发布时间：2024-04-17 来源：网络
EMC体育 EMC易倍体育EMC体育 EMC易倍体育总结汇报金刚石是自然界中硬度最高的材料，钻石的璀璨夺目是金刚石优异光学性质的直观体现。实际上，金刚石是集优异的力学、热学、光学及电学性质于一身的多功能材料，随着在低气压下CVD金刚石膜成功合成，各种等离子体化学气相沉积(PCVD)方法对金刚石膜的成功制备，使得金刚石的多种功能得以发挥，在许多领域得到了广泛的应用。采用金刚石表面镀覆某些过渡族元素(如Ti、Cr、W等)，并与其发生化学反应表面形成碳化物。通过这层碳化物作用，金刚石、结合剂、基体三者就能通过钎焊实现牢固化学冶金结合，从而实现真正金刚石表面金属化，这就金刚石钎焊原理。由于金刚石具有优异的抗辐射性能，可以作为抗辐射的窗口，如X射线窗口，高功率毫米波窗口等，也可以用作辐射探测器材料。金刚石探测器与其他类型探测器相比有许多优异性能，金刚石禁带宽度大（5.5eV）,电阻率高（1010cm）,介电常数小（5.7），这些性质保证了金刚石器件的噪声小，信噪比高。而且由于禁带宽度大金刚石在从近紫外(225nm)到红外很宽的范围内几乎是透明的，在使用过程中环境杂光对金刚石探测器的影响极小。金刚石的载流子迁移率高，击穿电压高，这使得金刚石辐射探测器的电荷收集距离大、时间响应快，可以承受比较大的工作电压而不易被击穿。金刚石的热导率高，使得金刚石辐射探测器可以在室温、甚至高温下正常工作，不必像硅探测器那样外加冷却系统，所以金刚石探测器结构简单、体积小。金刚石的原子序数Z=6，与人体软组织的等效原子数Zeff7.4非常接近，而且金刚石的密度比软组织大，所以辐射束在相同质量的金刚石和软组织内所损失的实际能量相同，加之金刚石无毒，与组织液不会发生化学反应，是理想的生物活体内置辐射剂量探测材料。此外，金刚石的高硬度也给金刚石探测器带来了非常独特的有点，即在使用过程中不易被划伤损坏。由于金刚石探测器的有点，使其研制成了金刚石应用研究的一个热点。金刚石辐射探测器在许多测试中的性能表现证明它可以满足实际辐射测量的要求，最近研究表明金刚石的辐射探测应用潜力能进一步提高，包括性能的提高和应用面的进一步拓展。一.纳米金刚石的应用前景：纳米金刚石是一种颗粒尺寸和形状异常的工业金刚石，这类金刚石的颗粒尺寸在0.5～10nm之间，平均尺寸约4～5nm大部分颗粒尺寸在2～8nm之间。纳米金刚石是纳米材料家族中的一个重要成员，它不仅保留着金刚石的综合优异特性，而且还有对人体无害的良好的生物兼容性；对雷达波、红外紫外光有巨大的透射率和吸收率，优异的冷阴极场发射效应，表面有许多羧基、烃基、羰基等功能团，很容易同金属、橡胶、塑料聚合物、织物表面紧密结合等等，从而为纳米金刚石的应用提供技术基础和发展空间，本文引用以下具体事例来阐明。1、纳米金刚石与金属的电化学和化学镀实验研究表明，在电镀的工艺技术中应用纳米金刚石具有以下一些优越性：1.1提高产品的质量和结构特性。优越的耐磨性和高的显微硬度；高的附着性和低的摩擦系数；高的阳极氧化铝膜的电绝缘性能；电解液的扩散能力急剧增长；高的弹性。1.2制品的使用寿命提高1-91.3可达到节约材料，能量和劳动消耗。1.4电镀作业线%，与镀层原度的减少和膜形成的速度提高有关。1.5点解过程的经济特性得以改善。2、纳米金刚石用于润滑油、固体润滑剂和润滑冷却液纳米金刚石添加剂润滑油中具有以下优越性：2.1提高产品的质量和竞争能力；提高运输工具盒装置的工作寿命；节约燃滑油材料。2.2摩擦动量降低20%-40%。2.3摩擦面磨损减少30%-40%。2.4摩擦副的快速磨合。纳米金刚石的单位消耗——1000kg润滑油中为0.1-0.2kg。3、纳米金刚石用作研磨和抛光抛光是金刚石应用的传统领域，即使在今天，抛光，包括超精磨仍是仪表和机械制造工艺过程中的一个最重要环节。