超硬材料

摘要： 立方氮化硼作为一种性能优越的超硬材料,在现代加工制造领域发挥着重要作用。我国在立方氮化硼生产、应用推广及立方氮化硼出口方面不断取得进步,已经成为立方氮化硼生产强国。从诞生、发展、科研创新历程及产业集群等方面分析评述了我国立方氮化硼产业发展情况,并对其发展前景进行了展望,提出了建议。

摘要： 掺杂是调控金刚石性能的一种重要手段。本文采用温度梯度法,在5.6 GPa、1312°C的条件下,选用Fe_(3)P作为磷源进行磷掺杂金刚石大单晶的合成。金刚石样品的显微光学照片表明,随着Fe_(3)P添加比例的增加,金刚石晶体的颜色逐渐变深,包裹体数量逐渐增加,晶形由板状转变为塔状直至骸晶。金刚石晶形的变化表明Fe_(3)P的添加使生长金刚石的V形区向右偏移,这是Fe_(3)P改变触媒特性的缘故。红外光谱分析表明,Fe_(3)P的添加使金刚石晶体中氮含量上升,这说明磷的进入诱使氮原子更容易进入金刚石晶格中。激光拉曼光谱测试表明,随着Fe_(3)P添加比例的增加,所合成的掺磷金刚石的拉曼峰位变化不大,其半峰全宽(FWHM)值变大,这说明磷的进入使得金刚石晶格畸变增加。XPS测试结果显示,随着Fe_(3)P添加比例的增加,金刚石晶体中磷相对碳的原子百分含量也会增加,这意味着添加Fe_(3)P所合成的金刚石晶体中有磷存在。

摘要： 立方氮化硼(c-BN)作为闪锌矿面心立方结构的Ⅲ-Ⅴ族二元化合物,是第三代半导体中禁带宽度最大的材料,还具有高热导率、高硬度、耐高温、耐氧化、化学稳定性好、透光波长范围广、可实现p型或n型掺杂等一系列性能优点,不仅作为超硬磨料在各行业的加工领域有广泛的应用,而且作为极端电子学材料在大功率半导体和光电子器件等领域也具有潜在的应用价值,使其适用于高温、高功率、高压、高频以及强辐射等极端环境。本文综述了历年来国内外制备c-BN晶体和外延生长c-BN薄膜的发展历程,重点关注了生长技术进步和晶体质量提高的代表性成果,并对c-BN的机械性能、光学性能以及电学性能方面的研究进展进行阐述,最后对全文内容进行总结并对c-BN应用所面临的挑战进行展望。

摘要： 刘冰冰(1967-),女,吉林大学教授、博导,超硬材料国家重点实验室主任,教育部“长江学者”特聘教授,国家杰出青年基金获得者,万人计划领军人才。长期从事碳及相关材料的高压研究,在高压下材料的新结构、新性质及高压技术等研究方面取得了系列创新成果。主持了国家重点研发专项、国家自然科学基金重点项目等。兼任《人工晶体学报》编委,Diamond&Related Materials副主编,中国物理学会高压物理专委会副主任、光散射专委会委员,中国材料研究学会超硬材料与制品专委会副主任委员,中国硅酸盐学会晶体生长与材料分会理事等职。在Nature、Science、Advanced Materials等刊物发表论文300余篇,获授权发明专利20余项。获中国青年女科学家奖(2011年)、谢希德物理奖(2021年),获国家自然科学奖(2014年、第三完成人),作为第一完成人两次获得吉林省科技进步一等奖(2018和2009年)。

