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    金刚石拉丝模具材料的人工合成工艺

    发布时间:2020-02-27 浏览:361次 字号:  

    金刚石拉丝模具材料的人工合成工艺      

    金刚石、石墨及无定型碳都是由纯碳元素组成,合成钻石就是人为地模拟天然钻石的形成条件,将其他晶体结构的碳质材料在一定条件下转化为具有SP3 共价键的金刚石型晶体结构。从理论上讲,各种形式的碳均可以转化为金刚石,但研究表明,不同的碳素材料对生长金刚石的数量、质量和颗粒大小均有相当大的影响,石墨转化为金刚石的自由能较低,因此石墨是合成钻石的最主要原料之一。目前,人类已掌握了多种合成钻石方法。人造金刚石的合成技术形成了静态高温高压法、动态超高压高温合成法、低压气相沉积法等。           

     一般石墨在10GPa、3000℃左右可以转变成金刚石,如果加有金 属触媒则所需要的条件将大为降低,通常在压力约为5.4GPa和温度约为1400℃的条件下就能发生转化。常用的方法为合成条件较低的添加触媒催化的高温高压合成,即静态高温高压法。这种方法中有生长磨料级金同q石(粒径小于1B)的膜生长法和合成宝石级金刚石(粒径大于lmm)的温度梯度法。 

    (1)膜生长法(FGM)  金刚石膜生长法就是指在有金属触媒的参与下,石墨通过高温高压的作用透过金属膜沉积在金刚石核上使之长大。其生长机理是由于在一定温度下石墨和金刚石所对应的溶解度不同,溶解度大的石墨相将持续溶解,溶解度小的金刚石相将析出。触媒溶剂中由于溶解了超过金刚石溶解度的碳素,相对于金刚石产生了过饱和度.从而导致碳素以金刚石晶体的形式析出。 

    (2)温度梯度法(TGM)  为了生长大尺寸的金刚石,1971年美国GE公司发明了商压下的温度梯度法合成宝石级金刚石。在我国, 围绕这种技术也进行了一系列的研[5-8]。究其原理是在高温高压条件下,高温处碳源石墨转化为金刚石并溶于媒中,在一定温度梯度驱动下扩散至低温处的晶种上开始生长。

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