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人造金刚石合成棒的快速电解法
优质期刊推荐高品级、高性能人造金刚石的合成材料及工艺研究
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石墨烯、鳞片石墨、土状石墨、可膨胀石墨、石墨纸、负极材料、等静压石墨、石墨电极、碳纤维以及人造金刚石共十大产品。
　　目前，超硬材料行业市场竞争激烈，随着国内人造金刚石单次合成效率的提高，金刚石单晶价格一降再降，国内各个金刚石生产厂家或凭借其技术实力，自主研发或凭借雄厚的经济实力进行技术买断等方式，完成了金刚石合成材料的自主生产化，实现了其产品的特色化、优质化，把握了市场竞争的主动权，增强了市场竞争力。
　　本文主要通过不同材料的配比合成试验、不同合成工艺的对比分析，摸索一种能合成出具有晶日特色高品级、高性能人造金刚石的合成材料以及与材料相适合的合成工艺。通过此项试验研究解决高品级、高性能人造金刚石合成材料的自主化生产，同时通过合成工艺的研究，实现两面顶合成技术向六面顶合成技术的转化，从而实现高品级、高性能人造金刚石生产的自产化。
二、试验方法
　　1）合成设备：
　　采用φ500mm及φ600mm缸径压机进行合成试验，该设备采用国内先进的工业控制机自动控制，具备压力、温度动态跟踪补偿，位移精确测定，恒功率输出，功率补偿随电网电压实现功率自动化补偿控制并图形显示功能。
　　2）试验用原材料：
　　●粉末成型复合传压介质：
　　叶腊石块选择关系到合成密封性、合成压力，在叶腊石块的优选中充分借鉴了直接加热的白云石衬套，由于白云石具有优良的保温性和不发生相变特性，因此叶腊石块内复合白云石，同时复合衬套又可提高压力利用率。经反复实验确定新材料合成用叶腊石块为：
　　●加热介质选择：
　　作为合成腔体发热元件，直接关系到温度场的建立。优选加热介质（石墨材料的密度、厚度），通过改变石墨纸密度、厚度达到加热的均匀，使合成腔内保持稳定的温度场。主要实验采用密度1.33石墨纸进行，主要考虑为1.33密度加热介质合成稳定，重复性良好。
　　●导电钢圈、双色环选择：
　　计算合成用原副编电流，采用导电面积法计算导电钢圈截面，配合叶腊石、白云石组成的双色环。
　　●屏蔽、绝缘材料选择：
　　绝缘杯在合成中起绝缘、屏蔽作用，用于合成柱间接加热，其直接与合成柱接触，其中成分、杂质将影响到金刚石品质及黑颗粒情况，在选择屏蔽材料时对
白云石、氧化镁材料进行了对比。通过对比分析发现：合成材料对粘结剂高温析出物比较敏感，合成会出现较大比例黑颗粒，直接影响金刚石品质，而镁杯改变了粘结剂材料不仅大幅度减少黑颗粒产生，而且使合成低磁料比例提高10%左右，因此合成试验采用氧化镁材料。
　　3）组装工艺：
　　通过历年来的不断摸索，在生产中不断优化，确定研发过程中采取如下合成块组装方式：组装如图1所示。
　　4）检测方法：
　　采用德国进口的RE.TEK型冲击韧性测定仪，按国际标准的TI、TTI和《人在金刚石TI、TTI检测标准》进行热稳定性检测；采用进口色度分析仪、杂质分析仪，按国际标准检测金刚石透明度L、绿度a、色度Sb及磁化率Ma。
三、新型合成材料开发试验及优选:
　　新型合成材料开发主要包括触媒材料选用、石墨材料选用、触媒比例及合成材料的预处理工艺。
　　1）媒材料选用、石墨材料选用选择试验：
　　不同的触媒、石墨材料因其所含材料不同、触媒材质原子结构不同，在金刚石转化过程中所起的催化结果和在金刚石内残余的数量也不同，因此合成出的人造金刚石颜色、磁化率、Tti都会存在很大差异，为了从中优选出适合生产高品级金刚石的合成材料，我们选择了下列触媒材料进行合成试验。
　　实验从系列号为I60B、I65B、I70B、I165B、PG、PJ、9G、9K、10D、10A、10B、10C、10D、10E、10F、10J、10I、10L、11E、11F、11H、11P、11O、11Q、HT等二十五种触媒、石墨材料中进行，通过不同触媒对比分析、技术指标分析、合成稳定性对比，初步确定合成用触媒、石墨材料。
　　不同触媒、石墨材料合成实验技术指标对比分析
　　注：低磁料指：40/45粒度磁化率小于10，45/50粒度磁化率小于4。
