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轻元素超硬材料的新合成途径

焦晓朋  
【摘要】: 超硬材料在机械加工领域有着广泛的应用,可以用作研磨剂,切割工具和耐磨涂料等。目前在工业上广泛应用的超硬材料主要有金刚石和立方氮化硼两种,但是它们的工业合成条件非常苛刻。目前,人们一方面尝试在相对温和条件下合成已知的超硬材料,降低能耗,另一方面尝试设计并合成新型超硬材料。本论文主要介绍了在相对温和条件下合成两种超硬材料——金刚石和富硼氧化物B6O。 第一章介绍了超硬材料的研究现状,硬度的表达方式,高压技术的发展和应用以及实验过程中用到的高压设备。第二章介绍了以金属钾和碳酸钠为反应原料,在压力为2GPa,温度为500℃的密闭条件下反应18h,合成出了微米级的金刚石晶体,证实了碱金属和碳酸盐以及二氧化碳体系合成金刚石的可行性。第三章首先介绍了富硼氧化物B6O的研究现状,然后介绍了硼和球磨的六方氮化硼以及硼和球磨的氧化硼在压力为1-2GPa和温度为1400℃的条件下合成具有较高结晶度的B6O样品的研究,讨论了机械球磨对反应物以及B6O合成的影响,并对合成的B6O样品进行了硬度和热稳定性测试。第四章介绍了硼和硼酸在温和条件下(1-2GPa,1300℃)合成具有较高结晶度的B6O的研究,并对合成的B6O样品进行了硬度和热稳定性测试。第五章为结论。


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