可是，目前常用的磨料尺寸均大于0.1μm(100nm)，纳米金刚石不仅硬度高，而且颗粒尺寸比最好的磨料要小于一个量级，且碳表面极易受化学改变性的影响，能和任何极性介质兼容，这种特点使纳米金刚石颗粒有可能在载体中均匀分布，因此，纳米金刚石颗粒被视为超精抛光的新一代理想磨料，4、纳米金刚石用于磁性录音系统5、用于隐身材料6、纳米金刚石用于医疗7、催化方面的应用8、将纳米金刚石添加在橡胶、聚合物中，可大大改善其性能。9、将纳米金刚石添加到炸药中，可大大提高炸药的爆炸威力。10、将纳米金刚石添加到燃料油中，可大大提高燃油的分散度和燃烧值，达到节能的目的等等。）。纳米金刚石目前对我们来说，仅仅用作潜在的应用前景，毕竟我们以生产CVD大单晶为主要突破口。二.CVD单晶金刚石在高端技术领域的应用：1.高压水力喷射切割技术的用途高压水力喷射切割技术起初用于切割软质材料如食品、纸、橡胶、泡沫塑料等，后来将微粒磨料如金刚砂混合到高压水射流中形成磨料水力喷射技术，可切割任何坚硬材料如玻璃、石材、复合材料和金属等，可将厚达200mm的金属切割成任何形状。此外，高压水力喷射还可用于物体表面预加工或处理，如清洁船体、去除表面硬质涂层等。就切割技术而言，目前还没有一种切割技术像高压水力喷射切割能够切割或加工从软质如此多样的材料，与激光切割技术相比其成本更低廉，就其功能而言，比传统金属切割机更优越，因为切割过程中工件仍保持冷态，不产生热应力。因此水力喷射切割技术备受重视而发展迅速。2.工作原理：磨料水力喷射切割的工作原理是将水加压到很高的压力迫使它流经喷射喉管时与磨料混合而从喷嘴告诉喷出。喷射装置如附图1所示：将水加压到300至400Mpa并迫使它流经孔径为0.1至0.4mm的喷射喉管时形成高速射流，速度达到770880m/s，在混合腔与磨料混合，流经聚流管时，磨料被水射流的动量交换所加速，以500700m/s的高速喷射到工件上，即可起到切割或加工作用。水力喷射切割的发展趋势除了达到更高的切割精度之外，主要是提高切割效益。目前磨料水力喷射切割的最大问题是元件的磨损。长期以来制作喷射喉管的材料多以蓝宝石或红宝石为主。原因是价格便宜，较易加工，而且可获得稳定的水射流，但使用寿命较短。随着食品、造纸和汽车工业等的蓬勃发展，迫切需求使用寿命长的水力喷射切割装置。因此，也有用天然金刚石制作喷射喉管，虽然其使用寿命较长，但天然金刚石难于选定最佳晶体取向来满足喷射喉管的特殊应力条件，而且价格昂贵，比蓝宝石价格高出20多倍，并且若内含观察不到的微裂纹则使用起来风险很大，故天然金刚石制作喷射喉管没有得到推广。而用人造多晶金刚石由于在合成过程中不可避免在结构上存在缺陷，晶体结构无最佳取向，物理性能较差，有时使用寿命不稳定，所以业内人士认为人造多晶金刚石不适宜制作磨料水力喷射切割装置喷射喉管。而人造单晶金刚石具有很高的纯度，可抑止微裂纹的发生，因而具有很高的横向断裂强度。其物理性能与蓝宝石对比如表1人造单晶金刚石制作喷射喉管的优点人造单晶金刚石制作的喷射喉管在严酷的条件下进行了长时间的试验，证明它对磨料 或水中杂质甚至金属碎屑都非常抗磨，具有很长的使用寿命。至关重要的是，用人造金刚石 制作喷射喉管可选择其最佳晶体取向以满足应力要求。它与天然金刚石制作的喷射喉管相比， 具有以下优点：a.使用寿命更长；B，高纯度人造单晶金刚石无裂纹，不含杂质，性能可靠； C.产品质量有保障；D.人造单晶金刚石货源充足；E.价格有下降趋势。此外，人造单晶金刚 石制作的喷射喉管在长时间工作中可保持射流的流量稳定，因而切割质量可靠。实践证明， 它的使用寿命比蓝宝石制作的喷射喉管的使用寿命长15 至20 倍，毫无疑问，人造单晶金刚 石完全可以取代蓝宝石、红宝石和天然金刚石而用于制作喷射喉管。 