　　从以上多种触媒材料对比试验分析得出11E和HT系列触媒无论低磁比例和TTI、色度分析（透光度、黄度Sb、Sa）均较为理想。从而确定合成材料采用11E、HT系列触媒材料。
　　2）触媒、石墨比例配比试验
　　不同触媒比例会直接影响石墨的溶入数量、石墨再结晶粒度及金刚石的成核数量，触媒含量还会影响金刚石的生长速度和金刚石杂质含量，触媒含量过多会导致石墨溶入量增多，金刚石成核数量多，生长速度快，杂质排除相对较差，造成金刚石的杂质含量增加，使金刚石颜色、品质下降；反之触媒含量过少，导致金刚石长大过程中金属膜容易破裂而造成金刚石的表面缺陷。基于以上综合因素，选定了30%、40%、50%触媒比例，进行了对比试验，其结果如下：
　　从以上结果的对比分析可以得到：随着触媒比例的增大，金刚石的产量有一定的提高，但是低磁比例略有下降，磁化率Ma略有增大，金刚石晶型的椭圆度会随之改善。综合考虑各因素选定触媒含量为40%。
　　通过上述触媒材料、触媒比例的试验，确定合成高品级、高性能人造金刚石用合成材料为HT和11E系列材料，触媒比例为40%。
篇幅太长，未完待续……
（超硬天地）
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。中国科学家用纳米技术合成人造金刚石 硬度为天然钻石两倍
关键字:&中国基础研究材料学金刚石人造金刚石合成金刚石极硬材料人造钻石田永君观察者头条头条
中国极硬材料合成再获突破。据6月12日出版的《自然》（Nature）杂志介绍，中国科学家团队合成出硬度两倍于天然金刚石的人造金刚石块材。金刚石是碳原子按正四面体结构排列而成的晶体，是自然界中已知的硬度最大的物质。金刚石在现代工业中用途广泛，是机械与电子业切割打磨、矿山和地质钻探、以及建筑建材工业必不可少的工具和材料。由于天然金刚石罕见而价值不菲（高纯度的金刚石就是钻石），人造金刚石行业就成为制造业的最基本部门之一。作为&世界工厂&的中国，在人造金刚石领域已经走在世界前列，2010年人造金刚石产量已占据世界总产量的70%以上。
燕山大学田永君教授等人研制成功新型人造金刚石，硬度是天然金刚石的2倍
纳米技术突破自然界极限
中国材料科学家燕山大学田永君教授领导的研究团队与吉林大学马琰铭教授和美国芝加哥大学王雁宾教授合作，继2013年合成出极硬纳米孪晶立方氮化硼之后再次取得突破，在高温高压下成功地合成出硬度两倍于天然金刚石的纳米孪晶结构金刚石块材。研究成果发表在日的Nature杂志上。
天然金刚石在2700多年前被发现以来，一直被公认为自然界中的最硬材料。在不同的晶体学取向上，天然金刚石的压痕硬度为60-120GPa。
1955年美国通用电气公司利用高温高压技术在实验室成功地合成出人造金刚石单晶，掀开了金刚石工业应用的新篇章，成为超硬材料研究的里程碑，从此合成出比天然金刚石更硬的新材料就变成了科学界和产业界的共同梦想。
但是经过多年努力之后，科学家们开始对实现这一梦想感到失望。金刚石成功合成50周年之际，英国剑桥大学卡文迪许实验室的两位学者就曾撰写一篇题为&比金刚石更硬：只是幻想&的文章（Nature Materials 4（2005），4）。他们在文中明确指出：&事实上，到目前为止既没有发现天然材料也没有发现合成材料比天然金刚石更硬，而且能够合成出比天然金刚石更硬的材料几乎是不太可能的&。
金刚石结构模型
田永君教授研究团队的前期理论研究表明：在纳米尺度，多晶极性共价材料的硬化除了Hall-Petch效应的贡献还有量子限域效应的附加贡献，能够导致材料随显微组织特征尺寸减小而持续硬化却不软化。去年，他们首先利用洋葱结构氮化硼前驱物在高压下成功地合成出纳米孪晶结构立方氮化硼（Nature 493(2013), 385），将显微组织的特征尺寸（平均孪晶厚度）减小到3.8nm，维氏硬度值可达108GPa，超过了人造金刚石单晶。纳米孪晶立方氮化硼的成功合成开辟了一个同时提高材料硬度、韧性和热稳定性的新途径。
到目前为止，通过石墨、非晶碳、玻璃碳和C60等碳前驱体的高压相变还不能获得纳米孪晶结构金刚石。为此，田永君教授研究团队及其合作者开始研究洋葱碳在高温高压下的相变过程。在较低温度下洋葱碳在形成纳米孪晶结构立方金刚石的同时还共生出一种单斜结构的金刚石，在文章中他们将其命名为&M-diamond&；在较高温度下，碳洋葱转变成了单相的纳米孪晶结构金刚石，孪晶的平均厚度小到5nm。这种纳米孪晶金刚石具有从未有过的硬度和稳定性：维氏硬度约为天然金刚石的两倍，可达200GPa；空气中的起始氧化温度比天然金刚石高出200摄氏度以上。
