一、含硼金刚石的合成与性能(论文文献综述)
康宁[1](2020)在《硼掺杂与热处理对NPD制备及性能的影响》文中提出纳米聚晶金刚石(NPD)的硬度、韧性、抗氧化性均十分优异,目前,本项目组以内包金刚石核心的碳纳米葱为前驱物,在较低压力和温度下合成出性能较好的NPD,使NPD工业化生产成为可能。同时,向金刚石中掺杂硼元素可以使其获得更多优异性能,但当前硼掺杂研究多集中于含硼金刚石薄膜、单晶,对掺硼NPD的研究较少。此外,国外学者通过对纳米金刚石的热处理有效降低了内部石墨含量。因此,本文主要研究如何在较低合成条件下,以碳纳米葱为原料合成出具有较好的掺硼NPD,并通过热处理手段改善烧结体的品质。本文采用1100℃真空热处理制备的内包金刚石核心的碳纳米葱为原料,与非晶硼进行不同摩尔比掺杂,在较低压力、温度下合成掺硼NPD,同时将掺硼NPD及纳米金刚石在不同温压、气氛下进行热处理。通过对实验结果的分析,表明:(1)当合成条件为6 GPa、1300℃、掺硼量为4 mol.%时,所制备的掺硼NPD具有最好的机械性能,平均维氏硬度达到45 GPa,韧性为8.5 MPa·m1/2,金刚石含量为86 wt.%,初始氧化温度达到1215℃,相比普通金刚石提高了400℃以上。(2)在空气气氛中,当热处理温度为490℃并保温5 h时,掺硼NPD的维氏硬度提高到62 GPa,比处理前提高17 GPa,韧性提高到17.1 MPa·m1/2。(3)在真空气氛中,SPS法热处理纳米金刚石的产物与六方石墨相似,压力的提高促进纳米金刚石石墨化。当合成条件为50 MPa、1300℃时,纳米金刚石剧烈氧化并生成丰富的石墨片层结构,在1400℃时石墨化完全。在较低压力20 MPa时需要在1400℃才能达到较为充分的石墨化程度。(4)在高温高压条件下,纳米金刚石石墨化速度较为缓慢。当压力为5.5 GPa时,纳米金刚石在1300℃后才产生明显变化,温度达到1500℃时,样品的石墨程度与SPS法在50 MPa、1300℃时相当,同时,延长保温时间至5 min可以较大幅度促进石墨化。
苗辛原[2](2020)在《硼氮共掺杂金刚石的高温高压合成与杂质行为研究》文中研究表明金刚石是一种用途广泛的极限功能材料,具备最大硬度,最高热导率和最宽透光波段等优异的物理性质,在工业、勘探、国防和医疗卫生等领域有着颇高的应用价值。由于金刚石中的硼杂质是一种浅能级受主,激活能为0.37e V,所以硼掺杂金刚石是一种良好的p型半导体材料。然而,截至目前,人们依然无法合成出有效的n型半导体金刚石材料,这是金刚石在半导体应用领域最主要的限制之一。几十年来,经过大量的实验验证,如N、P、S等杂质都为深能级施主,单独元素掺杂几乎无法获得有效的n型半导体金刚石。所以,制作有效的n型半导体金刚石材料被寄希望于共掺杂的手段。目前,B-H、B-O、B-S和B-N等复合杂质被认为有可能提供一种浅能级施主。本文主要对硼氮共掺杂金刚石的高温高压合成及其内部杂质的行为展开研究,通过高温高压温度梯度法,利用FeNi触媒合成了高硼浓度的硼掺杂和硼氮共掺杂大尺寸金刚石单晶,对比了晶体硼和无定型硼作为硼源的掺杂效果,考察了氮杂质的引入对高浓度硼掺杂金刚石内部杂质与电学性质的影响;利用NiMnCo触媒合成了富氮的硼掺杂金刚石单晶,考察了富氮情况下,硼杂质的引入对于金刚石内部杂质和光学、电学性质的影响;并对富氮硼掺杂金刚石进行了高温高压退火实验,通过吸收光谱和发光光谱观察并分析退火处理后,硼、氮、镍、钴和氢等杂质的变化情况。具体内容如下:1.首先,在FeNi触媒合金中合成了硼掺杂金刚石大单晶,考察了硼杂质对金刚石单晶生长速度和晶型等基本特征的影响。并通过Raman光谱以半定量的方式对比了无定型硼与晶体硼作为硼添加剂的掺杂效果。研究表明,无论在除氮或不除氮条件下,硼杂质的引入对金刚石的生长速度都具有一定的促进作用,随着硼浓度的提高,晶型逐渐趋于(111)生长区占主要部分的八面体。相对晶体硼粉,无定型硼作为硼添加剂表现出更为高效的掺杂效果。2.利用FeNi触媒合成了硼浓度较高的硼氮共掺杂金刚石单晶。研究表明,氮杂质的引入明显降低了金刚石中硼受主含量,增大了硼受主电离能。硼氮共掺杂金刚石仍表现为p型半导体导电,然而,较硼掺杂金刚石表现出更高的载流子迁移率,这种迁移率升高的现象可能与硼氮共掺杂金刚石中降低的电中性硼杂质浓度有关。3.利用NiMnCo触媒合成了一系列氮含量相对较高的富氮的硼掺杂金刚石单晶。随着硼杂质的引入,金刚石中C心和A心浓度明显降低,相反,带正电氮杂质N+浓度明显升高,这表明金刚石中施主-受主补偿作用加剧。晶体的电阻率较高且均表现为p型半导体,载流子迁移率随着硼掺杂量的提高显着下降,这与金刚石中大量的N+散射中心有关。4.对NiMnCo触媒合成的富氮的硼掺杂金刚石进行了2.5 GPa,2000℃的高温高压退火处理。研究表明,高温加剧了杂质在金刚石晶格中的移动,增强了氮和硼的补偿效果,N+杂质浓度微弱提升,同时,随着硼杂质浓度的提高,高温诱导的氮杂质聚集现象出现弱化。拉曼光谱显示,退火后晶体的金刚石峰宽均变窄,这表明晶体具有更好的结晶度。5.对退火前后富氮的硼掺杂金刚石进行了室温下的PL光谱测试。退火前的PL光谱表明,镍和硼杂质对金刚石中NV-色心的形成具有一定的抑制作用;对于未掺硼的富氮金刚石,退火过程产生大量的Ni-N和Co-N相关光学心,随着硼杂质的引入和增加,金刚石中Ni-N和Co-N相关光学心大幅度降低至消失;富氮硼掺杂金刚石中大量存在的N+杂质,并不参与Ni-N和Co-N的形成过程。
