人造金刚石热稳定性的实验研究
基于拉曼光谱的类金刚石薄膜的热稳定性研究
基于拉曼光谱的类金刚石薄膜的热稳定性研究张在珍;张兆贵【摘要】利用阴极真空弧放电设备制备了表面光滑的类金刚石薄膜材料,通过多波长激发的拉曼光谱研究了不同退火条件下所制薄膜的热稳定性.实验结果表明,在小于400℃的温度处理下,类金刚石薄膜微观结构几乎不发生变化,薄膜处于稳定区;当温度升高至600℃,微观结构开始发生微妙的变化,认为处于亚稳定区;当温度升至800℃甚至1 000℃时,类金刚石薄膜的微观结构发生显著变化,薄膜开始出现石墨化,物理性质不能保持稳定.【期刊名称】《河北工业科技》【年(卷),期】2014(031)004【总页数】4页(P302-305)【关键词】类金刚石薄膜;拉曼光谱;热稳定性【作者】张在珍;张兆贵【作者单位】潍坊工程职业学院应用化学与生物工程学院,山东潍坊262500;潍坊工程职业学院应用化学与生物工程学院,山东潍坊262500【正文语种】中文【中图分类】TQ164类金刚石(DLC)薄膜因具有较高成分金刚石结构的C—C键而得名，具有一些类似于天然金刚石的物理化学性质，如高硬度、低摩擦系数、良好的化学稳定性和抗腐蚀能力[1]。
在工业界，类金刚石薄膜具有广泛的应用前景。
虽然类金刚石薄膜具有众多优点，但是热稳定性是决定其能否得到广泛应用的一个非常重要的性质，尤其是能否应用在高温场合。
本文借助多激光波长激发拉曼光谱表征薄膜的分子结构，研究薄膜材料经过热处理后薄膜分子结构的影响，深层次地表征薄膜的热稳定性，得到类金刚石薄膜能够接受的温度范围。
1.1 薄膜制备目前有很多方法可以制备类金刚石薄膜，如阴极真空电弧沉积法[2]、磁控溅射法[3]和磁过滤阴极真空膜弧沉积法。
其中磁过滤阴极真空弧放电(FCVA)沉积设备具备离化率高、涂层与工件的结合好、膜层组织致密、表面光滑等优点，得到广泛应用，制备所得的薄膜具有高密度、高硬度、优良抗磨损性能、化学惰性、无针孔等一系列优异的性能[4]。
本研究类金刚石薄膜也是由磁过滤阴极真空弧沉积系统制备所得。
人造金刚石电解提纯工艺探讨
人造金刚石电解提纯工艺探讨I. 引言- 研究背景及意义- 研究目的II. 金刚石的特性及应用- 金刚石的结构特点- 金刚石的应用领域III. 人造金刚石的制备方法- HPHT法- CVD法- 电解法IV. 人造金刚石电解提纯工艺探讨- 电解工艺原理- 电解条件的优化- 电解设备的设计V. 结论与展望- 对人造金刚石电解提纯工艺探讨进行总结- 展望未来研究方向注：HPHT法，CVD法分别系统阐述，不进行比较。
I. 引言金刚石是最硬的天然材料，具有广泛的应用领域，如切割工具、磨料、热导材料等。
然而，天然金刚石的产量非常有限，难以满足工业需求，因此研究人造金刚石制备方法成为了一项重要的研究领域。
除了HPHT（高压高温）法和CVD（化学气相沉积）法外，电解法也逐渐成为人造金刚石的一种重要制备方法。
本篇论文将探讨人造金刚石电解提纯工艺。
II. 金刚石的特性及应用金刚石是由碳原子组成的晶体，每一个碳原子都与四个相邻的碳原子形成累积的八面体结构，具有强大的核心电子云结构，因此具有极高的硬度、热导率、光学折射率等特性。
由于这些特性，金刚石被广泛应用于磨料、切割工具、热导材料、光学器件等领域。
III. 人造金刚石的制备方法人造金刚石的制备方法主要包括HPHT法和CVD法。
