大腔体粉末触媒合成金刚石工艺研究及其在地质工程中的应用

【摘要】：提高金刚石的颗粒直径和质量,是我国超硬材料行业的核心课题,也是行业的难点和前沿课题。解决这一科学技术难题的技术路线是使用粉末触媒和合成腔体大型化。循着这个思路进行工作,突出了以下几个方面的特点: 一、本论文的主攻方向是在Y-500型设备上努力实现￠40mm反应腔体合成工艺,分别用这种工艺合成RVG优质细金刚石及高品级粗粒度金刚石,将Y-500设备的优势发展到更高阶段,对促进行业发展具有重要意义。 二、深入系统地研究了合成金刚石过程中触媒材料作用机制,从大量的实验数据说明了传统的“结构对应”触媒选择原则是没有依据的,使行业专家在这方面的认识得到了深化。 本文的主要工作成果如下: 1.通过理论和实际分析,提出了我国大型化设备应向系列化、规范化方向发展,同时在设计和使用过程中应遵循100Mpa压力坎限原则,并以稳定性为前提。 2.根据超高压技术的基本原理,对Y-500型设备的腔体结构尺寸进行了多方面的优化设计分析,提出了一套适合于Y-500型设备的合成结构尺寸,并提出了一套适合于Y-500型设备的合成腔体尺寸优化工艺控制路线。 3.通过对金刚石杂质含量的分析、研究,提出了触媒材料的选择原则。 4.通过不同触媒材料对合成金刚石影响的研究,提出了一套较完善的金刚石合成过程中触媒材料作用机制理论,并设计了一种新型触媒材料及制造工艺。通过反复试验证明这种触媒材料具有优良的性能和广阔的应用前景。 5.对￠40mm腔体生产RVG金刚石的合成腔体设计、合成工艺、组装结构等进行了研究,并采用自行研制的新型触媒进行了多次试验,生产出的产品不但质量合格,而且经济效益显著。特别是这种产品的研制成功,填补了国内空白,为金刚石的出口增加了一个好的品种,其产品发展前景很好。