祁莉霞,蔡玉乐,王裕昌[3](2020)在《含硼金刚石单晶的研究现状》文中研究说明本文介绍了含硼金刚石的结构特征和硼原子在金刚石单晶中的存在形式,概述了含硼金刚石单晶的电学性能、耐热性能等,总结了行业含硼金刚石单晶的制备方法及存在的主要问题,并对其发展趋势进行了展望。
李佳惠[4](2018)在《硼掺杂金刚石结构设计和耐热性研究》文中研究表明金刚石是一种在机械、热学、光学、化学、电子学等方面具有优异性能的材料。掺杂了硼原子的金刚石在抗氧化性、化学惰性和半导体性能等方面显现出优异性能,展示了广阔的应用前景。常规金刚石的热稳定性较差,在高温下会使一些性能下降甚至完全丧失,因此金刚石的热稳定性(即耐热性)被作为其重要性能指标之一。本课题基于第一性原理,采用密度泛函理论,分析了硼原子浓度以及位置对含硼金刚石模型的形成能、内聚能、德拜温度以及表面能等表征耐热性指标的影响。并通过实验的观察、热重分析、XRD分析以及拉曼光谱测试的结果证明,在一定浓度范围内硼浓度越高,则硼掺杂金刚石的耐热性越差,实验为含硼金刚石耐热性的研究提供了理论基础。本课题由以下几个方面进行探究。首先,从Materials Studio数据库中引入金刚石晶体模型的基本晶体结构,分别搭建:不同硼浓度的金刚石模型C64-xBx(x=0-4)和不同位置含硼金刚石模型C61B3-n(n=1-5),对十个模型进行计算,通过收敛性测试曲线确定k点取样密度和截断能,可以保证计算精度以及保证各晶体之间的比较,之后进行几何结构优化和晶胞参数优化。计算优化后的金刚石晶体模型的晶体结构。在一定硼浓度范围内硼浓度增加,晶胞体积有所扩张,掺杂体系能量增高,即该结构趋于不稳定;当一定浓度时硼原子越分散,晶体的体积越大,掺杂体系能量越高,即该组态结构越不稳定。同时,为了研究含硼硼金刚石的表面稳定性,分别切除4个不同的表面模型:B3C61(100),B3C61(010),B3C61(001),B3C61(111),共建了 20个表面模型。第二,对力学和耐热性进行研究。通过弹性模量的计算BnC64-1-n(n=0,1,2,3,4)和C61B3-n(n=1-5),这10个结构均满足晶体机械稳定性。所有BnC64-n(n=0,1,2,3,4)和不同硼位置B3C61含硼金刚石的形成焓都是正值,因此这些含硼金刚石化合物只能在高温高压条件下合成,且这些化合物在形成阶段释放热量,随着硼浓度的增加,含硼金刚石晶体结构就越弱。对于不同硼位置B3C61含硼金刚石,硼原子越分散,含硼金刚石晶体结构就越弱。内聚能的计算数据表明,随着硼浓度的增加,含硼金刚石晶体结构稳定性就越弱。对于不同硼位置B3C61含硼金刚石,硼原子越分散,含硼金刚石晶体稳定性就越弱。德拜温度的数值表明,随着硼原子浓度的增加,德拜温度的数值在逐步下降,耐热性逐步降低。在C64超晶胞中替代B原子的位置越靠近中心内部且越紧凑,含硼金刚石的耐热性越好。分别比较切出的4个不同的表面模型:B3C61(100),B3C61(010),B3C61(001),B3C61(111),共建了 20个表面模型,计算显示,这些面的耐热性不同,其中B3C61(111)为这四个面中最不稳定的面,耐热性较差的面。最后,对硼掺杂金刚石进行氧化实验。扫描电镜的观察,当金刚石中硼元素浓度过高时,耐热性以及抗氧化性降低。实验结果符合计算结论。利用Raman光谱,分别进行结构分析,硼原子在金刚石单晶的分布不均匀。X射线衍射分析,普通金刚石的衍射峰相对较低,硼掺杂金刚石(111)面的金刚石衍射峰明显变高。说明含硼金刚石(111)晶面较发达,也就是(111)面最不稳定。
丁大伟[5](2016)在《含硼金刚石钎焊工具制作及性能评价研究》文中提出与普通金刚石相比,含硼金刚石耐磨性好,化学惰性高,且与铁族金属亲和力较小,可一定程度缓解磨削弧区化学反应;此外,高温钎焊金刚石工具磨粒结合强度高,容屑空间较大,可有效缓解切屑堵塞黏附砂轮等现象。因此,本文在已有钎焊工艺研究基础上,采用Ag-Cu-Ti合金粉末研制含硼金刚石及普通金刚石钎焊砂轮,对钛合金工件材料进行磨削试验并进行仿真分析,研究其磨削力、磨削力比及耐磨性特征等,以期对含硼金刚石钎焊工具的研制发展及性能评价等方面提供理论方向性指导。本文主要研究内容如下:(1)观察分析钎焊含硼金刚石界面微观结构、元素迁移分布特征、表面生成物物相等,并结合热力学及动力学理论探究其界面反应机理。(2)分别对金刚石在原始、真空空烧、真空钎焊状态下静压强度和冲击强度进行测试,对比分析高温及钎焊过程对不同金刚石磨粒强度影响。(3)研制并列双轨单层钎焊金刚石砂轮,进行钛合金磨削试验,分析其磨削力及磨削力比变化规律;并采用ABAQUS有限元软件对磨粒承受载荷条件下应力分布进行仿真分析。(4)在不同材料累积去除量下,探究普通金刚石与含硼金刚石磨粒磨损变化特征,并建立磨粒磨损量与材料累积去除量关系,得到耐磨性曲线,同时对磨耗比及比磨削能进行计算分析,探究其磨削性能。