其中，HPHT法以高压高温的方式在金属触媒作用下将碳转化为金刚石，并且可以制备出大尺寸的金刚石单晶；CVD法以气相化学反应的方式在合适的基底上进行金刚石沉积，可以制备出具有大面积、均匀性良好等特点的金刚石薄膜。
然而，这两种方法都存在一些问题，如HPHT法制备周期长、成本高，CVD 法沉积速度慢、质量难以控制等。
因此，研究新的制备方法成为了迫切的需要。
IV. 人造金刚石电解提纯工艺探讨电解法是指通过电极将物质转化为其他物质或纯度更高的物质的一种化学反应方式。
在人造金刚石制备中，电解法主要用于提高金刚石的纯度和质量。
其基本原理是利用金属或其他能够发生化学反应的电极，在适当的电解液中通入电流，使得金刚石在电极表面沉积，达到提高纯度的目的。
金刚石热稳定性研究现状分析
2 单晶金刚石的热稳定性研究
在国外， 热稳定性被作为确定金刚石应用领域最重要的依据。 国际上研究单晶金刚石热 稳定性的经典方法是在马弗炉中，取两个温度点 900℃、1100℃加热，分别保温 30min，然 ［ ］ 后考察加热前后样品重量、强度的变化 3 。目前国内对于单晶金刚石热稳定性的检测还没 有统一的测试标准，一般是进行差热分析和热重分析，测出样品失重与加热温度的关系； 也有在对样品加热后，测试试件机械性能的下降程度，并以此来表征金刚石的热稳定性；或
金刚石热稳定性研究现状分析
116024 大连理工大学 摘要 王适 张弘 通过对国内外研究现状分析，充分讨论了诸因素对人造单晶金刚石和聚晶金刚石热稳定性的影响。 针对人造金刚石热稳定性的研究方法和概念存在的问题和不足，建议以“抗可逆转变”温度，即相变点， 作为热稳定性的度量和标识，且采用能够体现出影响热稳定性因素之间关联度、并同时注重微观结构分析 与性能改变测试相结合的方法。
1 前言
天然金刚石是自然界中最硬的物质， 并具有许多卓越的性能。 这些其他材料很难比拟的 优秀品质，对切削加工来说是至关重要的。然而，天然金刚石的价格非常昂贵，多用于特殊 场合。自从 1954 年人工合成金刚石以来，在世界范围内，人造金刚石已经经历了三个发展 ［ ］ 阶段 1 ：(1)50 年代人造金刚石的合成，使金刚石生产工业化成为现实；(2)70 年代聚晶金刚 石(PCD)的出现， 使人造金刚石进入全面代替天然金刚石而制作工具的新时期； (3)80 年代成 熟的低压气相生长金刚石薄膜(CVD)的成功开始了金刚石作为功能性新材料应用的新时代。 人造金刚石工具的用途很多，可用作刀具、磨具、锯切工具、钻具、拉拔工具、修整工具和 其他工具。金刚石工具的使用，对切削加工业产生了革命性的影响，提高了加工速度和生产 率，延长了刀具使用寿命，并且可获得满意的加工效果。随着对加工质量要求的不断提高， 以及一些难加工材料的特殊加工要求， 人们对金刚石工具的质量与使用性能提出了更高的要 求与期望。 作为金刚石工具重要性能指标之一，热稳定性(Thermal Stability)的研究越来越受到各国 金刚石工具生产制造者和使用者的重视。 英国 De Beers 和美国 GE 公司近年来加大了对其金 ［ 1］ 刚石产品热稳定性能的测试 ，进行了诸多方面的研究来改进金刚石工具的热稳定性，并 ［ ］ 不断推出热稳定性更好的产品 2 。 从生产到实际应用， 金刚石工具要经历两次受热过程： (1) 将其制作成刀具时，所经历的切割及焊接加热过程，如果金刚石产品的热稳定性低，较高的 焊接加热温度将会引起金刚石层损伤， 对其组织结构产生不利影响， 从而影响刀具的使用性 能；(2)在切削加工过程中，切削刃受热，此时，如果金刚石产品的热稳定性低，刀具就会 很快磨损，从而影响加工质量，降低刀具的使用寿命，使生产效率下降、增加生产成本等。 由此可见，金刚石工具的热稳定性直接关系到其本身的应用的发展前途。渐渐地，对金刚石 工具产品性能的评估，不再局限于强度、硬度、耐磨性等，而是加入热稳定性指标的综合评 价。
