晶体品质。最终晶种形核生长数为25颗,优晶占比为92%。

单晶金刚石的动态摩擦抛光

在众多单晶金刚石抛光方法中,动态摩擦抛光(DFP)因其具有极高的去除速率而受到广泛关注。研究DFP过程中3种抛光参数(抛光载荷、抛光时间和抛光盘线速率)以及3种夹持方式(粘接式、镶嵌式和卡钳式)对单晶金刚石抛光效果的影响。结果表明:增大抛光载荷、抛光时间和抛光盘线速率,都会导致样品的质量损耗增加和表面粗糙度降低,并提升金刚石(400)面的衍射峰强度。在3种夹持方法中,粘接式夹持的去除速率最快,最高可达25.2 nm/h,镶嵌式夹持最慢,卡钳式夹持介于前二者之间。定义一个抛光评价参量K:K=ΔRa/Δm,即单位材料损耗量下获得的表面粗糙度改善。根据K值的变化,可将DFP过程划分为以“粗糙度改善”为主和以“质量损耗”为主的2个阶段,前者K值高于后者。抛光参数中,增加抛光盘线速率可以单调提高K值,而抛光载荷和抛光时间对K值存在复杂影响。

常泰长江大桥主航道桥总体设计与方案构思

常泰长江大桥是一座集成高速公路、城际铁路、普通公路三种交通运输方式的大跨度桥梁。三种交通功能在桥上采用相对独立的方式布置,最大限度地节约资源、保障安全、提升桥梁使用功能。为尽量减少桥梁建设对长江航运的影响,主航道桥采用主跨1176 m的斜拉桥跨越长江主航道。主跨1176 m的超大跨度斜拉桥建造充满技术挑战,设计中对斜拉桥结构体系、新型基础型式、新型桥塔结构及索塔锚固结构、恒载横向不对称结构行为等开展了系统研究,提出了温度自适应体系、台阶型沉井基础、空间钻石型桥塔、钢箱-核芯混凝土组合结构,较好地解决了超大跨度桥梁的建设难题。

辽宁ⅠaB、ⅠaAB混合型金刚石的发现及其生长结构特征

利用显微红外光谱区域扫描,在辽宁50号岩筒产出的金刚石中发现1粒ⅠaB、ⅠaAB混合型金刚石,且ⅠaB、ⅠaAB间存在明显的界线。DiamondView荧光图像观察显示,该粒金刚石呈不规则的同心圈层生长结构,并可分为两个生长阶段,生长结构特征能够与显微红外光谱分析获得的结果相互验证。样品氮、氢含量的规律及变化趋势分析结果表明,样品不同阶段生长环境变化大,且出现明显的生长停顿,也验证了金刚石由A中心逐渐向B中心的转化过程。该金刚石的发现对研究金刚石生长过程中地质环境的变化具有重要意义。

高等旅游专业人才“钻石型”培养模式研究

旅游专业教育发展滞后已成为我国旅游业持续发展的瓶颈,系统全面地研究高校旅游专业人才培养模式具有极强的现实指导意义。文章通过对国内外旅游人才培养模式的已有研究进行梳理,按其着眼点归纳为基于教育改革、行业需求与国际合作3种视角的人才培养模式,在此基础上整合提出了国际合作与产学研一体化相结合的旅游人才培养的"钻石型"模式。

低电阻率硼硫共掺杂金刚石薄膜的制备

利用微波气相沉积方法制备了低电阻率的 n型硫掺杂和硼硫共掺杂金刚石薄膜 .质子激发 X射线荧光测试表明硼硫共掺杂方法能够提高硫在金刚石中的溶解度 ;扫描电镜和 Raman光谱的分析结果表明掺杂金刚石薄膜的晶粒较完整 ,薄膜中存在较多的非金刚石碳相 .Hall效应测试表明薄膜的导电类型为 n型 ,电阻率为 0 .0 2 4 6 Ω·cm,载流子浓度为 2 .4 0× 1 0 1 7cm- 3,Hall迁移率为 1 0 3cm2 / (V· s) ;较低的电阻率是薄膜中存在