刘一波,孙延龙,徐燕军,尹翔,柳成渊,郑勇翔[6](2012)在《含硼聚晶金刚石复合片(B-PDC)的研究》文中认为利用国产六面顶压机,在高温高压的条件下,采用黏结剂Co熔渗催化方法合成含硼聚晶金刚石复合片。对加入不同体积分数的含硼金刚石合成的样品进行性能测试,最后对样品的性能测试结果进行讨论分析,并对聚晶金刚石层微观结构做了扫描电镜观察和XRD物相分析。结果表明:样品的抗冲击韧性和耐热性比普通金刚石复合片有显着提高,当添加含硼金刚石微粉体积分数为2a%~3a%时综合性能最好。
孙延龙[7](2012)在《含硼聚晶金刚石复合片(PDC)合成与机理的研究》文中研究表明含硼金刚石与普通金刚石相比,具有抗氧化性强、耐热温度高、化学惰性好、抗冲击韧性好以及良好的半导体性能等特点。越来越广泛的应用在聚晶金刚石复合片中,以使合成的含硼聚晶金刚石复合片具有较高抗冲击韧性和耐热性能,提高其使用寿命,同时还有利于使用电弧设备加工。本论文在国产六面顶人造金刚石压机上采用Co熔渗催化的方法添加含硼金刚石成功合成生长型Φ19mm钻探用含硼聚晶金刚石复合片。对合成样品的耐磨性、抗冲击韧性、耐热性等性能进行了检测,采用SEM、EDS、XRD、DSC-TG等分析手段,分析研究了样品的微观组织结构、粘结剂Co在高温高压合成过程中的熔渗行为及分布状态、聚晶金刚石复合片的复合机理。最终确定适合稳定生产的工艺参数。检测了使用的金刚石微粉纯度约为99.89%以上,其杂质元素主要为Fe、Ni、Mn、Si、Mg、Al、Ca等;确定了金刚石微粉550~600℃、5h的高真空净化工艺及WC-16%Co基体结合界面喷砂和超声波清洗的处理工艺。自行设计了间接加热组装结构,导电钢帽采用大直径薄壁堵头减小两端向顶锤方向的热传递,从而实现两端保温并避免烧锤;聚晶层相对放置,在中间夹2-3片盐片周围用高纯高精炭黑盐管,保证合成过程中压力场和温度场的稳定。确定了合适的工艺参数:(1)Φ460压机:合成压力(油缸压力)为101MPa,加热功率为10728W,合成时间为9~11min。(2)Φ500压机:合成压力(油缸压力)为95MPa,加热功率12028W,合成时间为10~12min。研究了PDC的复合机理。研究结果表明:(1)WC-Co基底与金刚石层的结合实质是WC-Co-Dia的结合。(2)聚晶金刚石层颗粒间形成了牢固的D-D直接结合与D-Co-D结合,组织结构较均匀致密,粘结剂钴沿晶界以断续网格状分布。研究了含硼金刚石添加量与合成的含硼PDC性能关系:实验结果表明,当含硼金刚石微粉加入比例为20%~30%时,合成的含硼PDC综合性能最好。
张元培[8](2010)在《含硼金刚石单晶的合成工艺与热学性能表征》文中研究说明含硼金刚石具有优异的耐蚀性、导热性、半导体特性等性能,在军工空间技术等领域有广泛的用途和良好的使用效果;含硼金刚石的耐磨性与研磨性好,特别适用于研磨硬韧材料,工业应用前景十分广阔。采用低廉原料和简便方法制备出片状铁基触媒,在高温高压下合成出优质含硼金刚石,并进一步对其半导体特性进行研究,对于改善人造金刚石晶体的结构和性能,拓展其应用范围和提高使用效果具有重要的现实意义。根据硼源物质以及微量元素的种类,合理设计试验中影响因素的数量,确定多种硼源以及多元微量元素在铁基触媒中的添加量,制成含硼铁基触媒,同时进行多种成分配比试验,即可减小环境因素影响,又可节约成本,获得良好的应用效果。采用热分析方法对合成金刚石单晶进行表征,测量样品的热效应和失重与加热温度的关系,计算金刚石单晶发生剧烈氧化反应的表观活化能,可以对比分析掺硼量对含硼金刚石单晶热稳定性的影响,为触媒成分设计提供理论分析依据。本文以单质金属为主要原材料制备出片状含硼粉末冶金铁基触媒,并按优化的金刚石合成工艺制备出高品位含硼金刚石单晶。对含硼金刚石单晶进行热分析,并采用多重扫描速率法计算其发生剧烈氧化反应时的表观活化能,探讨了硼含量与金刚石单晶热稳定性的相关性。含硼粉末冶金铁基触媒是以单质金属为主要原材料,实验选用的单质铁粉、单质镍粉、石墨粉以及多种掺硼剂。经过化学分析方法对粉末材料的主要成分进行分析;采用D/max-γc型X射线衍射仪标定粉末材料的物相组成;用IRO-Ⅱ型红外定氧分析仪检测粉末材料的含氧量。粉末材料的检测结果符合相关国家标准,可用于制备含硼粉末冶金铁基触媒。根据试验要求,碳片与触媒厚度比为2.4-2.7,按照片状触媒制备工艺流程微量添加掺硼剂,制备得到含硼粉末冶金铁基触媒。通过对金刚石合成压机控制系统的改造,精确控制合成块两次暂停升压,提前送温以及合成压力、功率实现动态匹配。保证合成腔体内的压力和温度在金刚石理想生长区内,合成出高品位含硼金刚石。根据测定金刚石单晶的DTA实验数据,利用Kissinger动力学模型计算常规金刚石单晶和含硼金刚石单晶剧烈氧化时的表观活化能分别为165.34 KJ/mol和428.37KJ/mol。利用Ozawa动力学模型计算两种金刚石单晶剧烈氧化时的表观活化能分别为170.37KJ/mol和423.20KJ/mol,证明含硼金刚石单晶的表观活化能明显高于常规金刚石单晶,因此具有更高的热稳定性。两种动力学模型计算结果相近,说明表观活化能的计算数值基本可信。根据测定不同硼含量金刚石单晶剧烈氧化时的表观活化能的数据,TG的数据与表观活化能计算的结果具有一致性。硼含量低的样品热稳定性最差,但是热稳定性的变化并不与掺硼量单纯成正比,存在一个相对最佳的掺硼量值。含硼金刚石单晶样品在剧烈氧化时,其表观活化能随着掺硼量增加而减小,表明硼的掺入量过高并不有利于提高金刚石单晶的抗氧化性能。因此,应进一步优化铁基触媒中的碳化硼掺入量,合成出具有更高热稳定性的含硼金刚石单晶。
