超硬炭材料

《超硬炭材料》是2017年化學工業出版社出版的圖書，圖書作者是王艷輝、臧建兵。

基本信息

作者：王艷輝、臧建兵 編著

叢書名：《新型炭材料》叢書

出版日期：2017年9月

書號：978-7-122-29623-8

開本：B5 710×1000　1/16

裝幀：平

版次：1版1次

頁數：350頁

內容簡介

本書對超硬炭材料（包括金剛石與立方氮化硼）的發展、超硬炭材料的性能、靜（動）態高壓合成技術、低壓合成技術、金剛石工具的製備與套用、納米金剛石的合成與套用、新型金剛石的探索做了較為全面、系統的闡述，可以作為高等院校學生教材，或者作為科研人員參考用書。

目錄結構

第1章緒論1

1.1超硬材料的發展1

1.1.1金剛石的發現1

1.1.2合成金剛石的發展2

1.2超硬材料的性能和套用4

1.2.1磨料及工具4

1.2.2金剛石功能材料5

1.3其他超硬材料7

參考文獻8

第2章金剛石的結構和性能10

2.1金剛石的化學組成10

2.2金剛石的結構12

2.2.1碳的原子結構12

2.2.2金剛石的晶體結構14

2.2.3金剛石晶體形貌15

2.3金剛石的化學性質17

2.3.1金剛石的氧化性17

2.3.2金剛石的石墨化18

2.3.3金剛石的化學穩定性18

2.3.4金剛石與過渡金屬的化學反應18

2.4金剛石的機械性質18

2.4.1金剛石的硬度、耐磨性18

2.4.2金剛石的解理20

2.4.3金剛石的強度21

2.4.4金剛石的彈性模量22

2.5金剛石的物理性質23

2.5.1金剛石的熱學性質23

2.5.2金剛石的光學性質24

2.5.3金剛石的電磁性質26

參考文獻27

第3章靜壓催化劑法合成金剛石29

3.1靜壓催化劑法合成金剛石的機理30

3.1.1固相直接轉變機理30

3.1.2溶劑說32

3.1.3催化劑說33

3.1.4熔媒說33

3.2石墨-金剛石相變的熱力學和動力學34

3.2.1碳的相圖34

3.2.2金剛石晶粒的形成與長大35

3.2.3金剛石晶體生長與外部條件的關係39

3.3高壓設備介紹40

3.3.1兩面頂壓機41

3.3.2六面頂壓機42

3.4高溫高壓的產生和測量44

3.4.1高壓的產生和測量44

3.4.2高溫的產生和測量45

3.5金剛石合成的原輔材料46

3.5.1密封材料與傳壓介質46

3.5.2石墨材料48

3.5.3催化劑材料51

3.6靜壓催化劑法合成工藝53

3.6.1合成塊組裝53

3.6.2金剛石合成典型工藝55

3.6.3合成棒現象分析59

3.7金剛石的提純、分選與檢測61

3.7.1金剛石的提純61

3.7.2金剛石的分選64

3.7.3金剛石的質量檢測67

參考文獻70

第4章動態高壓合成金剛石72

4.1動壓法合成金剛石的發展史72

4.2動態高壓合成金剛石基礎74

4.2.1碳的相圖74

4.2.2碳的雨貢紐狀態方程74

4.2.3爆轟法合成納米金剛石78

4.2.4爆炸法合成微米金剛石和多晶納米金剛石78

4.3爆炸法合成金剛石80

4.3.1爆炸法合成的主要裝置80

4.3.2爆炸法合成的工藝81

4.3.3金剛石的提純83

4.3.4爆炸法合成的金剛石晶體結構及性能83

4.4爆轟法合成納米金剛石85

4.4.1爆轟法合成納米金剛石的主要裝置85

4.4.2爆轟法合成的工藝87

4.4.3納米金剛石的提純88

4.4.4爆轟納米金剛石結構及性能90

4.5納米金剛石的套用97

4.5.1超精密拋光97

4.5.2納米金剛石潤滑油99

4.5.3納米金剛石複合鍍層100

4.5.4納米金剛石塗料101

4.5.5納米金剛石複合材料101

4.5.6納米金剛石在醫藥衛生領域的套用102

參考文獻102

第5章低壓合成金剛石107

