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铁—镍—碳体系低氮工业金刚石的高温高压合成

作　者: 韩伟
导　师: 贾晓鹏
学　校: 吉林大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 低氮金刚石添加剂钛添加剂铝高温高压
分类号: TQ164
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文以金刚石高温高压合成的溶剂理论为指导,在国产六面顶高温高压设备上,采用粉末触媒技术,系统地研究了Ti(Al)掺杂对金刚石V型区的变化、合成晶体颜色、形貌,晶体内的氮含量进行研究。我们做了如下的研究工作:1.在Fe70Ni30+C体系中考察了不同掺杂比例的Ti (Al)对金刚石合成条件的影响。2 .添加不同比例的Ti(Al)合成出了低含氮量透明无色工业级金刚石。3.分别通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)研究了不同掺杂比例Ti(Al)对金刚石宏观形貌及微观形貌的影响。4.借助显微红外光谱表征所合成晶体中的氮含量,分析了该过程中晶体红外光谱的一些特点。

全文目录

提要  4-8
第一章绪论  8-23
  1.1 金刚石的结构、性质和应用  8-12
    1.1.1 金刚石的结构  8-9
    1.1.2 金刚石的性质  9-12
  1.2 金刚石合成的历史及主要的合成方法  12-16
    1.2.1 金刚石合成的历史  12-15
    1.2.2 金刚石合成的主要方法  15-16
  1.3 触媒的研究现状及金刚石的掺杂  16-18
  1.4 金刚石中的氮杂质  18-20
    1.4.1 金刚石中氮的存在状态  18-19
    1.4.2 金刚石的分类  19-20
  1.5 低氮金刚石合成的意义以及研究现状  20-21
    1.5.1 低氮金刚石合成的意义  20-21
    1.5.2 低氮金刚石合成研究的现状  21
  1.6 本工作选题的出发点及主要研究内容  21-23
第二章高温高压设备及传压介质  23-34
  2.1 引言  23
  2.2 高温高压设备  23-26
    2.2.1 年轮式两面顶高压装置  24
    2.2.2 凹模式两面顶高压装置  24
    2.2.3 四面顶高压装置  24-25
    2.2.4 六面顶高压装置  25-26
  2.3 压力和温度的标定  26-30
    2.3.1 压力标定  26-27
    2.3.2 温度标定  27-30
  2.4 人工合成金刚石的传压介质  30-34
第三章溶剂理论及金刚石合成工艺  34-52
  3.1 引言  34
  3.2 高温高压下金刚石合成的溶剂理论  34-40
    3.2.1 纯碳素体系—石墨金刚石的相平衡  35-37
    3.2.2 溶剂—碳素体系中的石墨和金刚石的相平衡  37-38
    3.2.3 石墨—金刚石转变的驱动力  38-40
  3.3 工业金刚石合成的一般规律  40-45
    3.3.1 金属膜的存在与碳的输运  40-41
    3.3.2 金刚石生长的V 字形区域  41-43
    3.3.3 金刚石成核的控制  43-45
  3.4 粉末触媒合成金刚石的组装和工艺选择  45-52
    3.4.1 原材料的混合与成型  46
    3.4.2 稳定的腔体组装—旁热式  46-48
    3.4.3 合成工艺的选择  48-52
第四章 Fe_(70)Ni_(30)+C+Ti 体系工业金刚石的合成  52-53
  4.1 引言  52
  4.2 添加剂Ti 的性质及添加方式的选择  52
    4.2.1 Ti 的性质  52
    4.2.2 Ti 添加方式的选择  52
  4.3 Ti 掺杂对金刚石合成条件的影响  52
  4.4 Ti 掺杂对金刚石宏观形貌的影响  52
  4.5 Ti 掺杂对金刚石微观形貌的影响  52
  4.6 晶体中包裹体和表面缺陷的研究  52
  4.7 本章小结  52-53
第五章 Fe70Ni30+C+ A1 体系工业金刚石的合成  53-54
  5.1 引言  53
  5.2 添加剂A1的性质及添加方式的选择  53
    5.2.1 铝及氮化铝的物理性质  53
    5.2.2 铝的除氮特性  53
    5.2.3 A1添加方式的选择  53
  5.3 A1 掺杂对金刚石合成条件的影响  53
  5.4 A1 掺杂对金刚石宏观形貌的影响  53
  5.5 A1 掺杂对金刚石微观形貌的影响  53
  5.6 晶体中包裹体和表面缺陷的研究  53-54
第六章低氮金刚石氮含量的测定  54-55
  6.1 概述  54
  6.2 测试仪器的简介  54
  6.3 含氮量的计算公式  54
  6.4 测试结果分析  54
    6.4.1 Ti 作为添加剂时晶体中氮含量分析  54
    6.4.2 A1 作为添加剂时晶体中氮含量分析  54
  6.5 本章小结  54-55
第七章结论与展望  55-57
  7.1 结论  55-56
  7.2 展望  56-57
参考文献  57-61
硕士期间发表的论文  61-62
致谢  62-63
中文摘要  63-66
ABSTRACT  66-68

铁—镍—碳体系低氮工业金刚石的高温高压合成

内容摘要

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