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爆炸法合成大颗粒金刚石的实验研究(2)

时间:2021-10-24 20:58来源:毕业论文
3。1 驱动炸药配方设计 10 3。2 小当量实验 11 3。3大当量实验 13 4实验结果与分析 14 4。1 金刚石原料分析 14 4。2小当量产物分析 15 4。3 大当量产物分析 17

3。1 驱动炸药配方设计  10

3。2 小当量实验  11

3。3大当量实验  13

4实验结果与分析  14

4。1 金刚石原料分析  14

4。2小当量产物分析  15

4。3 大当量产物分析  17

结论  21

致谢  22

参考文献23

1  绪论

1。1  金刚石简介

我们在日常生活中经常可以接触到金刚石,它是一种由碳元素的组成矿物,是目前在地球上发现的最坚硬的天然物质。一般在地下130~180km处结晶而成,形成年代一般都非常久远。金刚石有很多种颜色,从无色到黑色都有,一般我们认为无色最佳。金刚石可以是透明的,也可以是半透明或不透明。许多金刚石中含有杂质,这就导致了这些金刚石看起来带些黄色,给人感觉不是那么纯净。金刚石还有着非常高的折射率,它的色散性能也很强,在阳光的照射下会反射出五彩缤纷的闪光。

相对来说,金刚石的化学性质比较稳定,同时具有耐酸性和耐碱性,高温下不与浓HF、HCl、HNO3反应。虽然说金刚石的性质相对稳定,但如果在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融体中,或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时,它的表面还是会稍有氧化。除此之外,金刚石也会在O2、CO、CO2、H2、Cl2、H2O、CH4的高温气体中腐蚀。

金刚石的热导率一般为136。16w/(m·k),已经算是比较高的,其中又以Ⅱa型金刚石的热导率最高。Ⅱa型金刚石的热导率在液氮温度下为铜的25倍,并且随着温度的升高而急剧下降,例如在室温时它的热导率为铜的5倍。金刚石的比热容随温度上升而增加,如在-106℃时为399。84J/(kg·k),107℃时为472。27J/(kg·k)。它的热膨胀系数极小,并且随着温度的上升而增高。如在零下38。8℃时为0,升温至0℃时为5。6×10-7,虽然涨幅不大,但还是与温度成正比。由于金刚石由碳元素组成,因此可以点燃。它在纯氧中的燃点为720~800℃,在空气中略高,为850~1 000℃。在绝氧条件且温度为2 000~3 000℃时可以转变为石墨。

金刚石在我们日常生活中的应用非常广泛,即可以用作装饰品,也可以用于精密仪器的制作。关于金刚石最早的记录存在于古罗马的文献之中,那时,罗马人主要利用的是金刚石的硬度,把它们当做雕刻工具来使用。后来,生产技术的不断进步,人们开始把金刚石当作宝石用于饰品,并且价格也越来越贵。到了现代,天然金刚石的数量越来越少,1996年世界探明金刚石储量基础仅19亿吨,于是人们便开始合成金刚石。

大约是在1960年,人工合成金刚石技术兴起。美国通用电气公司最早利用重构工艺合成大颗粒金刚石晶体,重达0。75克拉。1990年,该公司合成了约1克拉的金刚石晶体。1985年,日本住友电工株式会社宣布它已成功研制出了1~2克拉重的黄色人造金刚石晶体。发展到新世纪,人造金刚石使用越来越广泛,几乎已完全取代工业用天然金刚石(在中国已达99%以上)[1]。

1。2  合成金刚石的手段

金刚石颗粒的合成工艺发展到今天,基本有三种方法,包括相对古老的石墨高压相变合成金刚石的方法(包括静压法和用冲击波的动态加压法),以及近年来发展速度很快的化学气相沉积(CVD)法。而本次实验研究中使用的爆炸法则是1988年由美国和前苏联同时报道的方法。虽然爆炸法这几十年来发展一直很慢,但却有着巨大的发展潜力。

1。2。1 石墨高压相变法合成金刚石

从20世纪第一次成功合成金刚石以来,人们又成功的在静压、高压条件下,通过使用各种催化剂,在石墨-金刚石相的分界线处合成了单晶金刚石。这种方法是将石墨转变为金刚石,因此被称为石墨高压相变法。该方法有一个典型的条件:压力在5~6GPa,温度在1500℃~1800℃。目前这种方法已广泛应用于商业生产。论文网 爆炸法合成大颗粒金刚石的实验研究(2):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_83659.html

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