喷射喉管的目前市场需求，市场需要了解。 三、制作人造钻石 按我们的生产能力，10X10X5*3.52*5/1000=约8.8 克拉。去除部分的材料切除损耗，以 及尺寸没做到那么大的情况下，至少以我们公司的能力，做克拉钻是没有任何问题的，所以 这个也是我们公司的重要发展方向之一。并且我们的产品能根据市场需要，进行参杂处理， 做成各种有色钻石。 四、金刚石刀具 目前，我们在卖的最多的就是刀具用途的金刚石，这个也是我们公司的开发重点之一， 在5X5 以上尺寸级别来说，我们比HTHP 生产方式做出来的金刚石有非常明显的品质优势和 成本优势。这是我们的优势所在，至于小尺寸的金刚石，我们的价格确实没有优势，所以我 们要抢占的市场是HTHP 的品质五法满足的那一块，以高品质去竞争。 金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到 广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具 品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重 要工具。 目前，CVD 金刚石在刀具上的应用主要有 两种类型，即金刚石厚膜（300 m)焊接刀具 和金 刚石薄膜（20 m)涂层刀具。金刚石涂层刀具因几何形状而受到人们的青睐。但是在 发展初期，由于 基体与薄膜之间的附着力差和刃磨问题没有解决使 人们开始转向厚膜焊接 刀具的研究。近几年，随着研 究的深入开展，基体与薄膜附着力问题取得了很大 的进展， 并且开发出不需刃磨的金刚石涂层刀具而 使人们将注意力重新转向金刚石涂层刀具的研究。 大单晶CVD 金刚石的潜在用途。 目前采用先进的化学气相沉淀技术以大于100m/h 的生长速率已能生长出10 克拉以上 而且厚度大于 1cm 的单晶金刚石。它具有一系列优异的光学和力学的性质，可应用于不同 领域。值得注意的是，这种金刚石具有很高的破裂韧性，而且经过高温高压处理可以显著提 高其硬度，在不同晶面上连续生长还可以进一步增大晶体，这种工艺方法优化了从紫外线至 红外线方面具有改性光学性质的金刚石的生产，开创了新的科学技术领域。 开拓金刚石高硬度和强度的应用领域涵盖液体射流喷嘴、剃削刀、外科手术刀、硬度试 验丫头、致命环境中的保护罩、雷达天线罩以及微型轴承等等。金刚石独特的高导热率和低 的热胀系数使单晶金刚石制造的微细槽结构的单片散热器的性能远超过金刚石薄膜在大功 率热控装置中的作用。高纯度金刚石的光学性质很可能在光学窗、单色光镜、光栅、透镜以 及离子辐射探测器等获得新的用途。大单晶金刚石的生产有可能达到10 至100 克拉，在大 型切削工具、喷嘴、拉丝模、散热器等方面将获得重要用途。高纯度大单晶金刚石制作的砧 座可用于新型材料合成与基础研究的新一代高压试验装置。大单晶金刚石还可制作用于动力 压缩试验的高强度光学窗、非常环境中某些装置的窗孔以及研究核聚变能用的构件上。 采用金刚石表面镀覆某些过渡族元素(如Ti、Cr、W等)，并与其发生化学反应表面形成 碳化物。通过这层碳化物作用，金刚石、结合剂、基体三者就能通过钎焊实现牢固化学冶金 结合，从而实现真正金刚石表面金属化，这就金刚石钎焊原理。 重点着眼于5X5 以上单晶金刚石的应用方向，那才是我们的核心竞争力。 信息产业对基板和封装材料的性能如高热导率、低热膨胀系数、低介电常数和良好的热稳定 性等提出了越来越高的要求。而金刚石的导热率很高，绝缘性能极佳，介电常数很低，这些 特性使金刚石十分符合电子封装材料的基本要求。 CVD单晶用于拉丝模 拉丝模工作原理：在金属压力加工中.通过外力作用下使金属强行通过拉丝模的模芯,金属 横截面积在压缩去被压缩,最终获得所要求的横截面积形状和尺寸拉丝产品，如钢丝，铜丝。
