超高压下熔媒法人造金刚石合成机制研究的重要进展(英文)

本文对熔媒法人造金刚石的实验、观察和分析,包括熔媒金属(FC或m)、石墨(g)和金刚石(D)存在状态、结晶状况、微观结构和结构特征及其各自结果的分析讨论等研究作了报导。在此基础上对人造金刚石的合成机制作出有机统一整体的讨论如下:(1)形成D结晶基元相变必要条件的特征,可以认为在m熔化过程中发生的助熔激发效应。由于m的d带空穴同g的π-电子相互作用产生各种集团和原子,特别是具有近程有序与密排面结构的原子集团,从而形成一种具有适当尺寸和可变组元的类填隙式固溶体-复合原子集团;(2)形成D结晶基元相变充分条件的特征,可以认为在前述的复合原子集团中的密排面间隙部位发生m的催化激发效应。由于m的价电子处于激发态统计权重增高达到d3s或类sp3状态,诱发处于复合原子集团中类g原子集团实现sp2转移sp3状态。形成一种具有可变组分、不稳定的或部分稳定的类间隙相。这种间隙相式复合原子集团是相变的产物,也是在非平衡态下具有扩散性的主要结晶基底和结晶基元;(3)人造金刚石体系中m/g相互作用的必要和充分条件的特征可用它们的界面结合特征方程作判据来描述。这种判据取决于反映在它们表面和界面上几何结构、电子结构和尺寸等效应(与原子-分子层次结构及相互作用状态有关)的表面能、界面能和有效尺寸。所推导的方程对人造金刚石体系中相互作用,即熔媒激发复合效应的最适合状态提供重要的科学依据和有效技术途径。

人造金刚石晶体生长的微观机制

本文以FeNi合金作为触媒 ,以石墨为碳源 ,在高温高压下合成了粒度为 0 .5mm～ 0 .7mm的金刚石单晶。利用扫描电镜 (SEM)和透射电镜 (TEM)对不同生长阶段的金刚石的表面和内部截面的形貌进行了微观观察和分析。结果表明 ,金刚石晶面以片层机制长大 ,生长孪晶在金刚石长大过程中出现。在孪晶中发现许多呈六角形的可能与被输送到生长孪晶的碳原子有关的亚颗粒。

金刚石合成机制的研究

孤立原子不存在轨道混合问题。碳原子在形成金刚石时,原子间互相影响,使电子运动状态发生变化,形成sp3的杂化轨道,C- C形成共价键。文章分析了金刚石合成的机理,论述和比较了片状触媒和粉状触媒合成金刚石的过程和差异,提出了“单间生长机制”的观点,认为在粉状触媒工艺中金刚石生长的环境条件优越,合成出的金刚石晶体均匀对称,品质良好。

基于粉末工艺人造金刚石合成曲面实验研究

通过粉末触媒金刚石合成实验 ,建立了实验合成曲面 ,分析并讨论了影响金刚石合成效果的原因 。

人造大单晶金刚石合成技术及应用研究现状

随着近几年人造金刚石技术研究的再次发展,大单晶金刚石合成技术成为相关研究者新的研究方向。本文结合当前人造金刚石合成现状,详细介绍了金刚石的合成技术发展,各大研究机构的研究进度,生产设备及合成方法。大单晶金刚石的应用情况等。

人造金刚石合成块物理除杂提纯方法研究

本文简要分析了国内人造金刚石提纯技术现状 ,论述了人造金刚石物料的基本力学性质及解离特性 ,研究探讨了一种符合环保要求、合理利用物理选矿原理对人造金刚石进行除杂提纯的方法。利用几种新设备分阶段选择性破碎细化 ,通过筛分分级并借助重选和磁分离等方法 ,分别除去绝大部分石墨、合金碎屑、叶蜡石等杂质 ,得到的人造金刚石只需进行低浓度酸碱处理。本法明显降低酸碱用量 ,减少环境污染 ,降低生产成本 ;劳动生产率高 ,效益好。

人造金刚石合成技术开拓创新的50年

人们经过近百的艰苦探索 ,世界人工合成的金刚石终于 195 4年 12月 16日在美国通用电气公司诞生 ,从而拉开人工合成金刚石的序幕。 5 0年来 ,金刚石合成技术经历了三次大的飞跃。过去的 5 0年是人造金刚石合成技术不断开拓创新的 5 0年 ,产品质量及其品种不断提高和增多 ,以及生产规模和年产量迅速发展的 5 0年 ,也是应用领域不断拓展的 5 0年。人造金刚石的问世 ,为促进工业现代化和科学技术现代化的高速发展提供了巨大的技术支撑 ,并为材料科学的发展和工艺技术。