5.1低壓合成金剛石的發展概況107

5.1.1金剛石薄膜的發展概況107

5.1.2金剛石薄膜的合成方法108

5.1.3金剛石薄膜的性質和套用109

5.2化學氣相沉積合成金剛石的生長機理112

5.2.1CVD合成金剛石過程中的經驗和規律112

5.2.2CVD生長金剛石機理114

5.2.3金剛石薄膜生長動力學因素119

5.3金剛石薄膜生長方法120

5.3.1熱絲法CVD120

5.3.2微波電漿CVD法122

5.3.3電漿噴射法CVD124

5.3.4其他CVD方法124

5.4類金剛石薄膜生長方法126

5.4.1概述與表征126

5.4.2類金剛石薄膜的製備方法127

5.4.3類金剛石薄膜的性質及套用129

參考文獻130

第6章立方氮化硼的性質與套用134

6.1氮化硼的結構134

6.1.1六方氮化硼134

6.1.2菱方氮化硼135

6.1.3立方氮化硼135

6.1.4纖鋅礦氮化硼136

6.2立方氮化硼的性質與套用136

6.2.1機械性質136

6.2.2光學性質137

6.2.3電磁性質137

6.2.4熱學性質138

6.2.5CBN的化學性質139

6.3靜壓催化劑法合成立方氮化硼的機理139

6.3.1BN的相圖140

6.3.2CBN合成區域141

6.3.3CBN合成機理141

6.4合成立方氮化硼的原材料142

6.4.1HBN的製備142

6.4.2HBN原料對合成CBN的影響143

6.4.3催化劑與立方氮化硼的合成144

6.5立方氮化硼合成工藝、提純及檢測145

6.6立方氮化硼大單晶的培育146

6.7立方氮化硼薄膜的製備147

6.7.1PVD製備CBN薄膜148

6.7.2化學氣相沉積(CVD)149

6.7.3存在的問題和發展方向149

參考文獻150

第7章聚晶超硬材料155

7.1聚晶金剛石的發展155

7.2聚晶金剛石的性能特點與用途157

7.2.1聚晶金剛石的性能特點157

7.2.2聚晶的性能指標158

7.2.3聚晶金剛石的套用領域160

7.3聚晶金剛石的分類162

7.3.1生長型163

7.3.2燒結型163

7.3.3中介結合型164

7.3.4生長-燒結型165

7.4金剛石聚結過程分析166

7.4.1燒結過程166

7.4.2基本的物理化學變化166

7.4.3燒結體結構167

7.5生長型PCD製造工藝169

7.6燒結型PCD製造工藝170

7.6.1聚晶金剛石燒結工藝流程170

7.6.2固相燒結171

7.6.3液相燒結173

7.6.4D-M-D中介結合的聚晶金剛石的燒結176

7.7聚晶立方氮化硼的製備177

7.7.1製造方法分類177

7.7.2製備工藝流程178

7.7.3PCBN複合片的製備179

7.8納米聚晶金剛石和納米孿晶金剛石(立方氮化硼)的製備179

參考文獻180

第8章金剛石功能材料及發展183

8.1熱傳導材料183

8.2寬禁帶半導體186

8.2.1肖特基二極體186

8.2.2場效應電晶體187

8.2.3場發射材料187

8.2.4光發射材料188

8.2.5二次電子發射材料188

8.3金剛石電極材料188

8.3.1金剛石電極的電化學性質189

8.3.2金剛石電極在電化學中的套用190

8.4納米金剛石粉體的電化學性質及套用191

8.4.1納米金剛石的導電機理191

8.4.2納米金剛石的表面修飾192

8.4.3納米金剛石的電化學性能194

8.4.4納米金剛石在電化學領域的套用195

8.5生物醫藥領域200

8.5.1生物細胞標誌200

8.5.2生物感測器201

8.5.3定向藥物基因傳輸202

8.5.4保健品級化妝品添加劑203

8.6其他套用203

8.6.1射線及探測器件203