摘要： 化学气相沉积(CVD)技术的发展使得金刚石优异的综合性能得以充分发挥,在诸多领域获得应用,并有可能实现跨越式的发展。色心使得金刚石量子加速器初步显示了巨大可行性,包括紫外激光写入窗口等诸多应用场景将金刚石的光、电、热和力学综合优势发挥到了极致,超宽禁带金刚石半导体应用将很快实现,金刚石的散热应用也在不断拓展。本文在总结CVD金刚石的制备方法和性能特点的基础上,根据金刚石的本征特点和应用领域,将其分为量子级、电子级、光学级、热学级和力学级五类,对各类金刚石的研究和应用状况进行了详细阐述,进一步明晰CVD金刚石目前的发展状态,对研判其未来发展趋势有重要意义。

摘要： 开展人文素质教育是我国高等院校材料科学与工程专业教育不可或缺的一部分,也是培养德才兼备的超硬行业接班人的需要。本文通过分析超硬材料制造课程的内容与特点,坚持教书与育人相结合的原则,从教师队伍的建设、人文素质教育元素的挖掘与教学方式的优化等维度进行课程教学设计,践行立德树人的教学理念将提升学生的爱国情怀、大国工匠精神、知识技能、环境保护意识、社会责任感、职业素质养成等融入教学全过程,以实现专业教育与人文素质教育的有机融合、协同育人,切实使超硬材料制造教学中人文素质教育落到实处。

摘要： PcBN是cBN的聚晶体,具有尺寸大、各向同性、无解理面等优点,因而应用广泛。商用PcBN大多采用添加黏结剂的方式进行烧结以降低烧结条件,通常是在压力为5.5~7.7 GPa、温度为1600~2300 K条件下合成的。但黏结剂也降低了产品的性能,其维氏硬度在22~45 GPa。鉴于材料本身就是最好的黏结剂,本文对使用4种不同初始材料制备纯相PcBN的烧结行为及材料性能进行介绍和评价。用cBN作为初始材料并配合相关工艺能制备出性能较好的纯相PcBN材料。

摘要： 过渡金属硼化物一直被科研工作者们认为是潜在的超硬材料.然而,由于过渡金属硼化物的扩散系数低,很难合成纯相块体材料,以至于不能获得其硬度.利用高温高压法是合成高质量过渡金属硼化物的一种有效的方法,然而利用高温高压法,有时合成的样品容易碎裂,不能对其抛光并进行硬度的测量.以WB为研究对象,利用高温高压法合成了纯相WB.通过控制合成温度分析合成温度对其抛光质量的影响.

摘要： 首届中国国际培育钻石产业发展与创新大会召开5月18日,第一届(2022年)中国国际培育钻石产业发展与创新大会(简称大会)在广州番禺开幕。本次大会以“可持续,新机遇,构建培育钻石产业生态圈”为主题。广钻中心联合中国检验认证集团澳门有限公司,以及广东省环境权益交易所、山西新碳超硬材料科技、上海征世科技、宁波晶钻科技、LUSANT露燦、THE FUTURE ROCKS未来岩石、CARAXY凯丽希等企业。

摘要： 培育钻石又称合成钻石,本质是人造金刚石,为超硬材料的一种,指在实验室或工厂里通过一定的技术与工艺流程制造出来的与天然钻石的外观、化学成分和晶体结构完全相同的晶体。培育钻石与天然钻石(矿产钻石)在化学成分、硬度、折射率和色散方面没有任何区别,可以作为天然钻石的替代品,且与天然钻石相比具有极高性价比优势,终端零售价基本稳定在天然钻石的1/3。

摘要： 陶瓷结合PcBN超硬材料因其硬度高、耐磨性好、热稳定性高、化学惰性高等特点,广泛用于黑色金属加工领域.本文主要论述了当前常用金属粘结剂、陶瓷粘结剂、金属陶瓷粘结剂对陶瓷结合PcBN烧结及性能的影响,并简要分析了各类粘结剂的优缺点,以及其未来发展进行展望.

摘要： 依据钻探多个领域(地质、油气、页岩气、海洋钻探)的相关数据,分析全国对金刚石钻头和复合片钻头的需求数量,进而估算出钻探对人造金刚石和复合片的需求量,为超硬材料行业的发展提供参考.

