提出了一种在高温高压下利用粉末冶金方法制备的Fe-Ni-C-B系触媒合金生长Ⅱb型金刚石的新方法.由于硼元素的存在,Ⅱb型金刚石生长所需的温度和压力条件均高于普通的Ⅰb型金刚石,并且合成出的金刚石单晶粒度较粗,晶形稍差,表面结构比较复杂.通过晶体的颜色、X射线衍射以及Raman光谱可以初步断定合成出的金刚石晶体中确实含有硼元素.以金刚石在不同温度下的静压强度和冲击韧性以及差热分析和热重分析的结果来表征金刚石的热稳定性.实验发现,由于硼元素的进入使得Ⅱb型金刚石单晶的热稳定性与采用同种方法合成出的Ⅰb型金刚石相比有了较大程度的提高.采用自制的夹具通过检测金刚石的电阻温度特性,初步确定了在Fe-Ni-C-B系中生长的Ⅱb型金刚石具有半导体特性.大量的实验数据充分说明,采用这种方法生产Ⅱb型金刚石具有成本低廉、操作简单、产品质量稳定等优点,具有极高的工业化推广应用的价值

为探索新型热沉用散热材料,采用高温高压方法烧结制备了金刚石/硅复合材料,并研究了金刚石大小粒度混粉、金刚石含量、渗硅工艺以及金刚石表面镀钛对复合材料的致密度和导热性能的影响.结果表明:在大粒度金刚石粉中掺入小粒度金刚石粉、渗硅和金刚石表面镀钛处理都可提高金刚石/硅复合材料的致密度和热导率;随着金刚石含量增大,复合材料热导率提高;其中75/63μm镀钛金刚石颗粒与40/7μm金刚石颗粒的混粉,当混粉质量分数为95%时,在4～5GPa、1400℃高温高压渗硅烧结,金刚石/硅复合材料的热导率可高达468.3W·m-1·K-1

为满足现代电子工业日益增长的散热需求，急需研究和开发新型高导热陶瓷（玻璃）基复合材料，而改善复合材料中增强相与基体的界面结合状况是提高复合材料热导率的重要途径.本文在对金刚石和镀Cr金刚石进行镀Cu和控制氧化的基础上，利用放电等离子烧结方法制备了不同的金刚石增强玻璃基复合材料，并观察了其微观形貌和界面结合状况，测定了复合材料的热导率.实验结果表明：复合材料中金刚石颗粒均匀分布于玻璃基体中，Cu/金刚石界面和Cr/Cu界面分别是两种复合材料中结合最弱的界面；复合材料的热导率随着金刚石体积分数的增加而增加；金刚石/玻璃复合材料的热导率随着镀Cu层厚度的增加而降低，由于镀Cr层实现了与金刚石的化学结合以及Cr在Cu层中的扩散，镀Cr金刚石/玻璃复合材料的热导率随着镀Cu层厚度的增加而增加.当金刚石粒径为100μm、体积分数为70%及镀Cu层厚度为约1.59μm时，复合材料的热导率最高达到约91.0 W·m-1·K-1

研究了大面积金刚石膜沉积过程中的均匀性问题和金刚石膜质量的均匀性问题.研究表明:用于生长金刚石膜的大面积磁旋转等离子体电弧是均匀的,能使气体混合均匀:金刚石膜在形核阶段是均匀的;金刚石膜在生长阶段是均匀的,有利于提高成膜几率:沉积后的金刚石膜的质量是均匀的.大面积磁控长通道等离子矩能生长均匀的金刚石膜,可用于金刚石膜的研究和工业生产

应用微波等离子体辅助的化学气相沉积(MPCVD)工艺成功地实现了金刚石薄膜在700-790℃范围内的低温沉积.发现氧在CH4-H2系统中的引入不仅可以减小或消除Raman谱上位于1550cm-1的非金刚石特征峰,而且还使位于1332cm-1的金刚石特征峰半高宽显著减小。正是由于原子态氧在较低温度下具有远比原子态氢强烈得多的对石墨和类金刚石碳的刻蚀作用,才用金刚石的低温生长得以顺利进行。本文详细报导了金刚石薄膜低温沉积工艺及其所得薄膜的表征结果,并就Bachmann等最近提出C-H-O金刚石相图针对低温沉积数据进行了讨论

研究粉末扩散法使金刚石表面金属化的工艺。采用铜(或钴)、碳化物形成元素铬(或钛)和金刚石混合粉在真空下进行扩散热处理,金刚石表面形成由碳化物层和合金层组成的涂层。涂层可以通过固相扩散反应和液相存在下的扩散反应两种模式形成。铜基和钴基胎体材料和涂层金刚石间具有良好的结合强度。同无涂层金刚石比较,含涂层金刚石胎体材料的抗弯强度提高9%~20%

研制成功国内第1台大面积CVD金刚石膜热铁板抛光机.它可以在10-3Pa真空条件下,加热到1 100℃;抛光台可以在0~10 r/min间实现无级调速,一次完成3片φ110 mm的金刚石膜的抛光.金刚石膜在980℃,2 h抛光的结果表明该装置有良好的抛光效果.金刚石膜在980℃抛光不同时间的Raman谱表明,金刚石热铁板抛光是金刚石石墨化和C原子不断扩散的过程

为制备高质量的声表面波器件,探索金刚石薄膜的沉积工艺,采用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积技术和特殊的复合衬底技术,在单晶硅衬底上制备了大面积、高质量的金刚石薄膜,成功解决了单晶硅衬底在沉积金刚石薄膜过程中产生的变形问题.研究了甲烷浓度和沉积温度对金刚石薄膜质量的影响,优化了沉积工艺.结果表明,甲烷气体体积分数为1.8%时,晶粒最为细小,同时金刚石薄膜的表面粗糙度最小,表面最为光滑.衬底温度为1000℃时生长的金刚石薄膜的晶粒尺寸较小

利用高频感应钎焊技术制备单层金刚石静强度实验样块和磨削砂轮,比较了单颗金刚石磨粒在磨削过程中所承受的平均法向和切向载荷分别与其钎焊后的静压强度和静剪切强度大小,结合对磨削过程中磨粒的磨损形态的观察,揭示钎焊金刚石砂轮在磨削过程中金刚石磨粒的磨损机理.实验结果表明:一般磨削过程中金刚石磨粒所承受的载荷远小于其静强度;钎焊后磨粒的静强度主要受钎焊时的真空度和钎焊加热时间的影响,真空度越高,静强度越大,钎焊时间越长,静压强度损失越大,而静剪切强度却存在一个最佳的钎焊时间;利用高频感应加热方式制备金刚石工具的磨粒焊接强度,完全能满足一般磨削加工要求,在磨削过程中磨粒以微破碎为主,很少有脱落和整颗折断现象

用真空蒸镀法在金刚石表面镀覆Ti层，并经扩散处理使金刚石表面形成TiC膜，实现了金刚石表面的金属化.X射线衍射分析证实了TiC的存在，利用XPS定量分析验证了在金刚石表面碳原子与钛镀层之间的反应扩散模型.经表面金属化的金刚石烧结体的力学性能测试表明，金刚石与粉末合金界面上的结合得到增强