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爆炸法合成大颗粒金刚石的实验研究(4)

时间:2021-10-24 20:58来源:毕业论文
该方法目前多用于合成金刚石薄膜,有关合成其余性质的金刚石却不太适用。 1。2。3 爆轰法合成金刚石 如果说石墨高压相变法化学气相沉积法分别是合成

该方法目前多用于合成金刚石薄膜,有关合成其余性质的金刚石却不太适用。

1。2。3 爆轰法合成金刚石

如果说石墨高压相变法化学气相沉积法分别是合成金刚石的第一次和第二次飞跃,那么1987年首先在俄罗斯出现的爆轰法无疑是合成金刚石的第三次飞跃。当时科研人员利用的是负氧平衡炸药中的碳爆轰,成功合成出了纳米金刚石[9]。我国最早的利用爆轰法合成纳米金刚石的实验是由中科院在1993完成的,这也拉开了我国爆轰法合成金刚石的序幕。与前两种方法不同,直接爆轰法是将外加的碳源与高能炸药混合,然后利用炸药爆炸时产生的高温高压使碳源相变为金刚石。

爆轰法一般多用于合成纳米金刚石,合成出的金刚石颗粒尺寸一般在0。5~10nm之间。经过多年的实验研究,纳米金刚石的应用也越来越广泛。甘肃凌云纳米材料有限公司是我国最早的规模化生产纳米金刚石的公司,主要生产纳米金刚石黑粉、灰粉和精粉。多年的发展,人们也解决了纳米金刚石的分散技术,以纳米金刚石为添加剂的润滑油、磨合油也进入了规模化生产[10]。纳米金刚石更是给给国防工业、电子行业、化学等领域注入了新的活力[11]。

1。3  爆炸烧结工艺及其发展情况

使用爆炸法所进行的实验之中,大多数原料都为粉末材料。粉体的可塑性高,接触面大等特点决定了其成为原料的优先性。在以往对粉末的加工方法中,由于粉体的特点,有很多种成形方法,主要有挤压成形,喷射成形和注射成形等。而这些方法往往不能很好的满足人们对材料的要求,于是在不断的实验中,爆炸粉末烧结技术诞生了。

爆炸粉末烧结技术主要是利用炸药爆轰时产生的能量,作用于粉末,使粉末收到冲击并产生高速运动,粉末通过相互间的摩擦及碰撞,使动能转变为热能,导致在粉粒的接触点产生高温,发生烧结,形成致密块体[12]。相比传统的烧结工艺,爆炸烧结技术有着独特的优点[13-16]。首先是高致密性,炸药在很短的时间内释放大量的能量,使粉末瞬间获得高温高压的条件,从而烧结出高密度的材料。其次是快熔急冷性,爆炸烧结时粉末颗粒从常温升至熔点的时间非常短,这就造成只有颗粒表面的温度的升高了,而颗粒内部的温度并没有升高。这时颗粒内部将对“烧结”后的界面起到一个“淬火”的作用[17],让“烧结”后的界面快速冷却下来。最后如果粉末为混合物或特殊材料,很有可能会在烧结时发生化学反应,使烧结成的材料具有一些新的特性。最常见的就是增加了材料的硬度。除了上述三个主要特点之外,爆炸粉末烧结还具有经济、设备简单等特点[18]。文献综述

早在1950年时,人们就开始尝试使用爆炸的方法加工粉末冶金等。美国凯那公司首先利用冲击波作用于粉末,进行了相关的研究。到了1984年,美国加利福尼亚大学报道了利用爆炸烧结的方法制取了非晶棒材,在这之后,爆炸烧结技术才真正引起了材料工作者的浓厚兴趣,美国之外的国家也慢慢开始了对爆炸烧结技术全面细致的研究工作。当时美国科学院还对爆炸合成新材料这项技术进行了调查研究,最后得出“爆炸烧结技术是制取新型非平衡态材料、高温陶瓷材料等最富有潜力的新工艺”的结论。

我国对爆炸烧结的研究工作起步是比较晚的。最开始的一项研究是在1983~1984年间,由北京科技大学和中国科学院力学所合作进行的。他们在国家自然科学基金资助下,开展了许多研究工作,并先后发表了多篇学术论文,取得了良好的开端。1988~1990年期间,在国家“863”计划的支持下,几所单位开展了关于急冷凝固合金及结构陶瓷的爆炸烧结工作,为我国爆炸烧结的研究做出了巨大贡献。 爆炸法合成大颗粒金刚石的实验研究(4):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_83659.html

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