摘要： 采用Ti、Al和超硬材料颗粒(金刚石/c-BN)为原料,通过熔盐处理法在超硬材料表面反应形成了钛铝化合物涂层,利用XRD、SEM和EDS对涂层的化学组成、相组成和微观结构进行了分析和表征.结果表明:原料经过熔盐处理,反应形成了Al3Ti.同时,在超硬材料表面主要形成的是连续的、致密的Ti涂层.然后在Ti涂层上形成少量的Al3Ti颗粒组织.在金刚石表面上形成的Al3Ti颗粒组织平均粒度约为0.4μm,在c—BN表面上Al3Ti颗粒组织粒度约为0.5～4μm.

摘要： 介绍了压机室内工作特点，包括压力高100～120MPa—，密封性好，磨损严重工作缸或活塞划伤-密封损坏-产生内漏-影响保压-不易修复，极压抗磨性好，温差不大，粘温指数一般，水概率小，抗乳化性能一般液压油功能，

摘要： 随着超硬材料的高速发展,其应用领域不断拓宽,差异化需求也越来越多.提供性能更加丰富的金刚石品种,以适应不断发展的市场需求,是超硬材料行业的一项重要任务.昌润钻石对耐高温金刚石和高强度金刚石两个应用方向进行了研究。耐高温及对铁族元素具有相当惰性的金刚石系列为CRT，具有高强指标适合于高冲击强度的工作条件的金刚石系列为CRGo本文在此方向上,针对差异化的需求进行了一些工程应用方面的研究,通过实验和工具试验应用分析，金刚石性能在超硬材料工具应用领域细分条件下还有很大的调整空间。目前表达金刚石质量特性的表征参数还可进一步完善细化，以满足不断发展的高要求和差异化要求。以取得更好的应用效果，扩大应用领域。

摘要： 过渡金属硼化物具有高熔点、高硬度、强耐磨性和良好的化学惰性,可能存在潜在的新型超硬材料.本工作利用高温高压方法合成出WB2。通过Rietveld精修确定了WB2的晶体结构为P6/mmc,而不是先前所报道的W2B5结构。通过控制温度合成出不同晶粒大小的WB2，随着合成温度的增高，WBz晶粒的大小从200nm增大到2um。即在相同压力作用下，温度的升高加快了晶粒的长大。硬度测试结果表明:随着晶粒的长大，WB2的维氏硬度逐渐降低，硬度从25.5下降到23.1Gpa，硬度值降低约10%。

摘要： 立方氮化硼做为一种性能优越的超硬材料,在现代加工制造领域发挥着重要作用,在生产、研究及应用方面不断取得进步.本文对近年来国内外CBN取得的新进展从产量、产品品种、高压合成和前沿研究诸方面做一简要综述。

摘要： 高电荷浓度的过渡金属和能形成强共价键的硼原子结合,被认为是可以形成新型超硬材料的两个重要因素.本工作利用高温高压方法合成出了WB3，利用Rietveld精修发现同时存在等化学计量的WB3和W原子缺失的W1-xB3，并且通过高分辨电镜也证实了原子缺失的存在。XPS表明W1-xB3占少部分，可以认为是WB3中的W缺陷造成，因此确定了结构为WB3(P63mmc)，但是部分位置存在钨原子缺失。为了获得更精确WB3的硬度数值，利用SEM分辨出了过量的硼和WB3的化合物，消除了过量硼的影响后，测得WB3更精确的维氏硬度收敛值为25.5GPa，小于ReB2，与理论计算相吻合。根据XPS结果与理论计算得出，由于从钨原子到硼原子的电子转移量不足，使类石墨烯层的硼原子之间电荷局域量减少，电荷局域中心偏移。这部分硼原子之间形成了扭曲的sp2杂化，削弱了B-B化学键的方向性，导致三分之二的硼硼共价键减弱。此结果证明了过渡金属硼化物中的硼硼化学键同时存在强共价键和相对较弱的共价键，这部分较弱的共价键是导致具有3D硼原子空间结构的过渡金属硼化物不是超硬材料的原因。同时此结果也揭开了WB3中的B-B化学键提前于ReB2中的B-B键断裂的起源。依据此结果提出，增加过渡金属原子往硼原子上的电荷转移量是增强硼硼共价键的重要方法，也是设计新型超硬过渡金属硼化物的另一个关键因素。本研究不仅有助于澄清WB3在结构与硬度方面的争议，还有助于理解过渡金属硼化物的硬度机理。