人造金刚石研究报告
人造金刚石研究报告摘要：人造金刚石是一种通过人工合成方式制备的具有类似天然金刚石结构和性质的新材料。
其在颜色、硬度和耐磨性方面具有突出优势，并且具有广泛的应用前景。
本报告对人造金刚石的制备方法、性质以及应用进行了综述，并对其未来发展方向进行了展望。
1.引言金刚石是一种具有超高硬度和优异物理性质的自然矿物，然而，其稀缺性和高价值限制了其应用范围。
人造金刚石的问世填补了市场需求与供给之间的空白，为不同领域的应用提供了更多可能性。
2.人造金刚石的制备方法人造金刚石的制备方法主要包括高温高压法、化学气相沉积法和其他化学合成方法。
高温高压法是最早被使用的方法之一，通过在高温高压条件下模拟地壳中金刚石的形成过程制备人造金刚石。
化学气相沉积法则是将金属催化剂与烃类原料放置在高温高压下进行反应制备金刚石。
其他化学合成方法则采用不同的化学反应路径，在较低温度和压力条件下制备金刚石。
3.人造金刚石的性质人造金刚石的性质类似于天然金刚石，具有极高的硬度、热导率和光学透明性。
然而，人造金刚石也有其不同之处，如杂质含量较高、晶体结构略有差异。
人造金刚石的硬度和耐磨性使其在工业领域中有着广泛的应用，例如用于切削工具、磨料、光学器件等。
4.人造金刚石的应用人造金刚石因其独特的性质在多个领域得到了应用。
在切削工具领域，人造金刚石可制成高速切削刀具，用于加工硬质材料；在电子学领域，人造金刚石具有优异的热导率和绝缘性能，可用于制备高功率电子设备的散热材料；在光学领域，人造金刚石可用于制备光学窗口、透镜和激光器件等。
5.人造金刚石的未来发展随着科技的进步和人造金刚石制备技术的不断发展，人造金刚石在未来有着广阔的应用前景。
研究人员正在尝试改进制备方法，提高人造金刚石的质量和晶体尺寸，以满足不同应用需求。
此外，人造金刚石的微纳加工技术也是一个研究的热点，将有助于人造金刚石在纳米器件和生物医学领域的应用。
结论：人造金刚石作为一种新的材料，在颜色、硬度和耐磨性方面具有突出优势，并且具备多种应用潜力。
3聚晶金刚石的热稳定性研究
3 聚晶金刚石的热稳定性研究聚晶金刚石的热稳定性确定了其应用范围[12] ，对其研究越来越受到人们的关注。
由于聚晶金刚石受热后，其使用性能会受到很大影响，所以很自然地从受热前后聚晶金刚石性能的改变来研究其热稳定性。
并有定义[13] 为：聚晶金刚石复合片的耐热性是指它在空气中或保护气氛中加热而耐磨性基本保持不变所能承受的温度与相应的时间。
单以耐磨性来评定聚晶金刚石的热稳定性，未免有失偏颇。
目前，测量加热后聚晶金刚石性能改变量成为研究其热稳定性的主要手段。
在世界范围内，测定耐热性的方法主要有三种[1] ：(1)英国De Beers 公司是将其置于空气中用马弗炉加热，同时将其置于还原气氛(95%H2+5%N2)中用还原炉加热，至某一温度，并保持一段时间，然后测定其失重、耐磨性、石墨化程度和抗冲击性能;(2) 英国De Beers 公司还有用热量—差热分析仪，并配以高温显微镜，来测定其初始氧化温度，以此来确定氧化度、耐热性;(3)美国GE 公司是将加热过的烧结体，用扫描电镜作断口分析及车削试验，切削速度为107〜168m/min，进给量为0.13mmPR。