8.6.2量子計算機單電子源204

8.6.3聲波材料204

8.6.4保護塗層204

參考文獻204

第9章新型超硬材料的研究進展209

9.1引言209

9.2納米孿晶CBN209

9.3納米孿晶金剛石213

9.4新金剛石215

9.4.1雷射消融法216

9.4.2炭黑催化法220

9.4.3HR-carbon模型224

9.5小結227

參考文獻228

第10章金剛石工具概論229

10.1金剛石工具的構成229

10.2金剛石磨料232

10.2.1金剛石磨料的相關行業標準232

10.2.2金剛石的熱穩定性233

10.3金剛石工具的種類及結合劑236

10.3.1金剛石工具的分類236

10.3.2金剛石工具的結合劑種類及特點236

10.4金剛石工具製造工藝簡介239

10.5金剛石工具工作過程中的行為分析241

參考文獻244

第11章金剛石工具及複合熱傳導材料246

11.1金屬結合劑金剛石工具246

11.1.1金屬結合劑配方體系248

11.1.2金屬結合劑金剛石工具的製備方式251

11.1.3金屬結合劑金剛石工具中金剛石的選用252

11.1.4金屬結合劑金剛石工具的幾何形狀及其設計255

11.1.5金屬結合劑金剛石工具的質量監控256

11.1.6金屬結合劑金剛石工具製造工藝簡介258

11.2樹脂結合劑金剛石工具260

11.2.1樹脂結合劑的種類及其填料261

11.2.2樹脂結合劑金剛石工具中金剛石的選擇261

11.2.3樹脂結合劑金剛石工具的製造工藝262

11.3陶瓷結合劑金剛石工具263

11.3.1陶瓷結合劑的組成及性能要求264

11.3.2傳統陶瓷結合劑的成分調控265

11.3.3納米陶瓷結合劑的開發套用270

11.3.4陶瓷結合劑金剛石工具中磨料的選擇277

11.3.5陶瓷結合劑金剛石工具的製備工藝278

11.4電鍍金剛石工具278

11.4.1金剛石複合鍍層的結構及作用279

11.4.2電鍍金剛石工具的製造工藝279

11.5釺焊金剛石工具282

11.6金剛石線鋸工具284

11.6.1金剛石線鋸的類別285

11.6.2電鍍金剛石線鋸的製備工藝287

11.6.3金剛石線鋸技術現狀和研究方向290

11.7金剛石複合熱傳導材料291

11.7.1複合材料的熱膨脹係數和熱導率292

11.7.2金屬基金剛石複合熱傳導材料293

11.7.3陶瓷基金剛石複合熱傳導材料296

11.7.4高分子基金剛石複合熱傳導材料299

參考文獻299

第12章金剛石工具的界面問題308

12.1界面問題的提出及發展過程308

12.1.1金屬結合劑工具的界面問題309

12.1.2陶瓷結合劑工具的界面問題311

12.2實現金剛石與結合劑冶金結合的條件315

12.2.1成分條件315

12.2.2結構條件316

12.2.3工藝條件316

12.3超硬磨料表面的金屬化及其技術316

12.4真空微蒸發鍍鈦技術321

12.4.1真空微蒸發鍍覆技術的產生321

12.4.2真空微蒸發鍍鈦過程的熱力學計算323

12.4.3鍍層的質量和評價方法327

12.4.4鍍鈦對金剛石性能的影響328

12.5真空微蒸發鍍鈦金剛石的套用效果330

12.5.1真空微蒸發鍍鈦金剛石的作用331

12.5.2採用真空微蒸發鍍鈦金剛石的收益335

12.6金剛石真空微蒸發鍍鈦的系列產品及套用335

12.6.1鍍覆單一金屬或合金的超硬磨料336

12.6.2真空微蒸發鍍覆之後再經電鍍形成的多層複合鍍超硬磨料338

12.7超硬磨料鍍覆剛玉產品及套用340

12.7.1金剛石塗覆剛玉的技術要點340

12.7.2剛玉塗覆金剛石產品的性能檢測341

12.7.3剛玉塗覆處理後的金剛石的使用效果及經濟效益344

參考文獻345