摘要： 纳米金刚石已经广泛应用于聚晶合成、光整加工、精密研磨和抛光等,尽管纳米金刚石及其复合材料用于功能材料实际应用还很少,却越来越得到广泛而深入的研究,具有非常广阔的应用前景.作为功能材料使用,针对特定的应用目的,一般需要进行改性.本文首先介绍了纳米金刚石的改性方法、团聚与分散.纳米金刚石同其他纳米材料一样,很容易聚集形成团聚体,应用时必须使其在基体或液体中均匀分散.本文还重点介绍了纳米金刚石及其复合材料在生物、导热、光催化、摩擦、增强等用于不同功能材料的应用研究情况.

摘要： 纳米金刚石已经广泛应用于聚晶合成、光整加工、精密研磨和抛光等,尽管纳米金刚石及其复合材料用于功能材料实际应用还很少,却越来越得到广泛而深入的研究,具有非常广阔的应用前景.作为功能材料使用,针对特定的应用目的,一般需要进行改性.本文首先介绍了纳米金刚石的改性方法、团聚与分散.纳米金刚石同其他纳米材料一样,很容易聚集形成团聚体,应用时必须使其在基体或液体中均匀分散.本文还重点介绍了纳米金刚石及其复合材料在生物、导热、光催化、摩擦、增强等用于不同功能材料的应用研究情况.

摘要： 本发明公开了一种超硬材料合成腔体及其合成超硬材料的方法，所述超硬材料合成腔体包括中心发热体和设置在所述中心发热体上下两端用于放置合成用的超硬材料原料的上腔体和下腔体；以及通过所述上腔体和下腔体设置在所述中心发热体两侧的第一导电钢帽和第二导电钢帽，本发明能够有效地降低合成腔体内温度场分布不均匀的情况，降低腔体中边缘温度高，中心区域温度低，温度梯度大的问题，对改善超硬材料质量具有重要作用；并且该腔体的设计简单，可操作性强，解决了超硬材料烧结不均匀的问题，从而提高了产品的稳定及重复性。

摘要： 本发明涉及纳米/亚微米结构wBN超硬材料及wBN‑cBN超硬复合材料及制备方法和刀具，属于超硬材料领域。通过高温高压制备的此超硬材料的晶粒与晶粒之间能形成紧密结合的、高强度的B‑N化学键，其具有与立方氮化硼(cBN)相当或更加优异的力学性能/硬度，及更高的热稳定性。

摘要： 本发明涉及一种超硬材料砂轮及其制备方法、超硬材料砂轮压制成型模具，属于超硬材料领域。本发明的超硬材料砂轮的制备方法，包括以下步骤：将超硬材料砂轮的制备原料混匀后，得到混合料；将混合料冷压、固化或将混合料热压或热压烧结，即得；冷压、热压或热压烧结过程中，在磨削面压制出凹陷气孔。本发明的超硬材料砂轮的制备方法，通过冷压、热压或热压烧结过程中加压在磨削面压制出凹陷气孔，由于凹陷气孔是在加压过程中压制形成的，磨削面上气孔的大小、形状及分布状况易于进行调整，大大降低了控制超硬材料砂轮气孔大小、形状、分布的难度。