国内的研究手段大多类似于方法二，采用差热—热重法。
并用差热、热重曲线来分析温度点，以此来确定聚晶金刚石的氧化温度、石墨化温度等。
研究表明，聚晶金刚石的热稳定性与许多因素有关。
3.1 聚晶金刚石热稳定性与环境的关系与单晶金刚石的热稳定性类似，在不同环境中，聚晶金刚石的热稳定性差别很大。
分别在氢气、氮气、空气中，将去掉硬质合金基体的聚晶金刚石复合片从600 C加热到800 C [14]。
在对PCD表面显微分析中得出：氢气中，PCD表面从700 C〜750 C开始有明显的恶化；氮气中，几乎在600 C粘结相就开始从晶界渗出，随着温度的升高越来越明显，至约750C时发现PCD表面有碎裂的迹象，达到800C时则损伤相当严重；空气中，在约600C时，PCD面出现损伤，并伴随着Co 粘结相被挤出PCD 表面，其形状为球形，主要是因为粘结相的氧化物与金刚石的氧化物互不润湿。
人造金刚石热稳定性的实验研究
随着 人 造 金 刚石 工业 的迅 速 发展 ，人 造 金 刚石 制 品的应 用 也 越来 越 广泛 ，如何 合理 选 用金 刚 石成
气体 的情 况 下 ，均 匀 快 速 加 温 到 所 需 温 度 ，保 温 ３ ０分 钟后 缓慢 冷 却 至室 温 。 （０分钟 为 一般 热 压合 ３ 成 人 造 金 刚石 制 品 的 时 间 ） 。取 出 样 品 后 依 次 顺 序
检测 ５ ０颗 的 强 度 值 ，计 算 出算 术 平 均值 ，然 后 舍
为 困绕 生产 商 和用 户 的 主要 问题 。而人 造金 刚 石 的 热 稳 定性 是 一 项重 要 的 品质指 标 ，它 全 面 反映 了人
造 金 刚 石 的 内在质 量 ，是 人 造金 刚 石制 品 的设 计 依 据 之 一 。 国外 的 ＧＥ公 司 、Ｄ ｅｒ 公 司等 人 造 金 ｅＢ ｅｓ 刚石 生 产 企业 ，均将 测定 热 稳定 性 作 为评 价人 造 金 刚石 质 量 、性 能 好 坏 的 重 要 指 标 与 必 检 项 目 之 ［ ）引 Ｉ（ 研 究 表 明［】 ） 】 ３［ ［ ，人 造 金 刚 石 的 晶 形 和 ５
则 、 晶 形 完 整 、 晶 面 光 滑 、晶 棱 清 晰 ，其 强 度 也 越
大 ，包 裹 体含 量 越少 ，强度 越 大 ，而 且对 热 稳定 性 也 有一 定影 响 。本 文对 于人 造 金刚 石 晶形 及包 裹 体 与热 稳 定性 的关 系进 行 实验 分 析探 讨 。
１ 实 验 细 节 （ ）样 品 准 备 １ 选 用 国 内 某 地 人 造 金 刚 石 厂 粒 度 为 ４ ／ ０的 金 ０５
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人 造 金 刚 石 热 稳 定 性 的 实 验 研 究
霍喜平 何远航 宋媛媛
人造金刚石的制备方法与超高压技术研究
人造金刚石的制备方法与超高压技术研究摘要：人造金刚石的制备是一项高度复杂和引人注目的科学技术领域。
随着科学技术不断进步，人造金刚石应用日益广泛，与此同时制备方法不断改进，如今超高压技术是我国制备人造金刚石的主要方法。
文章围绕天然金刚石的特点，按照静压法、动压法和低压法三种方法阐述人造金刚石制备技术，并从制备装置角度阐述人造金刚石的设计要点，旨在为人造金刚石技术发展优化提供更多参考。
