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掺硼细颗粒金刚石高温高压合成与研究

张和民  
【摘要】: 金刚石是超硬材料的代表性产品,具有许多优越的物理、化学性质,是一种极限功能材料。它被广泛地应用于工业、科技、国防、医疗卫生等领域,在促进工业发展方面起着举足轻重的作用。我国不是天然金刚石盛产国,因此独立地掌 握高水平的金刚石合成技术是具有战略意义的。本文以合成金刚石的溶剂理论为指导,借鉴金刚石合成的一般规律,并根据国产六面顶压机的特点和铁基粉末触媒的特性,从组装设计到工艺调整均进行了科学合理的改进,找到了铁基粉末触媒合成高品级优质细颗粒(200—300目)金刚石单晶的工艺条件和方法,并在此基础上,研究了Fe_(80)Ni_(20)+C的体系和Fe_(70)Ni_(30)+C体系中添加硼粉对合成细颗粒金刚石条件的影响,考察了硼对细颗粒金刚石晶体的宏观特征(颜色、晶形和包裹体等)以及晶体表面形貌的改变。研究结果表明:随着硼添加量的增加,使得粉末触媒合成金刚石的合成温度和压力条件呈动态变化,先降低后升高,以及(100)和(111)晶面的生长区间发生改变。硼添加量较高时影响晶体生长的完整性,(100)晶面多出现圆形或椭圆形凹坑而(111)晶面多出现三角形凹坑。借助于扫描电子显微镜(SEM)观察到了金刚石表面的生长纹路,以及晶体表面形成的孔洞缺陷,并借助XRD衍射谱和拉曼光谱表征了硼对金刚石特征峰的变化。


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