张娜[9](2010)在《含硼金刚石单晶的微观品质与半导体性能的相关性研究》文中研究指明金刚石是一种在机械、热学、光学、化学、电子学等方面具有极限性能的特殊材料。理论上,通过掺杂杂质,可以改变其各项性能。半径相对较小的硼原子比较容易进入。作为一种缺陷,硼原子进入金刚石晶格后,对其结构、性质都会产生影响。硼掺杂可以使金刚石由绝缘体变为P型半导体。采用碳化硼添加量不同的铁基触媒,在高温高压下合成了含硼金刚石单晶。本文利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、场发射扫面电子显微镜(FESEM)、阴极射线光谱仪(CL)、差热分析仪(DTA)及等测试手段,对未掺杂以及掺硼后金刚石单晶的结构、形貌、电学性能、退火性质以及热稳定性等发生的变化进行了研究。并对影响含硼金刚石单晶性能的原因以及金刚石单晶的结构与性能相关性等进行了一些有益的探索。本文的主要研究工作如下:(1)随着硼掺杂的进行,金刚石的(100)和(111)晶面的变化是不同的。(100)面出现了大量的蚀坑,这种蚀坑多以四方锥或者网状蚀坑的形式出现。硼掺杂导致了B原子在(111)面的聚集,形成了锯齿状位错,并阻碍了(111)面的生长,从而使(111)面所占比例增加,形成了(111)面的富集。掺硼金刚石的Raman光谱分析说明,金刚石中晶体的缺陷增多,导致了Raman谱峰半峰宽的宽化,而半峰宽的均匀宽化,说明硼原子在金刚石内部晶格中的均匀分布。(2)通过CL检测发现:经过硼掺杂,金刚石单晶不同晶面的形貌和结构会发生明显的变化。随着触媒中硼含量的增加,(100)晶面的阴极发光特征峰强度会增强,而且出现新的受主能级,高能峰在硼掺杂后才出现。可以认为是由于硼的掺杂所产生的杂质峰。(111)晶面的阴极发光特征峰强度随着触媒中硼含量的增加而增加,但是低能峰增加的更快,且强度也非常高。因此证明了硼原子更容易在(111)晶面富集,使得(111)晶面的空穴数目增加更多,载流子浓度增加更明显。(3)随着触媒中硼掺杂量的增加,含硼金刚石单晶中的空穴数量会增加,载流子浓度提高,从而导致含硼金刚石单晶的结构和导电性能发生变化。硼含量在2a~3a之间时,金刚石的电阻值存在着一个跃迁,使得掺硼金刚石的导电性能进入半导体范围。为得到具有实用价值的半导体材料,并不是硼元素掺杂的越多越好。对含硼金刚石单晶应用较合适的受主杂质硼的掺杂量在2a-5a的范围内。(4)退火CL谱线的研究证明退火程序有利于金刚石电学性能的改善。CL谱强度随退火温度升高而增强。退火后,(100)晶面中的两个峰都在A带发射的范围内,而(111)晶面的高能峰在绿A带发射范围内,强度增加迅速的低能峰属于Mossbauer-型发射峰。(5)金刚石的热分析证明,掺硼后金刚石的氧化温度提高了约100℃。失重率为10%的温度随触媒硼含量增多,先增大,然后减小。
亓海燕,李和胜,亓永新,张元培[10](2009)在《多种硼源的复合添加对含硼金刚石单晶的影响》文中进行了进一步梳理本文使用碳化硼、六方氮化硼和硼砂三种硼源材料复合添加的铁基触媒在高温高压下合成含硼金刚石,通过对金刚石结构与性能的表征,探讨多种硼源复合添加对含硼金刚石的影响。实验发现,采用多种硼源复合添加的铁基触媒合成金刚石可以有效地稳定金刚石的硼源供给,提高金刚石的含硼量。随着硼含量的增加,金刚石的结晶习性逐渐以(111)晶面为主,主要的机械性能和热稳定性得到了明显的提高。实验结果充分说明,多种硼源复合添加更有利于提高含硼金刚石的品级。
二、含硼金刚石的合成与性能(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、含硼金刚石的合成与性能(论文提纲范文)
(1)硼掺杂与热处理对NPD制备及性能的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究意义 |
1.2 金刚石材料概述 |
1.2.1 金刚石的结构 |
1.2.2 金刚石的性质 |
1.2.3 纳米聚晶金刚石的特点 |
1.3 硼掺杂金刚石的性质及制备方法 |
1.3.1 硼掺杂金刚石的性质 |
1.3.2 硼掺杂金刚石的制备方法 |
1.4 碳纳米葱的高压相变 |
1.4.1 碳纳米葱的形貌及结构 |
1.4.2 碳纳米葱向金刚石的高压相变 |
1.5 纳米金刚石的热处理研究 |
1.5.1 掺硼NPD的空气热处理 |
1.5.2 纳米金刚石在不同温压条件下的热处理 |
1.6 本文主要研究内容 |
第2章 实验 |
2.1 实验方法 |
2.1.1 碳纳米葱的制备 |
2.1.2 掺硼NPD的制备 |
2.1.3 掺硼NPD及纳米金刚石的热处理 |
2.2 实验仪器 |
2.3 分析方法 |