摘要： 本发明公开了一种用于超硬材料砂轮的微晶玻璃结合剂及其制备方法，超硬材料砂轮及其制备方法，复合砂轮。该微晶玻璃结合剂由基础陶瓷结合剂和添加剂组成；所述基础陶瓷结合剂由以下质量百分比的原料制成：55～65％SiO

摘要： 本发明公开了一种超硬材料制品用添加剂原料组合物，添加剂及其制备方法，复合结合剂及超硬材料制品。该原料组合物由以下质量百分比的组分组成：Bi

摘要： 本发明公开了一种异形超硬材料合成腔体及其合成异形超硬材料的方法，所述异形超硬材料合成腔体包括：异形发热体，设置于所述异形发热体下方的绝缘保温层，以及包覆于所述异形发热体和所述绝缘保温层外部的导电保温结构层。采用本发明的异形超硬材料合成腔体能够有效地降低异形超硬材料合成时腔体内温度梯度大的情况，将异形发热体设置在异形超硬材料烧结端，从而有效的降低腔体中温度梯度产生烧结不均的影响，对改善异形超硬材料烧结质量具有重要作用；并且该腔体的设计简单，可操作性强，解决了异形超硬材料烧结不均匀的问题，从而提高了产品的稳定性及重复性，同时可以直接合成产品所需形状减少产品加工损耗。

摘要： 本发明公开了一种超硬材料合成腔体及其合成超硬材料的方法，所述超硬材料合成腔体包括中心发热体和设置在所述中心发热体上下两端用于放置合成用的超硬材料原料的上腔体和下腔体；以及通过所述上腔体和下腔体设置在所述中心发热体两侧的第一导电钢帽和第二导电钢帽，本发明能够有效地降低合成腔体内温度场分布不均匀的情况，降低腔体中边缘温度高，中心区域温度低，温度梯度大的问题，对改善超硬材料质量具有重要作用；并且该腔体的设计简单，可操作性强，解决了超硬材料烧结不均匀的问题，从而提高了产品的稳定及重复性。

摘要： 本发明涉及纳米/亚微米结构wBN超硬材料及wBN‑cBN超硬复合材料及制备方法和刀具，属于超硬材料领域。通过高温高压制备的此超硬材料的晶粒与晶粒之间能形成紧密结合的、高强度的B‑N化学键，其具有与立方氮化硼(cBN)相当或更加优异的力学性能/硬度，及更高的热稳定性。

摘要： 本发明涉及一种超硬材料砂轮及其制备方法、超硬材料砂轮压制成型模具，属于超硬材料领域。本发明的超硬材料砂轮的制备方法，包括以下步骤：将超硬材料砂轮的制备原料混匀后，得到混合料；将混合料冷压、固化或将混合料热压或热压烧结，即得；冷压、热压或热压烧结过程中，在磨削面压制出凹陷气孔。本发明的超硬材料砂轮的制备方法，通过冷压、热压或热压烧结过程中加压在磨削面压制出凹陷气孔，由于凹陷气孔是在加压过程中压制形成的，磨削面上气孔的大小、形状及分布状况易于进行调整，大大降低了控制超硬材料砂轮气孔大小、形状、分布的难度。

摘要： 本实用新型涉及一种超硬材料钎焊磨轮基体及超硬材料钎焊磨轮。该超硬材料钎焊磨轮基体包括磨轮基体本体，所述磨轮基体本体包括圆筒形壳体和设于圆筒形壳体两端的左盖板、右盖板，左盖板、右盖板和圆筒形壳体围成空心结构。本实用新型提供的超硬材料钎焊磨轮基体，磨轮基体本体由圆筒形壳体和左盖板、右盖板围成空心结构，大大降低了磨轮基体的重量，减少了荒磨加工时的动力损耗，减轻了更换作业的工作量。与现有的实心钎焊磨轮基体相比，提高了材料的利用率，减少了机加工时间，降低了生产成本，更容易实现批量生产和质量控制。