爆轰合成纳米超微金刚石的提纯方法研究

用炸药爆轰的方法制备了纳米超微金刚石 ,分别用HCIO4、H2 SO4+K2 Cr2 O7以及H2 SO4+KMnO4等多种方法对纳米超微金刚石进行了提纯研究。用X射线衍射、差热和热失重对不同提纯方法得到的超微金刚石进行了分析。结果表明 ,H2 SO4+KMnO4提纯是一种高效、经济、安全、污染小、投资少的提纯新方法。

爆轰合成超微金刚石及其在复合镀层中的应用

综述了超微金刚石（ＵＦＤ）的爆轰合成原理和方法，介绍了ＵＦＤ的特性及在复合镀层中的应用进展。

爆轰法合成超微金刚石的X射线衍射研究

用爆轰法合成了超微金刚石，X射线晶相分析、晶粒尺寸及点阵畸变的测量表明，得到的超微金刚石为立方金刚石微晶，用水作冷却保护的效果比较好，获得的超微金刚石的尺寸为4～6urn，其微应力用比静压法合成的金刚石的大一倍．

装药及外界保护介质对炸药爆轰合成超微金刚石的影响

研究了不同保护介质对超微金刚石（ＵＦＤ）生成的影响，认为爆轰产物与外部介质间的传热速度对ＵＦＤ得率影响很大；外部保护介质在爆轰产物膨胀阶段的保压作用在ＵＦＤ合成过程中有重要作用。实验结果指出，要提高ＵＦＤ得率，装药应存在一个最佳直径。用水和冰作为保护介质可使ＵＦＤ得率超过１０％，比利用马赫效应装药更适用于实际生产。

爆轰合成纳米超微金刚石的热稳定性研究

用差热、热失重和Ｘ射线衍射分析对爆轰合成纳米超微金刚石的热稳定性进行了研究，分析了不同合成和提纯条件以及不同气氛对超微金刚石热稳定性的影响。研究结果表明，纳米超微金刚石在空气氛中的热稳定性较差，其起始氧化温度为５００～５３０℃；在惰性和还原性气氛中具有较好的热稳定性；包裹水条件下得到的金刚石及用Ｈ２ＳＯ４＋ＫＭｎＯ４提纯得到的超微金刚石的热稳定性较好。

爆轰合成超微金刚石解聚与分散研究

通过机械剪切力和化学作用相结合的方法,主要采用球磨机和化学分散剂对爆轰合成超微金刚石(UFD)团聚体的解聚及其在水介质中的分散稳定性进行了研究。结果表明,在其它球磨条件不变的情况下,存在一个解聚的最佳球磨时间,为60min;使用具有协同效应稳定机理的化学分散剂组合,可以使UFD在水介质中稳定分散8d以上。

超微金刚石和静压金刚石的制备、特性及应用

人造金刚石已越来越成为材料研究领域的一个重要分支,介绍了利用负氧平衡炸药中碳爆轰合成的超微金刚石(Ultrafine Diamond,简称UFD)的制备方法、特性和应用情况,并与静压法合成的金刚石进行了相应的对比。

炸药爆轰合成超微金刚石的数值模拟

在相变模型基础上对炸药爆轰过程中超微金刚石的合成进行数值模拟 .用简单反应速率函数估算炸药爆轰反应区的热力学参数 ,用动力学有限元程序 DYNA2 D模拟爆轰产物的膨胀过程 .按均匀成核和长大两步模拟爆轰过程中游离碳相变成金刚石的过程 ,同时考虑金刚石在爆轰产物膨胀过程中的石墨化 .计算了不同装药条件和保护条件下金刚石的成核率、长大线速度、石墨化率、金刚石得率及粒径分布等信息 .对计算结果进行分析和讨论 .

金刚石的石墨化及其对炸药爆轰合成超微金刚石产出率的影响

金刚石的石墨化对于炸药爆轰过程中金刚石的产出率有重要的影响。对碳相图进行了讨论 ,提出采用金刚石 石墨的动力学平衡线来评价炸药爆轰过程中金刚石的石墨化。通过数值模拟 。

纳米晶金刚石的爆炸合成及超微金刚石的应用

爆炸合成的金刚万中存在一种具有纳米级亚晶的金刚石织构，它是由石墨经固态无扩散相变而成的，具有明显择优取向的纤维状组织。除常见的立方金刚石外，还存在一种六方金刚石，二者常共生于一个晶粒中。六方金刚石也是超硬材料之一，经碎化后的纳米级金刚石超微粉，是磁头、电接触头等耐磨性能要求高的材料中的良好的强化相。

金刚石微粉砂轮超精密磨削技术

论述了金刚石微粉砂轮超精密磨削的特点、存在的技术难题及其发展前景。对金刚石微粉砂轮超精密磨削机理进行了探讨,认为它是以微切削为主的多种作用的融合;研究了金刚石微粉砂轮修整机理及其常用的有效修整方法;提出了树脂-金属复合结合剂金刚石微粉砂轮的构想,论述其结构的形成、制作过程及其实际磨削效果。最后,探讨了进行金刚石微粉砂轮超精密磨削时的影响因素及环境条件。

超微金刚石对Ni-P化学复合镀层性能的影响

为改善Ni-P化学镀层的性能,采用化学复合镀的方法在镀层中添加了爆轰合成超微金刚石(Ultrafine Diamond,UFD).研究了复合镀层的形成机理及镀液中UFD含量对复合镀层显微硬度及耐磨性的影响规律.实验用UFD众数粒径为114.6 nm,镀层显微硬度采用国产71型显微硬度仪进行检测,耐磨性采用国产MM200型磨损试验机进行检测.结果表明:随着镀液中UFD的加入,Ni-P合金粒子会以UFD颗粒为核心形成硬度较高的"包覆球","包覆球"沉积到镀件表面形成复合镀层.复合镀层的显微硬度及耐磨性均随镀液中UFD含量的不同呈规律性变化.与Ni-P化学镀层相比,当镀液中UFD含量为0.8 g/L时,复合镀层显微硬度可提高0.6倍;当镀液中UFD含量为1.0 g/L时,复合镀层耐磨性可提高4.8倍.