关键词：人造金刚石；制备方法；超高压技术；高温高压；制备装置引言：金刚石作为一种具有卓越硬度、导热性和光学特性的材料，在工业、电子、医疗和科学研究等领域有广泛的应用。
然而，自然形成的金刚石非常稀有，开采困难，因此人造金刚石的制备一直是科学家和工程师们的重要研究领域之一。
超高压技术是制备人造金刚石的关键方法之一，通过模拟地下极端条件，将碳原子重新排列，形成金刚石晶体。
因此，本章研究人造金刚石的制备方法并阐述超高压技术，对推动人造金刚石发展有积极意义。
1人造金刚石的制备方法1.1高压法高压法是一种制备人造金刚石的可行方法，可以细化为两部分：其一是静压法，其二是动压法。
其中静压法适用于制备较大的金刚石晶体，而动压法适用于制备小型但高质量的金刚石晶体。
这两种方法都需要极高的压力和温度，以模拟地下地壳中自然形成天然金刚石的条件。
1.1.1静压法静压法是制备人造金刚石的一种传统方法，它通过在高压高温条件下将碳源压缩成金刚石晶体。
主要步骤如下：第一，将碳源（通常使用金属镁粉末）和种子金刚石晶体放置在高压装置中。
种子金刚石晶体通常是已有的金刚石小晶体，它们可以作为起始点来促使新的金刚石晶体生长。
第二，借助高压装置中产生的极高压力（通常在数兆帕到千兆帕之间）和高温度（通常在1500°C到2500°C之间）条件下，碳源被压缩成金刚石晶体的晶格结构。
第三，经过一定时间的高温高压操作，最终形成人造金刚石。
1.1.2动压法动压法是借助爆炸来产生极高的压力和温度，从而制备人造金刚石的方法。
人工合成金刚石初步调研报告
人工合成金刚石初步调研报告人造金刚石是用超高压高温或其他人工方法，使非金刚石结构的碳发生相变转化而成的金刚石。
与天然金刚石相比，它具有生产成本低，应用效果好的优点。
由于非金属材料和其他硬脆材料，如大理石、花岗石、耐火材料、玻璃、陶瓷、混凝土等加工工业的发展，对锯片、钻头用金刚石质量的要求越来越高，需求量越来越大，目前世界上工业用金刚石的85% 以上已由人造金刚石代替。
1.我国人造金刚石产业现状1.1人造金刚石在新兴行业领域内的应用有望进一步拓展，随着人造金刚石品级的不断提升，其优良的性能有望在高新技术领域得到更广泛的应用，如可用于航空仪表轴承、雷达波导管、光学器件、高能烟速器等精密仪器的加工；可用于单晶硅、多晶硅0.1-0.2mm厚度片的切割、磨削、卫星太阳能电池板等高效精密加工；可用于计算机芯片等大规模集成电路的微细精密切割、开槽、背面减薄、纳米金刚石抛光等加工；高纯大单晶金刚石也可以制作用于动力压缩试验的高强度光学窗、非常环境中某些装置的窗孔及研究核聚变能源的构件等等。
1.2 我国人造金刚石市场高品级金刚石所占比例较低，附加值提升空间大目前国内超硬材料与制品产值大约在1:3～1:6之间，随着下游超硬材料制品市场规模的不断增长，超硬材料的市场前景十分广阔。
高品级金刚石的市场需求占整个市场的比例大约为60%～70%，按照目前国内技术水平生产的金刚石产品，高品级金刚石所占比例偏低，只有25%～30%左右，与60%的市场需求相对照，缺口为30%～35%。
由于我国金刚石制品的整体技术与质量水平落后于发达国家，用于电子、汽车、家电、数控加工等行业用的高档产品90%以上依赖进口。
1.3 未来金刚石需求增长，价格平稳回升未来几年我国人造金刚石的市场需求量仍可以保持在年均复合增长15%以上。
根据行河南球磨机业协会统计数据，2001年-2009年国内人造金刚石产销量由16亿克拉增长到54亿克拉，年均复合增长16.4%左右。
熔盐法合成Ti_和TiC_镀覆层对金刚石热稳定性的影响