2.3.1 纳米金刚石的量化分析 |
2.3.2 烧结体形貌与结构分析方法 |
2.3.3 烧结体性能检测方法 |
2.4 本章小结 |
第3章 碳纳米葱制备掺硼NPD的影响因素 |
3.1 高温热处理碳纳米葱分析 |
3.1.1 XRD分析 |
3.1.2 TEM分析 |
3.2 不同压力对掺硼NPD合成的影响 |
3.3 不同硼掺杂量对NPD合成的影响 |
3.3.1 无掺杂NPD的合成 |
3.3.2 掺硼量为1 mol.%的NPD的合成 |
3.3.3 掺硼量为4 mol.%的NPD的合成 |
3.3.4 更高硼掺杂量下掺硼NPD的合成 |
3.4 本章小结 |
第4章 空气中热处理对掺硼NPD的影响 |
4.1 XRD分析 |
4.2 显微维氏硬度韧性测量 |
4.3 Raman分析 |
4.4 TEM分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 纳米金刚石在不同温压条件的热处理 |
5.1 纳米金刚石在高温低压下的热处理 |
5.1.1 XRD分析 |
5.1.2 Raman分析 |
5.1.3 SEM分析 |
5.2 纳米金刚石在高温高压下的热处理 |
5.2.1 XRD分析 |
5.2.2 显微维氏硬度韧性测量 |
5.2.3 Raman分析 |
5.2.4 SEM分析 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(2)硼氮共掺杂金刚石的高温高压合成与杂质行为研究(论文提纲范文)
内容提要 |
论文摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 金刚石简介 |
1.1.1 金刚石的结构,性质与应用 |
1.1.2 金刚石的分类 |
1.2 溶剂理论 |
1.2.1 石墨与金刚石的相平衡 |
1.2.2 金刚石的V型生长区 |
1.2.3 金属溶剂中石墨转化为金刚石的驱动力 |
1.3 高温高压试验设备 |
1.3.1 六面顶压机简介 |
1.3.2 压力与温度的标定 |
1.3.3 顶锤的设计与应用 |
1.4 材料选取与合成块的设计 |
1.4.1 材料的选取 |
1.4.2 合成组装设计 |
1.5 含硼金刚石 |
1.5.1 天然含硼金刚石 |
1.5.2 人工合成硼掺杂金刚石 |
1.5.3 含硼金刚石的能带理论 |
1.5.4 含硼金刚石的红外光谱 |
1.6 人工合成半导体金刚石 |
1.6.1 p型半导体金刚石 |
1.6.2 n型半导体金刚石 |
1.6.3 复合杂质浅能级施主 |
1.7 选题意义与研究内容 |
1.7.1 选题意义 |
1.7.2 研究内容 |
第二章 FeNi触媒合成硼掺杂金刚石 |
2.1 引言 |
2.2 金刚石中硼的存在状态 |
2.3 硼的性质 |
2.3.1 晶体硼简介 |
2.3.2 无定型硼简介 |
2.4 高温高压合成高浓度硼掺杂金刚石 |
2.4.1 晶体硼作为添加剂合成硼掺杂金刚石 |
2.4.2 无定型硼作为添加剂合成硼掺杂金刚石 |
2.5 合成硼掺杂金刚石的Raman光谱 |
2.5.1 晶体硼掺杂金刚石的Raman光谱 |
2.5.2 无定型硼粉掺杂金刚石的Raman光谱 |
2.6 小结 |
第三章 FeNi触媒合成硼氮共掺杂金刚石 |
3.1 引言 |
3.2 高温高压合成硼氮共掺杂金刚石 |
3.2.1 氮源的选取 |
3.2.2 实验过程 |
3.2.3 晶体表面SEM表征 |
3.3 UV-Vis吸收光谱测试分析 |
3.4 Raman光谱测试分析 |
3.5 FTIR光谱测试分析 |
3.6 Hall效应测试分析 |
3.7 本章小结 |
第四章 NiMnCo触媒合成富氮的硼掺杂金刚石 |
4.1 引言 |
4.2 富氮的硼掺杂金刚石的高温高压合成 |
4.3 富氮的硼掺杂金刚石FTIR光谱研究 |
4.4 富氮的硼掺杂金刚石Raman光谱研究 |
4.5 富氮的硼掺杂金刚石Hall效应 |
4.6 本章小结 |
第五章 富氮的硼掺杂金刚石退火研究 |
5.1 引言 |
5.2 退火条件及实验组装 |
5.3 退火后金刚石的颜色变化 |
5.4 FTIR光谱测试 |
5.4.1 电中性氮杂质的变化情况 |
5.4.2 带正电氮杂质N+的变化情况 |
5.5 退火后金刚石的Raman光谱研究 |
5.6 退火后金刚石的Hall效应 |
5.7 本章小节 |
第六章 退火前后富氮的硼掺杂金刚石发光光谱研究 |
6.1 引言 |
6.2 退火前金刚石的PL光谱研究 |
6.2.1 UV(325nm)激发下的PL光谱 |
6.2.2 532nm激发下的PL光谱 |
6.3 退火后金刚石的PL光谱研究 |
6.3.1 532nm激发下的PL光谱 |
6.3.2 488nm激发下的PL光谱 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间公开发表的学术论文 |
作者简历 |
致谢 |
(3)含硼金刚石单晶的研究现状(论文提纲范文)
1 含硼金刚石结构 |
2 含硼金刚石单晶性能 |
2.1 晶体形貌 |
2.2 半导体性能 |
2.3 抗氧化性能 |