连通性与反菱形格

在专著《Ｆｕｚｚｙ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ》一书中，作者引入了反菱形格的概念，本文在其基础上，进一步指出反菱形格与Ｌ－ｆｕｚｚｙ 拓扑空间的连通性之间的密切的内在联系，并给出反菱形格的若干条用连通性刻划的等价性质．

金刚石N型掺杂的现状和问题

对金刚石中Li、Na、P等可能的施主杂质,就施主能级、溶解度、稳定性、原子半径等几种特性参数与实现N型掺杂的关系做了分析和讨论;总结了金刚石三种掺杂方法的特点;并对金刚石N型掺杂研究中所得结果和存在的问题进行了分析和探讨。

Fe_3C型碳化物与人造金刚石晶面价电子结构分析

基于高温高压合成金刚石过程中铁基触媒及其金属包膜中存在大量Fe3C型碳化物的实验结果,利用余氏理论(empirical electron theory of solid and molecule,EET)分析了Fe3C型碳化物内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(improved Thomas-Fermi-Dirac theory advanced by Cheng,TFDC)提出的原子界面边界条件。分析结果表明:高温高压下的金刚石单晶生长与 Fe3C型碳化物的分解有关。在4种Fe3C型碳化物中,(Fe,Ni)3C内的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连续的组数最多。因而认为:合成金刚石过程中使用含镍的铁基触媒,在高温高压下形成的(Fe,Ni)3C作为碳源,最容易转变为金刚石。

Ⅰa型金刚石中水的显微红外光谱研究

天然Ⅰa型金刚石在垂直于 ( 10 0 ) ,( 110 )和 ( 111)三个方向上定向显微红外光谱的定量比较分析表明 :水、片晶和C—C键在以上三个方向上所测得的浓度是不相同的。不同方向上水和片晶浓度的变化趋势基本相同 ,表明样品中水与片晶具有密切伴生的特征。

金刚石钻头选型分析的软件开发

综合分析了金刚石钻头常用的 5种选型方法 ;介绍了钻头经济性评价的 4组公式 ,为编程方便 ,在软件实现中采用统一的表达形式 ;通过面向对象的编程方法 ,采用 Visual Basic 5 .0在 Windows 95环境下将金刚石钻头的选型方法实现为计算机软件。

P型和N型金刚石薄膜研究进展

金刚石薄膜有着高的热导率,高的介质击穿场强,高的载流子迁移率以及宽的禁带等优点,是非常理想的功能材料。掺杂使金刚石薄膜具有独特的电学和热学性能,使其在半导体领域具有广阔的应用前景,近年来成为国内外研究的热点之一。综述了金刚石薄膜P型掺杂和N型掺杂的研究现状,对金刚石薄膜N型掺杂研究中存在的问题进行了分析和探索,并对N型金刚石的前景进行了展望。

Fe_(70)Ni_(30)粉末触媒中Ⅱa型金刚石大单晶的高温高压合成

在6.5 GPa高压条件下,使用Fe_(70)Ni_(30)粉末触媒研究了Ⅱa型金刚石大单晶的合成。实验结果表明,若不对晶种表面进行保护,高温高压条件下金刚石晶种将发生碳化,致使难以合成出金刚石。当合成腔体中除氮剂Ti/Cu添加量达到2.2wt%时,所合成的金刚石大单晶呈现为无色透明,利用傅里叶显微红外光谱仪(FTIR)对所合成的金刚石大单晶进行了测试,所合成的晶体中不含有氮杂质。然而,FTIR测试结果表明所合成的Ⅱa型金刚石大单晶中有碳-氢基团的存在,其对应的FTIR特征吸收峰分别位于2850 cm^(-1)和2920 cm^(-1)处。此外,所合成的Ⅱa型金刚石大单晶的Raman特征峰位于1132.13 cm^(-1)处,且其结晶度非常高。