熔盐法合成Ti 和TiC 镀覆层对金刚石热稳定性的影响*武玺旺1,2， 皇甫战彪3， 刘雪坤3， 蔡玉乐1， 王良文1,4， 程学瑞1,3（1. 河南黄河旋风股份有限公司, 河南 长葛461500）（2. 许昌学院, 河南 许昌 461000）（3. 郑州轻工业大学 物理与电子工程学院, 郑州450002）（4. 郑州轻工业大学 机电工程学院, 郑州450002）摘要 金刚石表面金属化处理是提高金刚石制品性能的重要技术手段之一，镀覆层质量对金刚石及其制品的热稳定性和耐磨性都具有重要影响。
采用高温熔盐法在金刚石表面成功镀覆Ti 和TiC 层，利用XRD 、SEM 对镀覆层的组成和形貌进行表征，并对镀覆后金刚石颗粒的热稳定性进行研究。
结果表明：镀覆后金刚石由黄色变为灰黑色，其光学透过率大大降低。
在800～900 ℃镀覆时，金刚石表面会形成Ti 和TiC 复合镀层，但800 ℃时的镀层比较稀疏，甚至出现漏镀现象，而在900 ℃时得到的镀层比较均匀致密；在1 100 ℃镀覆时，镀覆层为TiC ，镀覆层较厚而且出现分层、开裂现象。
由于镀覆层的保护作用，金刚石的氧化温度增加，失重率大大降低。
尤其是在900 ℃时镀覆后，金刚石的失重率由原料的91.3%降至镀覆后的9.3%，热稳定性显著提升。
因此，熔盐法合成Ti 镀覆层的最佳温度为900 ℃。
关键词 金刚石；熔盐法；Ti ；TiC ；热重分析中图分类号 TG164 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)02-0196-06DOI 码 10.13394/ki.jgszz.2022.0054收稿日期 2022-04-19 修回日期 2022-06-13金刚石制品在加工和使用过程中往往要经受高温作用，而金刚石属于碳材料，高温条件下极易氧化。
而且人造金刚石通常含有有氮、硼、硅、金属包裹体等诸多杂质和缺陷，导致其热稳定性大大降低，金刚石热稳定性能的好坏很大程度上决定了金刚石工具的性能和使用寿命[1-2]。
金属化金刚石热稳定性能的研究
金属化金刚石热稳定性能的研究金属基金刚石工具多采用真空或保护气氛烧结制备，其目的是防止氧化气氛的存在使金刚石过早石墨化。
但采用堆焊技术将金刚石与硬质合金混合敷焊于钢齿石油钻头上时，金刚石抗压强度下降；大大影响金刚石工具的使用效果。
因此，防止高温下的金刚石因氧化而转变成石墨，是提高金刚石工具使用效率和寿命的关键因素[1]。
目前国内外一般采用表面镀覆金属的方法来减少金刚石高温石墨化倾向，降低金刚石与镀覆金属间的界面能[2]，实现金刚石与多种金属材料的浸润，并通过该层金属与金刚石发生化学反应，生成稳定的化学键，实现冶金结合，从而提高金刚石与基体的结合强度，以利于充分发挥金刚石的性能。
本文简单描述了化学气液相处理(CVLT)技术制备表面金属化金刚石的过程，并通过表面金属化金刚石与未镀单晶金刚石的对比测试，着重分析氧化环境对两种状态金刚石热稳定性的影响。
02实验单晶金刚石（型号SMD35、粒径40/45）表面金属化采用化学气液相处理（CVLT）工艺制作：(1)将单晶金刚石放入真空气氛加热炉中，在负压（-0.09MPa）下加热至800℃，通入Ti、Cr氯化物蒸发气和氢气，反应1h后停止通反应气，样品在氢气保护下随炉冷却后出炉。
(2)经气相反应后的单晶金刚石，放入Ni-Cr-W-P化学镀液中，在90℃镀覆1.5h，取出用清水清洗后烘干。