2.4 耐磨性能 |
2.5 静压强度 |
2.6 冲击韧性 |
3 含硼金刚石单晶的制备方法 |
3.1 采用含硼催化剂或含硼碳源高温高压合成 |
3.2 含硼非石墨碳源高温高压合成 |
3.3 粉末压柱高温高压合成 |
3.4 对常规人造金刚石的高温高压渗硼或离子注入 |
3.5 其他方法 |
4 总结与展望 |
(4)硼掺杂金刚石结构设计和耐热性研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 第一性原理介绍 |
1.2.1 密度泛函理论 |
1.2.2 交换相关泛函 |
1.2.3 赝势法 |
1.2.4 Materials Studio软件介绍 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 金刚石的结构和性质 |
1.3.2 含硼金刚石的结构和优异特性 |
1.3.3 含硼金刚石的耐热性的研究 |
1.3.4 第一性原理对耐热性的研究 |
1.4 主要研究内容 |
第2章 C_(64-x)B_x(x=0-4)和C_(61)B_3含硼金刚石模型构建 |
2.1 引言 |
2.2 晶体模型搭建及收敛性测试 |
2.2.1 晶体模型搭建 |
2.2.2 收敛性测试 |
2.3 晶体模型结构计算 |
2.3.1 不同硼浓度含硼金刚石晶胞的计算 |
2.3.2 不同硼位置含硼金刚石模型的计算 |
2.4 含硼金刚石表面模型搭建 |
2.4.1 表面模型的计算原理 |
2.4.2 表面模型的搭建 |
2.5 本章小结 |
第3章 含硼金刚石耐热性的计算 |
3.1 引言 |
3.2 含硼金刚石力学性质的计算 |
3.2.1 弹性常数 |
3.2.2 弹性模量 |
3.3 含硼金刚石的耐热性的研究 |
3.3.1 形成焓和内聚能 |
3.3.2 德拜温度 |
3.4 含硼金刚石表面模型的计算 |
3.5 本章小结 |
第4章 含硼金刚石耐热性质的实验研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验过程及分析 |
4.2.1 扫描电镜研究 |
4.2.2 热重分析 |
4.2.3 XRD分析 |
4.2.4 拉曼光谱测试 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(5)含硼金刚石钎焊工具制作及性能评价研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 含硼金刚石合成方法、性能与特点 |
1.2 高温钎焊金刚石工具研究发展现状 |
1.2.1 高温钎焊技术研究 |
1.2.2 高温钎焊金刚石工具性能评价研究 |
1.3 含硼金刚石钎焊工具制作及性能评价研究构想 |
1.4 本课题主要开展的研究工作 |
第二章 含硼金刚石钎焊界面结构机理分析与磨粒强度研究 |
2.1 试验条件及研究方法 |
2.2 含硼金刚石钎焊界面结构与机理分析 |
2.2.1 钎焊界面形貌及元素迁移分布特征 |
2.2.2 界面反应机理分析 |
2.2.3 表面生成物结构特征 |
2.3 金刚石强度测试分析 |
2.3.1 静压强度测试分析 |
2.3.2 冲击强度测试分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 钎焊金刚石砂轮磨削试验研究 |
3.1 试验方案及装置 |
3.1.1 试验方案 |
3.1.2 试验装置 |
3.2 试验条件 |
3.2.1 金刚石选择 |
3.2.2 基体设计与砂轮制备 |
3.2.3 被加工材料选择 |
3.2.4 磨削参数选取 |
3.3 磨削力、磨削力比测量及应力分布仿真分析 |
3.3.1 信号采集与转换 |
3.3.2 磨削过程中砂轮磨削力、磨削力比变化特征 |
3.4 本章小结 |
第四章 钎焊金刚石耐磨性对比试验研究 |
4.1 砂轮磨损形式及形成原因 |
4.2 磨削过程中金刚石磨粒磨损状态变化特征 |
4.2.1 真空钎焊普通金刚石磨损形貌分析 |
4.2.2 真空钎焊含硼金刚石磨损形貌分析 |
4.2.3 金刚石磨粒磨损状态跟踪统计 |
4.3 金刚石耐磨性试验数据统计分析 |
4.3.1 砂轮磨削性能评价指标 |
4.3.2 钎焊金刚石砂轮耐磨性分析 |
4.3.3 磨耗比分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 本文取得的主要研究成果 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(6)含硼聚晶金刚石复合片(B-PDC)的研究(论文提纲范文)
1 实验过程与方法 |
1.1 合成设备与方法 |
1.2 实验方案的设计 |
2 实验结果与分析 |
2.1 性能测试结果与分析 |
2.1.1 B-PDC的磨耗比测试结果与分析 |
2.1.2 B-PDC的抗冲击韧性测试结果与分析 |
2.1.3 B-PDC的耐热性能测试结果与分析 |
2.2 微观结构的分析 |
2.2.1 B-PDC的扫描电镜分析 |
2.2.2 B-PDC的X射线衍射物相分析 |