炸药的装药约束条件对爆轰合成超微金刚石得率的影响

将炸药注入不同材质的壳体中进行了约束爆轰合成的实验,并通过数值模拟分析了炸药的约束条件对超微金刚石(UFD)得率的影响。结果表明:各种约束介质都可在一定程度上提高UFD的得率,影响程度随着壳体密度和强度的增加而增强。

装药直径对炸药爆轰合成超微金刚石的影响

通过实验研究了不同装药直径和在同一直径下不同装药量对超微金刚石(UFD)生成的影响。结果表明，药柱直径对UFD收得率影响较大，在一定的爆轰条件下装药存在一个最佳直径；在同一直径下，随着药量的增加收得率基本不变。

炸药爆轰合成超微金刚石的数值模拟

爆压对炸药爆轰合成超微金刚石的得率有很大影响,而实验过程中很难对它进行准确地观察和测量.本文用有限元动力学程序模拟爆轰产物的膨胀过程,得到炸药整个爆轰及膨胀过程中压力p随时间t的变化历程,对各种装药条件、约束条件、保护条件、起爆方式做了模拟,对计算结果与实验结果进行了比较,结果表明两者是一致的.

超纳米金刚石薄膜及其在MEMS上的应用研究进展

硅基MEMS器件最主要的问题是硅具有低的机械和摩擦性能,限制了其在弯折和运动MEMS器件中的应用。超纳米金刚石薄膜优异的机械、化学惰性、热稳定性、摩擦磨损性能使其成为能长期可靠运行的理想MEMS元件材料。阐述了微波化学气相沉积和Ar、CH4为主的超纳米金刚石薄膜的制备及其机理,综述了超纳米金刚石薄膜与MEMS相关性能及在微摩擦磨损、残余应力方面的研究现状,介绍了超纳米金刚石薄膜覆形沉积、选择性生长和光刻图形化等微加工技术及其在MEMS上的应用研究进展。

金刚石真空微蒸发镀钛的一些延伸产品及应用

以真空微蒸发镀覆技术为核心，围绕各类高性能超硬材料工具的不断开发应用，目前已经形成了超硬磨料镀覆金属化系列产品。包括镀覆单一金属的超硬磨料，如镀钛、镀钨的金刚石；镀覆合金的超硬磨料，如镀钛－铬合金的金刚石；真空微蒸发镀覆之后再经电镀形成的多层复合镀超硬磨料，如复合镀Ti-Ni具质量、降低制造成本和新产品开发有显著作用。

超浸润金刚石薄膜的研究进展

金刚石具有极高的硬度和化学惰性,通过其表面能和微纳结构调控,金刚石薄膜构筑的超浸润表面稳定性极佳,具有重要的实际应用前景。概述了超浸润材料的特点与发展现状,介绍了人工超浸润表面的设计与制备原理,即基于分级制微纳结构和表面能建立超浸润界面体系。归纳了超浸润金刚石表面微纳结构制备原理与方法,包括“自上而下”与“自下而上”两种合成策略,并分别介绍了各策略中模板法和无模板法构筑金刚石表面分级制微纳结构的技术手段。总结了金刚石表面化学状态与浸润性能的关系,重点分析了金刚石表面氧化、氢化以及氟化处理对其表面浸润特性的影响规律,其中金刚石表面氧化处理将强化其亲水性能,而表面氢化或氟化处理将显著增强其疏水性能。在此基础上,综述了超浸润金刚石的应用,包括无损转移腐蚀性液体微滴、电解污染物以及生物医学成像等。最后,总结了超浸润金刚石合成与应用中存在的主要问题,阐述了其实际应用中面临的重大挑战,并展望了超浸润金刚石在多学科交叉领域未来的发展方向。

微透镜阵列单点金刚石车削补偿技术

为了提高微透镜阵列单点金刚石车削的加工精度与一致性,提出了加工误差的理论模型,并针对其补偿方法进行了理论分析和实验研究。将微透镜阵列加工等效为自由曲面加工,通过建立单点金刚石慢刀伺服切削模型,计算了理论曲面在每一个切削点处沿切削方向的曲率半径;结合刀具等效倾斜角模型和机床加工时延模型,进一步得到了慢刀伺服切削微透镜阵列误差面形的理论预测值。然后,使用原位测量设备测量处理得到实际加工误差,将面形误差理论值与实际加工误差测量值比较,并将面形误差理论值预补偿到加工程序中。实验结果表明,面形误差理论值与实际加工误差测量值具有一致性,两者偏差在[-0.7μm,0.3μm];补偿加工后微透镜阵列的PV值从5.4μm降低到0.6μm。所提出的微透镜阵列的单点金刚石车削加工与补偿方法能够预测误差面形,显著提升面形精度与一致性。