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【48812】郑州千磨谈:什么是金刚石的耐热性、冲击韧性?其测定办法是?

  金刚石受热损害的程度首要依据金刚石所在环境,即与金刚石相触摸的介质,如在线℃左右才渐渐的呈现石墨化,但在大气条件下,850℃开端显着氧化失重,在常压850℃以上,Ni、Co、Fe会促进金刚石转化为石墨并能熔解碳而构成金刚石的剧烈腐蚀。不同程度的损害大多数表现为:单颗抗住压力的强度下降、外表腐蚀或石墨化、颗粒内呈现裂纹或碎裂等,因而导致其切削、磨削功用下降。

  金刚石被加热到某温度所发生的状况及其力学功用的改变取决于金刚石的质量及其加热时周围的介质。下表为金刚石在不同介质条件下受热升温时所发生的现象。由下表可见,金刚石在1500℃开端石墨化(即金刚石在没有外来媒剂辅佐的情况下转变成石墨),随后石墨化的速率敏捷增大,至2100℃时金刚石彻底转化为石墨(一颗0.1克拉的八面体不到3min悉数转化成石墨)。八面体金刚石以1059±8kJ/mol的活化能进行石墨化,而十二面体以720kJ/mol的活化能更快地石墨化。

  金刚石冲击韧性是指在规则的冲击条件下,金刚石的抗破碎才能。测定办法:先经过筛分,取出样品的根本量,选用必定标准数量的钢球一同装入钢体实验管,在冲击设备上以必定频率冲击必定的次数,然后再筛分,以其未破碎率(冲击后筛上物分量与其原始量之比)百分数表明。以TI来表明其冲击韧性值。其间:TI是常温下的测验值,TTI是在1100℃的氩气气氛中将样品灼烧10min后重复测验进程所测的TI值。另一办法是经过进一步换算与调整,最终以未破碎率为50%时的冲击次数(又称半破碎次数)表征样品的冲击韧性。关于国外的厂家是必检项目之一,我国的部分厂家也开端选用冲击韧性来点评金刚石质量。

  金刚石强度是指单粒金刚石在静压效果下,破碎时的负荷值,以P表明。它是金刚石质量的重要目标。金刚石强度丈量的办法(GB6406.3—86),我国一般都会选用国产的单颗粒抗压强度测定仪进行测定。其测定仪如下图所示。每个试样需接连测定40个颗粒,取破碎负荷的平均值。按下式核算:

  现在,世界上用于金刚石的组成办法许多,但以静态超高压高温触媒法为主,而低压气相堆积法则是一种用于制备金刚石功用资料的、具有潜在发展前途的办法,按组成技能和晶体成长机制的特色可作如下分类:

  (1)静态超高压高温法(静压法)有两种:一种是静态直接成长金刚石;另一种是静压触媒法成长金刚石。前者没有金属触媒参加相变,是直接用石墨碳素资料在超高压高温条件下转变为金刚石的,要求压力约在10GPa, 温度在3000K 以上,比有金属触媒参加下的压力和温度高1倍左右。

  (2)动态超高压高温法(动压法),又称爆破法,碳素是在瞬时发生与消失的超高压高温条件下发生相变成金刚石微米级颗粒,其特色是压力大、温度高,时刻很短。由冲击波发生的压力,可达1000GPa,时刻只要万分之一或万分之几秒。

  (3)化学气相堆积法,简称CVD法。此法的特色是在低压(133Pa~106kPa)和不太高的温度(500℃~800℃)条件下(温源之温度可达2000℃)成长金刚石。依据是否等离子活化之不同,又分为两种:一种是无等离子活化的化学气相堆积法,另一种是有等离子活化的气相堆积法,简称PCVD 法,它的首要原理是由碳氢化合物经分化出活性碳原子与氢原子后堆积在某些基体上,构成微粒金刚石或金刚石薄膜。


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