澳大利亚James Boland在Nature杂志同期的新闻与观点（NEWS & VIEWS）栏目撰写了题为&金刚石变得更硬&的文章，亮点报道了这项工作。另外，Los Angeles Times、Chemistry World、PhysOrg等国外多家科学媒体也进行了亮点报道。
研究工作持续得到了国家自然科学基金委员会多个项目（批准号3300012）和973计划项目的支持。
左图为纳米孪晶金刚石显微组织的典型透射电镜照片，右图为透明纳米孪晶金刚石样品的光学照片（合成压力20GPa，合成温度2000 &C）。
中国人造金刚石产量占世界70%
由于金刚石对于工业的重要性，新中国在工业化之初就非常重视人造金刚石的研制。在上世纪50年代，由于我国天然金刚石已探明矿源稀少，开采更是远远满足不了需求，当时年产量只有几千克拉，所以一直是靠进口过日子，每年要耗去数千万美元的外汇。
随着中苏关系的恶化，前苏联在1960年对中国停止了金刚石笔供应，同年10月，第一机械工业部下达了一项国家重点科研项目，为了保密，课题的名称采用了代号《121》，它就是后来人所共知的公开秘密&&人造金刚石的研制项目。当时，人造金刚石技术还只有美国等几个少数工业发达国家掌握。
1963年，中国科学家成功合成了我国第一颗人造金刚石，前后用了两年多时间，圆了国内外多少人的百年梦想，走完了工业发达国家用了10多年才走完的路程。
人造金刚石工业得到了中央的高度重视，陕西工人李相臣曾因对人造金刚石的贡献被评为全国劳动模范，曾先后5次受到毛主席、8次受到周总理的亲切接见。
近年来，中国已经成为了世界工厂，国内人造金刚石产量也迅速增长，由2001年的16亿克拉增加至2010年的90亿克拉，年均复合增长率16.4%，中国人造金刚石产量占据世界总产量的70%以上。
如今，河南省方城县广阳镇西北一个偏僻山坳，已经成为世界最大的人造金刚石产地，产量占全球总产量的26%，出口欧美、印度、日本、韩国等40多个国家和地区。
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来源：中国科学报等
责任编辑:张广凯
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人工合成金刚石有什么用途？
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人工合成金刚石有什么用途？
提问者：唐嘉祯|
浏览次数：299|
提问时间： 18:50:13
热门活动：
已有3条答案
回答数：2792|被采纳数：7
南审度法BEYJ
所有回答：&2792
两种主要用途：
1、利用其硬度：刀具、磨料、耐磨料；
2、利用其美感：宝石、装饰品；
主要就是这两种用途，看你需要什么，还可以有别的利用。你还是多查找下他资料，毕竟知识在不断地创新，希望我的回答能够帮到你，望采纳
回答数：15026|被采纳数：72
所有回答：&15026
人工合成金刚石不仅可以加工成价值连城的珠宝，在工业中也大有可为。
它硬度高、耐磨性好，可广泛用于切削、磨削、钻探；由于导热率高、电绝缘性好，可作为半导体装置的散热板；它有优良的透光性和耐腐蚀性，在电子工业中也得到广泛应用。
1、制造树脂结合剂磨具或研磨用等
2、制造金属结合剂磨具、陶瓷结合剂磨具或研磨用等
3、制造一般地层地质钻探钻头、半导体及非金属材料切割加工工具等
4、制造硬地层地质钻头、修正工具及非金属硬脆性材料加工工具等
5、树脂、陶瓷结合剂磨具或研磨等
6、金属结合剂磨具、电镀制品。钻探工具或研磨等
7、锯切、钻探及修正工具等
回答数：121717|被采纳数：96
所有回答：&121717
地质钻头和石油钻头金刚石、拉丝模用金刚石、磨料用金刚石、修整器用金刚石、玻璃刀用金刚石、硬度计压头用金刚石、工艺品用金刚石。
若涂在音响纸盆上，音箱音质会大为改善。
文艺复兴时期，用金刚石粉末制成的慢性毒药曾流行在意大利豪门之间。当人服食下金刚石粉末后，金刚石粉末会粘在胃壁上，在长期的摩擦中，会让人得胃溃疡，不及时治疗会死于胃出血，是种难以让人提防的慢性毒剂。
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