人造金刚石合成工艺

不断提高金刚石质量与粒度是金刚石行业的一个永恒课题，是行业发展的灵魂。有关金刚石研究在热力学方面已很充分，在动力学方面，与其说是理论问题，还不如说是实现这些理论的技术问题。合成工艺的进一步发展，必须将产品结构、合成工艺、高压设备、模具及原材料综合考虑，即作为系统工程来考虑。

人造金刚石合成曲面实验研究

根据金刚石合成曲面实验，描述压力和温度对金刚石合成效果的影响，证明了合成曲面理论的正确性。

大腔体人造金刚石合成工艺的研究

分析了我国现阶段金刚石的合成工艺———2 3mm腔体工艺的基础上 ,利用变功率合成技术和瓶颈效应后改变组装方式 ,使腔体内的物量比合理化 ,以达到腔体内合成温度和压力均匀 ,控制金刚石的生长速度 ,在较低的合成压力和合成功率下 ,在 2 8.5mm腔体和 31mm腔体上 。

人造金刚石合成的遗传说研究

研究提出了一个超高压、高温静态法合成金刚石的新机理──遗传说，以解释人造金刚石合成时不仅碳源和触媒的化学成分，而且各自的组织结构都对其合成金刚石有强烈的制约关系的事实．遗传说虽不排斥其它有关金刚石合成的机理，但认为该学说所揭示的过程是合成人造金刚石时的主要过程．因为遗传说可以解释其它学说难于解释的现象。

静态高压下表面硼化人造金刚石的合成实验

本文叙述了静态高压下，在金刚石热力学稳定区里，用含硼粉，碳化硼（B4C），六方氮化硼（HBN）原料，合成表面硼化人造金刚石的实验条件，工艺与效果。讨论了影响表面硼化人造金刚石合成效果，晶体生长性能与硼在晶体中浓度分布特征的因素。指出了提高表面硼化人造金刚石质量的途径及方法。

人造金刚石及其合成理论探讨

人造金刚石在工业中的应用显得日益重要而广泛．本文阐述了人造金刚石的发现、发展简史及其性能和结构，介绍了人造金刚石合成理论的几种主要学说，并指出了各学说所存在的局限性及其理论研究动态．

高品级人造金刚石合成工艺特点的探讨

通过对高品级金刚石理想合成区间和实际生产区间的探讨分析,阐述了高品级金刚石合成过程中温度与压力的匹配与控制的关键技术,对合理制定高品级金刚石合成工艺不无益处。

超高压高温下金刚石的合成机制

本文报导了研究（超）高压高温下合成金刚石的实验现象，观察和分析及体系中触媒，石墨相互作用状态的理论计算结果，在此基础上熔媒效应角度讨论了高压和触媒参予下金刚石的合成机制。

科学家开发出金刚石合成新策略

日本研究人员优化了实验室生长的合成金刚石的设计。这使得该技术朝强化大脑磁成像等生物传感应用更进一步。这种夹心型分层金刚石结构的优点在最新一期的美国物理联合会(AIP)出版集团所属《应用物理快报》上得以描述。化学过程被用于创建工业用途的大块金刚石。人造金刚石可在各种表面上生长出来,以增加硬度并且减少工具磨损,或者利用金刚石的高导热性作为电子器件的散热器。科学家可通过改变化学成分操控人造金刚石的性质。这种化学操作被称为掺杂。事实证明,这些“掺杂”金刚石正成为从量子信息到生物传感的一系列技术的廉价替代材料。否则,开发这些技术将极其昂贵。

导电人造金刚石的合成实验

本文介绍了导电金刚石的合成实验方法，条件，工艺及结构；讨论了影响导电金刚石合成效果的因素；指出了进一步提高导电金刚石合成质量及性能的途径及方法。

表面硼化含氮人造金刚石的合成实验

本文叙述了静态高压高温条件下，在金刚石热力学稳定区里，表面硼化含氮人造金刚石的合成实验条件、合成工艺和合成效果；讨论了影响合成效果、晶体生长性能与硼在晶体中浓度分布特征的因素；提出了提高表面硼化含氮人造金刚石性质与质量的途径及方法。

含氮人造金刚石合成的实验研究

叙述了含氮金刚石合成的效果，含氮金刚石与普通金刚石及含氮天然金刚石性质间产生差异的原因，讨论了原料与合成工艺对金刚石合成过程及其结果所产生的影响，氮在晶体中的分布特征对金刚石晶体性质的影响机理，并指出了提高人造金刚石品质的方法与途径。

人造金刚石合成时若干现象的再认识

依据合成金刚石的遗传说．对全钢石合成过程中的一些重要现象进行了解释，其中不少是已有学说难于解释的。论证了触媒在合成金刚石条件下不应只是"短程有序"而应是有缺陷的"长程有序"结构．同时还论述了遗传说对合成金刚石形核和长大的理解。