被测样品在马弗炉中加热，其参数如下表1：采用体视显微镜（XTL-500）观察常温和高温氧化两种状态金刚石表面形貌变化；分析天平（AR2140）称量金刚石在各加热环境的失重情况；X射线衍射仪（DX-1000X）测试金刚石及金属化膜层结构；抗压强度测定仪（LY—007型）对金刚石单晶进行单粒抗压测试，测定其40粒平均抗压强度。
03结果与讨论3.1形貌观察及分析图1为未金属化金刚石单晶900℃加热前后的体视显微形貌像，其中（a）显示：金刚石颗粒形状规则，表面光滑，边棱锐利，图（b）显示金刚石加热后失去光泽，棱角模糊，尺寸变小，且表面有较大的蚀坑（如图中箭头处）。
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９ ０ 和 １ ０ ℃ 高 温 后 的 金 刚 石 的 强 度 作 为 判 ０℃ １０
断 金 刚 石 颗 粒 的 热 稳 定 性 值 能 够 较 好 地 反 应 出
金 刚石 的热 稳定 性 。
低 晶 面 缺 陷 及 包 裹 体 发 生 率 是 提 高 金 刚 石 强 度
从 实 验 可 以 看 出 晶 形 完 整 呈 浑 圆 状 、 面 晶 光 滑 无 缺 陷 、 棱 清 晰 、 明 度 好 的 金 刚 石 比 晶 晶 透 形 不 完 整 、 面 粗 糙 有 缺 陷 、 明 度 差 的 金 刚 石 晶 透
降 ， 得 金 刚 石 颗 粒 受 到 较 大 破 坏 。 当 温 度 高 使
第 ２期 ２０ ０ ２年 ４月
２ ２ 实验 过 程 ．
级 别 的重 要 因素 。
人 造 金 刚 石 的 热 稳 定 性 与 其 受 热 的 温 度 存 在 一 定 关 系 。如 图 １所 示 ， 造 金 刚ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ石 随 温 度 人 不 同 强 度 的 变 化 规 律 为 ： Ｏ — ７ ０ 强 度 先 缓 ４０ Ｏ℃ 慢 下 降 ， 后 略 有 回 升 ， 度 下 降 和 回 升 幅 度 都 然 强 不 大 ； Ｏ — ９ ０ 强 度 缓 慢 下 降 ； ０ － １ ０ ℃ ７０ Ｏ℃ ９ ０ ２０
关 键 词 人 造 金 刚 石 热 稳 定 性 晶 形 包 裹 体 。
１ 前 言
晶形完 整 、 面光 滑 、 棱 清 晰 ， 强度 也越 大 ， 晶 晶 其 包 裹 体 含 量 越 少 ， 度 越 大 ， 且 对 热 稳 定 性 也 强 而 有 一 定影 响 。本文 对 于人 造 金 刚 石 晶形及 包裹 体 与 热稳 定 性 的关 系 进行 实 验分 析 探 讨 。
选 用 国 内某 地 人 造 金 刚 石 厂 粒 度 为 ４ ／ ０ ０ ５
的金 刚石 颗 粒 ， ４ 用 Ｏ倍 双 目显微 镜 对其 进 行 观
察 ， 根 据 晶 粒 形 状 特 征 划 分 为 ４组 （ 表 １所 并 如 示 ）然 后 对这 些 样 品 进 行 光 谱 半 定 量 分 析 ， ， 分
于 １ ０ ℃ 时 ， 多 数 金 刚 石 颗 粒 的 强 度 剧 烈 下 １０ 大 降 ， 重 影 响 了金 刚 石 颗粒 的 性 能 ， 时检 测人 严 此 造 金 刚 石 的 热 稳 定 性 实 际 意 义 不 大 。 因 此 用
强 度 要 大 的 多 ， 且 包 裹 体 含 量 也 少 。 晶 形 完 而 整 与包 裹 体 含 量 少 表 现 出 了一 致 性 ， 种 一 致 这 性 使 得 晶 形 好 的 人 造 金 刚 石 的 强 度 更 高 ， 此 因