3 结论 |
(7)含硼聚晶金刚石复合片(PDC)合成与机理的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
引言 |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景 |
1.2 金刚石结构、性能及应用 |
1.2.1 金刚石的晶体结构 |
1.2.2 金刚石的分类 |
1.2.3 金刚石的性能与应用 |
1.3 含硼金刚石 |
1.3.1 含硼金刚石晶体结构 |
1.3.2 含硼金刚石的性能 |
1.3.3 含硼金刚石主要用途 |
1.4 聚晶金刚石复合片的发展概况 |
1.4.1 聚晶金刚石复合片研究现状 |
1.4.2 聚晶金刚石复合片合成方法及分类 |
1.4.3 聚晶金刚石复合片的性能及其研究 |
1.4.4 聚晶金刚石复合片的应用及发展趋势 |
1.5 研究内容与创新点 |
第2章 高温高压系统与组装结构 |
2.1 高温高压设备简介 |
2.2 温度和压力的标定 |
2.2.1 温度的标定 |
2.2.2 压力的标定 |
2.3 腔体传压介质材料的选择 |
2.4 合成实验的组装结构方式 |
2.5 本章小结 |
第3章 高温高压含硼聚晶金刚石复合片的合成 |
3.1 实验设备与实验内容 |
3.1.1 实验设备与试剂 |
3.1.2 实验内容 |
3.2 实验原材料及预处理 |
3.2.1 金刚石微粉 |
3.2.2 WC-Co硬质合金基体 |
3.2.3 金属屏蔽材料的选择 |
3.2.4 合成用辅料简介 |
3.3 含硼PDC合成单元与合成块的组装方式 |
3.3.1 含硼PDC合成单元的组装方式 |
3.3.2 合成块整体组装方式 |
3.4 合成实验 |
3.4.1 合成工艺参数的确定 |
3.4.2 合成工艺曲线设计 |
3.5 合成后试样处理 |
3.6 本章小结 |
第4章 聚晶金刚石复合片的性能评价 |
4.1 PDC性能的测试手段 |
4.1.1 耐磨性能检测 |
4.1.2 抗冲击性能检测 |
4.1.3 耐热性能检测 |
4.1.4 显微硬度测试 |
4.1.5 抗弯强度测试 |
4.1.6 超声波无损检测 |
4.1.7 微观组织结构检测 |
4.2 样品性能的测试 |
4.2.1 耐磨性能测试 |
4.2.2 抗冲击韧性测试 |
4.2.3 耐热性能测试 |
4.2.4 物相与微观形貌检测 |
4.3 本章小结 |
第5章 含硼PDC相关合成机理的研究 |
5.1 含硼PDC复合机理的研究分析 |
5.1.1 实验设计 |
5.1.2 实验结果与分析 |
5.1.3 小结 |
5.2 微粉初始粒度对PDC性能与微观结构的影响 |
5.2.1 实验设计 |
5.2.2 实验结果与分析 |
5.2.3 小结 |
5.3 HPHT合成工艺曲线对PDC的影响 |
5.3.1 合成温度对PDC微观结构的影响 |
5.3.2 合成压力对PDC性能与微观结构的影响 |
5.3.3 合成时间对PDC性能与微观结构的影响 |
5.3.4 小结 |
5.4 含硼金刚石微粉加入量对PDC性能的影响 |
5.4.1 实验设计 |
5.4.2 实验结果与分析 |
5.4.3 微观组织结构的分析 |
5.4.4 小结 |
第6章 全文结论 |
参考文献 |
在学期间发表论文与参加科研情况 |
致谢 |
(8)含硼金刚石单晶的合成工艺与热学性能表征(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题的意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 含硼金刚石的结构 |
1.2.2 含硼金刚石的性能 |
1.2.3 含硼金刚石的人工合成 |
1.2.4 人工合成金刚石的触媒 |
1.2.4.1 触媒的形态 |
1.2.4.2 触媒完全合金化 |
1.2.4.3 触媒部分合金化 |
1.2.4.4 添加元素的影响 |
1.2.4.5 含硼触媒 |
1.3 技术路线 |
1.3.1 总体思路 |
1.3.2 含硼铁基触媒的成分设计 |
1.3.3 含硼金刚石单晶在Fe-Ni-C-B系中相对优化生长区间的确定 |
第2章 试验材料和方法 |
2.1 合成含硼金刚石的原材料 |
2.1.1 触媒的主要原材料 |
2.1.2 触媒原材料的质量控制 |
2.1.3 石墨 |
2.1.4 叶蜡石粉压块 |
2.1.5 导电钢圈 |
2.2 含硼金刚石合成设备 |
2.3 含硼金刚石性能检测 |
2.3.1 含硼金刚石的粒度组成 |
2.3.2 含硼金刚石的晶形分布 |
2.3.3 金刚石单晶的静压强度 |
2.3.4 金刚石的形貌观察与品质分析 |
2.3.5 含硼金刚石的热稳定性 |
第3章 含硼金刚石的合成工艺 |
3.1 掺硼触媒的制备 |
3.1.1 单质铁粉 |
3.1.2 单质镍粉 |
3.1.4 掺硼剂 |
3.1.5 碳片与触媒厚度比 |
3.1.6 含硼触媒制备工艺 |
3.2 含硼金刚石合成工艺 |
3.2.1 叶腊石烘烤工艺 |
3.2.2 合成块组装 |
3.2.3 含硼金刚石生长条件 |
