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高长径比柱状金刚石的高温高压合成与机理研究

胡美华 马红安 颜丙敏 张壮飞 李勇 周振翔 秦杰明 贾晓鹏

高长径比柱状金刚石的高温高压合成与机理研究

胡美华, 马红安, 颜丙敏, 张壮飞, 李勇, 周振翔, 秦杰明, 贾晓鹏
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  • 为了拓展金刚石的种类和解决金刚石工具使用过程中因把持力不足造成的使用寿命降低等, 在中国式六面顶压机上, 通过对FeNi触媒成分和工艺的优化, 成功合成出高质量长径比大于2.5, 平均粒度在0.81.0 mm的柱状金刚石晶体. 该晶体独特的形貌, 将极大改善金刚石工具的在使用过程中出现的脱粒现象. 另外, 实验中发现, 柱状金刚石晶体的生长速度也远大于传统晶体的生长速度. 采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等手段对柱状金刚石晶体及晶体周围触媒成分进行了表征; 结果表明, 柱状金刚石晶体在生长过程中存在{100}和{111}晶面拉长, 以及包覆在晶体周围的触媒成分偏析. 在此基础上, 阐明了柱状晶体生长机理.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50572032, 50731006, 50801030)和内蒙古自然科学基金(批准号: 2010MS0105)资助的课题.
    [1]

    Ekimov E A, Sidorov V A, Bauer E D, Mel'nik N N, Curro N J, Thompson J D, Stishov S M 2004 Nature 428 542

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    Koizumi S,Watanabe K, Hasegawa M, Kanda H 2001 Science 292 1899

    [3]

    Wang J T, Chen C F, Kawazoe Y 2011 Phys. Rev. B 84 012102

    [4]

    Burns R C, Hansen J O, Spits R A, Sibanda M, Melbourn C M, Welch D L 1999 Diamond Relat. Mater. 8 1433

    [5]

    Luo X G, Liu Z Y, Xu B, Yu D L, Tian Y J, Wang H T, He J L 2010 J. Phys. Chem. C 114 17851

    [6]

    Kalish R, Reznik A, Uzan-Saguy C, Cytermann C 2000 Appl. Phys. Lett. 76 757

    [7]

    Han Q G, Ma H A, Xiao H Y, Li R, Zhang C, Li Z C, Tian Y, Jia X P2010 Acta Phys. Sin. 59 1923 (in Chinese) [韩奇钢, 马红安, 肖宏宇, 李瑞, 张聪, 李战厂, 田宇, 贾晓鹏 2010 物理学报 textbf 59 1923]

    [8]

    Hong G F, Jia X P, Li S S, Zhang Y F, Li Y, Zhao M, Ma H A 2010 Chin. Phys. B 19 118101

    [9]

    Bundy F P, Strong H T, Wentorf R H 1955 Nature 176 51

    [10]

    Kanda H, Akaishi M,Yamaoka S 1994 Appl. Phys. Lett. 65 784

    [11]

    Sung C, TaiM1995/1996 High Temperature -High Pressure 27/28 523

    [12]

    Qin J M, Zhang Y, Cao J M, Tian L F 2011 Acta Phys. Sin. 60 058102 (in Chinese) [秦杰明, 张莹, 曹建明, 田立飞 2011 物理学报 60 058102]

    [13]

    Liu X B, Jia X P, Guo X K, Zhang Z F, Ma H A 2010 Cryst. Growth. Des. 10 2895

    [14]

    Zhou L, Jia X P, Ma H A, Zheng Y J, Li Y T 2008 Chin. Phys. B 17 4665

    [15]

    Lin I C, Lin C J, Tuan W H 2011 Diamond Relat. Mater. 20 42

    [16]

    Webb S W 1999 Diamond Relat. Mater. 8 2043

    [17]

    Ma H A, Jia X P, Chen L X, Zhu P W, Guo W L, Guo X B, Wang Y D, Li S Q, Zou G T, Bex P 2002 J. Phys: Condens. Matter. 14 11269

  • [1]

    Ekimov E A, Sidorov V A, Bauer E D, Mel'nik N N, Curro N J, Thompson J D, Stishov S M 2004 Nature 428 542

    [2]

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  • [1] 孙凌涛, 郭朝中, 肖绪洋. Cu偏析诱导Co团簇结构及性质异常的动力学模拟. 物理学报, 2016, 65(12): 123601. doi: 10.7498/aps.65.123601
    [2] 王万录, 廖克俊, 朱亚波. 对碳纳米管阵列的场发射电场增强因子以及最佳阵列密度的研究. 物理学报, 2002, 51(10): 2335-2339. doi: 10.7498/aps.51.2335
    [3] 吴海飞, 张寒洁, 廖清, 陆赟豪, 斯剑霄, 李海洋, 鲍世宁, 吴惠祯, 何丕模. Mn/PbTe(111)界面行为的光电子能谱研究. 物理学报, 2009, 58(2): 1310-1315. doi: 10.7498/aps.58.1310
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    [9] 张卫平, 刘宇明, 杨奕娟, 王文君, 沈主同, 陈良辰. 多晶金刚石的烧结. 物理学报, 1977, 153(1): 79-82. doi: 10.7498/aps.26.79
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-06-15
  • 修回日期:  2012-04-05
  • 刊出日期:  2012-04-05

高长径比柱状金刚石的高温高压合成与机理研究

  • 1. 吉林大学超硬材料国家重点实验室, 长春 130012;
  • 2. 内蒙古民族大学物理学院, 通辽 028000
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50572032, 50731006, 50801030)和内蒙古自然科学基金(批准号: 2010MS0105)资助的课题.

摘要: 为了拓展金刚石的种类和解决金刚石工具使用过程中因把持力不足造成的使用寿命降低等, 在中国式六面顶压机上, 通过对FeNi触媒成分和工艺的优化, 成功合成出高质量长径比大于2.5, 平均粒度在0.81.0 mm的柱状金刚石晶体. 该晶体独特的形貌, 将极大改善金刚石工具的在使用过程中出现的脱粒现象. 另外, 实验中发现, 柱状金刚石晶体的生长速度也远大于传统晶体的生长速度. 采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等手段对柱状金刚石晶体及晶体周围触媒成分进行了表征; 结果表明, 柱状金刚石晶体在生长过程中存在{100}和{111}晶面拉长, 以及包覆在晶体周围的触媒成分偏析. 在此基础上, 阐明了柱状晶体生长机理.

English Abstract

参考文献 (17)

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