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实验 点 滴 ・
《 工 业
金
刚 石 》
第 ２期
霍喜平 何远航
宋媛媛
北京 理 工 大 学机 电工程 学 院 １ ０ ８ ００１
摘 要 本 文 通 过 实验 分 析 了人 造 金 刚 石 热 稳 定 性 与 受 热 温 度 的 关 系 ， 及 晶 形 及 包 以 裹体 对 热稳 定 性 的影 响 。
《
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一
一
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◆ －样 品 １ ＿
２ 实 验 细 节
２ １ 样 品 准 备 ．
随 着 人 造 金 刚 石 工 业 的 迅 速 发 展 ， 造 金 人
刚石 制 品 的应 用 也 越 来 越 广 泛 ， 何 合 理 选 用 如 金 刚石 成 为 困拢 生产 商 和 用 户 的 主要 问题 。而
人 造 金 刚 石 的 热 稳 定 性 是 一 项 重 要 的 品 质 指 标 。它全 面反 映 了人 造 金 刚 石 的 内在 质 量 ， 是
从 ４ ０ 到 １ ０ ℃ 每 隔 １ ０ 作 为 一 实 验 ０℃ ２０ ０℃ 温 度 。取 样 品 置 于 管 式 电 加 热 炉 中 ， 通 有 惰 在
， ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 幻 １ １ １ １ ｌ
性 保 护 气 体 的 情 况 下 ， 匀 快 速 加 温 到 所 需 温 均 度， 温 ３ 保 Ｏ分 钟 后 缓 慢 冷 却 至 室 温 。 取 出 样 品 后 依 次顺 序 检测 ５ Ｏ粒 的 强 度 值 ， 算 出算 术 平 计 均 值 ， 后 舍 去其 中超 过 平 均 值 一 倍 以上 的值 ， 然 求 出剩余 的平 均 值 作 为 实 测 平 均 破坏 载荷 。
２ ３ 实验 结 果 分 析 ．
强 度 急 速 下 降 。 在 温 度 低 于 ９ ０ 时 ， 度 下 ０℃ 强
降 较 为 平 缓 ， 降 幅 度 也 不 大 。 在 温 度 高 于 下
９ ０ 时 ， 度 下 降 较 为 快 速 ， 降 幅 度 也 比 较 ０℃ 强 下
大 。 当 温 度 高 于 １ ０ ℃ 时 ， 刚 石 强 度 显 著 下 １０ 金
人 造 金 刚石 制 品 的 设 计 依 据 之 一 。 国外 的 Ｇ．
Ｅ公 司 和 ＤｅＢ ｅｓ公 司 等 人 造 金 刚 石 生 产 企 ｅｒ 业 ， 将 测 定 热 稳 定 性 作 为 评 价 人 造 金 刚 石 质 均 量 、 能 好 坏 的 重 要 指 标 与 必 检 项 目之 一 ［［ 性 。 ］ 研 究 表 明 ［［［ 人 造 金 刚 石 的 晶 形 和 包 裹 体 。 ‘引， ］］
析其 铁 、 、 、 等 金 属 触 媒 包 裹 体 元 素 的 含 钴 镍 锰
量 。
是影 响其 强 度 的重 要 因素 ， 颗粒 越 是 形状 规则 、
表 １
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实验 点 滴 ・
霍 喜 平 何 远 航 宋媛 媛
人 造 金 刚石 热 稳 定性 的 实验 研 究