3.2.4 含硼金刚石合成工艺参数 |
3.2.5 金刚石提纯工艺 |
3.3 本章小结 |
第4章 含硼金刚石单晶的热力学表征 |
4.1 Kissinger和Ozawa动力学模型 |
4.1.1 Kissinger方程 |
4.1.2 Ozawa方程 |
4.2 金刚石单晶的表观活化能 |
4.2.1 金刚石单晶的选取 |
4.2.2 DTA数据的测量 |
4.2.3 表观活化能数值计算 |
4.2.4 小结 |
4.3 不同硼含量金刚石单晶的表观活化能 |
4.3.1 不同硼含量金刚石单晶 |
4.3.2 DTA数据的测量 |
4.3.3 表观活化能的计算 |
4.3.4 小结 |
第5章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
攻读硕士学位期间获奖情况 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(9)含硼金刚石单晶的微观品质与半导体性能的相关性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 含硼金刚石的合成 |
1.2.1 金刚石相的转变 |
1.2.2 含硼金刚石单晶的合成方法 |
1.3 含硼金刚石单晶的结构与形貌 |
1.3.1 含硼金刚石单晶的结构 |
1.3.2 含硼金刚石单晶的形貌 |
1.4 含硼金刚石单晶的性能及研究现状 |
1.4.1 含硼金刚石单晶的性能 |
1.4.2 研究现状 |
1.5 选题意义及研究内容 |
1.5.1 选题意义 |
1.5.2 研究内容 |
第二章 实验方法 |
2.1 金刚石单晶的高温高压合成方法 |
2.2 含硼金刚石单晶的退火处理 |
2.3 形貌观察与表征方法 |
2.3.1 金刚石晶形的观察 |
2.3.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析 |
2.4 含硼金刚石单晶的结构分析方法 |
2.4.1 XRD分析 |
2.4.2 Raman分析 |
2.5 金刚石单晶的性能检测方法 |
2.5.1 金刚石的常温电阻检测 |
2.5.2 阴极发光性质检测 |
2.5.3 阻抗测试 |
2.5.4 差热分析(DTA) |
第三章 含硼金刚石单晶的形貌与结构分析 |
3.1 引言 |
3.2 不同类型金刚石单晶的形貌观察结果 |
3.2.1 宏观形貌观察结果 |
3.2.2 含硼金刚石单晶的场发射扫描电镜(FESEM)观察结果 |
3.3 含硼金刚石单晶的结构分析结果 |
3.3.1 XRD分析结果 |
3.3.2 Raman光谱分析结果 |
3.4 掺硼后金刚石形貌与结构变化之间的关系 |
3.5 本章小结 |
第四章 含硼金刚石单晶的电学性能分析结果 |
4.1 引言 |
4.2 硼含量对金刚石单晶阴极发光性质的影响 |
4.2.1 硼含量对金刚石单晶(100)晶面阴极发光性能的影响 |
4.2.2 硼含量对金刚石单晶(111)晶面阴极发光性能的影响 |
4.3 金刚石单晶的常温电阻率检测 |
4.4 含硼金刚石单晶的电学性能与结构的相关性分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 含硼金刚石单晶的其他性能分析 |
5.1 退火处理对含硼金刚石单晶的影响 |
5.1.1 退火温度对含硼金刚石单晶(100)晶面的影响 |
5.1.2 退火温度对含硼金刚石单晶(111)晶面的影响 |
5.2 含硼金刚石单晶的热分析 |
5.2.1 差热分析(DTA) |
5.2.2 热重分析(TG) |
5.3 含硼金刚石单晶的阻抗测试结果 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
四、含硼金刚石的合成与性能(论文参考文献)
- [1]硼掺杂与热处理对NPD制备及性能的影响[D]. 康宁. 燕山大学, 2020(01)
- [2]硼氮共掺杂金刚石的高温高压合成与杂质行为研究[D]. 苗辛原. 吉林大学, 2020(08)
- [3]含硼金刚石单晶的研究现状[J]. 祁莉霞,蔡玉乐,王裕昌. 金刚石与磨料磨具工程, 2020(01)
- [4]硼掺杂金刚石结构设计和耐热性研究[D]. 李佳惠. 山东大学, 2018(12)
- [5]含硼金刚石钎焊工具制作及性能评价研究[D]. 丁大伟. 南京航空航天大学, 2016(03)
- [6]含硼聚晶金刚石复合片(B-PDC)的研究[J]. 刘一波,孙延龙,徐燕军,尹翔,柳成渊,郑勇翔. 金刚石与磨料磨具工程, 2012(01)
- [7]含硼聚晶金刚石复合片(PDC)合成与机理的研究[D]. 孙延龙. 钢铁研究总院, 2012(03)
- [8]含硼金刚石单晶的合成工艺与热学性能表征[D]. 张元培. 山东大学, 2010(09)
- [9]含硼金刚石单晶的微观品质与半导体性能的相关性研究[D]. 张娜. 山东大学, 2010(09)
- [10]多种硼源的复合添加对含硼金刚石单晶的影响[J]. 亓海燕,李和胜,亓永新,张元培. 金刚石与磨料磨具工程, 2009(02)