华北克拉通南缘碱性基性岩金刚石成因探讨——来自红外光谱的证据

我国最主要的金刚石产地均位于华北克拉通。目前在华北克拉通苏皖北部的碱性基性岩中发现大量的微粒金刚石,经确认这是一种不同于母岩为金伯利岩和钾镁煌斑岩的新类型金刚石。本文利用傅里叶可变红外光谱对这些金刚石进行测试和分析。研究结果表明,大多数金刚石中包含单原子氮(C心),少部分包含双原子氮(A心)和聚集氮(B心),其中Y心(1145~1150cm-1)与C心伴生,指示了这些金刚石大多为天然的Ib型、Ib/IaA型和IaAB型,其中以Ib型为主。N元素是金刚石中最常见的与晶格缺陷有关的杂质。该地区出土的金刚石N的含量普遍不高,通过对其中IaAB型金刚石的计算,认为该区IaAB型金刚石在地幔中赋存时间为550Ma左右,温度在1225℃左右,相当于地下150km深度。而大量Ib型金刚石的出现,说明在金刚石的初生阶段就被带出稳定区域。导致了N元素没有发生向A心的转化。

Ⅱa型优质金刚石大单晶的合成

在触媒KOV(FeNiCo合金 )的基础上加上一定含量的的Ti和Cu ,用温度梯度法首次在国产的六面顶压机上合成出～ 1 5mm高质量的Ⅱa型金刚石单晶。分析了合成Ⅱa型金刚石单晶过程中出现晶体表面熔坑现象的原因。晶种的质量和清洁度导致晶体表面熔坑的一个重要原因。通过降低晶体的生长速度可以避免熔坑的出现。

金刚石磨粒与蓝宝石接触形式对其磨损性能的影响

利用单颗金刚石磨粒划擦蓝宝石工件,跟踪检测磨粒以点、线、面等三种接触形式划擦蓝宝石过程中的磨损体积、表面形貌、划擦力与力比等的磨损变化特征.研究结果表明:接触方式对金刚石磨粒的耐磨性具有显著的影响,三种情况下都可在金刚石后部观察到片状解理形貌;磨损的加剧使金刚石磨粒划擦力与力比出现一定程度的减小.

山东、辽宁金伯利岩中石榴石的类型、标型特征及其与金刚石的关系

金伯利岩中的镁铝榴石是寻找金刚石的重要指示矿物。镁铝榴石的Cr2O3、CaO等氧化物含量及其颜色、折光率等物理光学性质可作为这种石榴石的标型特征。 本文将山东、辽宁等地金伯利岩中的石榴石的电子探针分析结果按分子数配分的方法计算了端员分子百分数及其他化学参数。用MPV—1显微光度仪测定了石榴石的透射率色散值,通过计算求得颜色指数。按Dawson等人的分类,本次研究样品以铬镁铝榴石为主,其次是低钙-铬镁铝榴石、钙铬-镁铝榴石和镁铬-钙铬-镁铝榴石;钛镁铝榴石和钙镁铝-铁铝榴石等少量。作者用铬、钙、镁三组份数绘制了石榴石与金刚石关系判别图解,分为五个区(A、B、C、D、E)、落入A区的低钙-铬镁铝榴石、铬镁铝榴石和钙铬-镁铝榴石等与金刚石的形成关系最密切。

孕镶金刚石硬质合金基底上沉积金刚石涂层工艺研究

为提高金刚石涂层和基底的结合力,采用化学气相沉积方法在普通硬质合金和孕镶金刚石硬质合金基底上分别沉积金刚石涂层,并通过扫描电镜、拉曼光谱和压痕分析对比研究其结合性能。结果表明:在孕镶金刚石硬质合金基底上可以实现金刚石的同质与异质外延生长;在孕镶金刚石硬质合金基底上沉积的金刚石形核率高,晶形大小均匀,涂层表面平整;孕镶金刚石基底金刚石涂层的结合力优于硬质合金基底金刚石涂层膜基界面的结合力。在孕镶金刚石硬质合金基底上沉积金刚石膜可扩大金刚石涂层的应用范围。