爆炸法超细金刚石的制备和应用进展
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｓ ａ ｖ ｒ ｉｗ ｎ ｔ ｅ ｍａｎ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｆｐ ｅ ａ ｉ ｇ ｓ ｐ ｒｉ ｅ ｄ ａ ｓｒ ｃ ｅ ｐ ｐ ｒｐ ｅ ｅ ｔ ｎ ｏ ｅ ｖｅ ｏ ｈ ｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｏ ｒ ｐ ｒｎ ｕ ｅｆｎ ｉ—
在 ６ ３Ｇ ａ左 右 ， 图 ２中 的 ２点 和 １ ②。 ． Ｐ 见 点
滑油添加 剂 、 发射材 料 、 物载 体等 ， 而 越 场 药 从
来 越 受 到 人 们 的关 注 。
图 １ 动 高 压 法 合 成 金 刚石 流 程 示 意 图
每次用药 ４ ７吨 ， ． 但金 刚石得 率 比较低 。颗粒 度 １ ２１ ～ ０ｘ ｍ的产 品售价 高达 １ ０美元／ 克拉 ， 产 品品牌 为 Ｍｙｏｅ ，１９ ｐｌｘ ９ ９年杜 邦公 司的金 刚石
的初级产 品是 金 刚石 和大 量 杂质 形成 的混合
２ ０
・
超 硬材料 合 成现 状 、 艺及技 术 ・ 工
《 工
业
金
刚 石 》
第 １— ２期
要用于制 备复合 材料 、 抛光 材料 、 复合 涂层 、 润
动压法相对于静压法 的热力学条件 主要 区 别在于压力 ， 前者压力在 ３ ６ Ｐ ， ０～ ０Ｇ ａ 而后者仅
刚石 （ Ｃ Ｐ Ｄ～ｐｌ ｒｓ ｌ ｅｄ ｍ ｎ ） 爆 轰 聚 晶 ｏ ｃ ｔ ｉ ｉ ｏｄ ， ｙ ｙ ａｎ ａ
金 刚 石 （ Ｐ — ｄｔｎ ｉ ｏｙｒｓａｉｅ ｄａ ＤＤ ｅｏ￣ｏ ｐ ｌ ｙｏｌｎ ｉ ｎ ｃ ｌ —
ｍｏｄ 等。这类金 刚石 的突 出特点是 同时具有 ｎ） 纳微米材料 和天然 金 刚石 的一 些优异 性质 ， 主
法包括冲击波法 、 爆轰 波法 、 爆轰产物法和滑移
爆轰法等 ， 这些方法 的共 同特点是 制备过程 中
米 量级 ， 所以也叫金刚石微粉 ， 文献 中称为爆轰
纳米 金 刚 石 （ Ｎ —ｄ ｔｎｔ ｎ ｎｎ ｄａ ｎ ） Ｄ Ｄ ｅ ａｉ ａ ｏ ｉ ｏ ｏ ｍｏ ｄ ，
都要用到炸药 ， 都包含爆炸或冲击作用 过程 ， 所
第 １ ２期 —
・
超 硬材料 合成现 状、 工艺及 技术 ・仝
毅
等
爆 炸 法超 细金 刚石 的制备 和应 用进展
２１ ０ ０年 ６月
爆 炸 法超 细 金 刚石 的制 备和 应 用进 展
仝 毅 黄 风 雷
爆 炸科 学与技 术 国家重 点 实验 室 北 京理 工 大 学 １０ ８ ００ １
颗 粒 聚结 而 成 ， 图 ３ 见 。
摘要 简要综述了爆炸法制备超 细金 刚石 的主要技术 ， 括冲击波法 、 包 爆轰 波法 、 滑移爆
wenku.baidu.com
轰法和爆轰产物法等 ， 对各合成方法 的原 理和产品特点 、 适用 提纯技术 、 应用现状 和前景
进行 了分析和展望 。 关键词 金刚石 爆炸 超细 制备
Ｐｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ Ｐ ｏ ｒ ｓ ｆＳ ｐ ｒ ｎ ｅ ａ ａｉ ｎ ｐ ｉ ｔ ｒ ｇ ｅｓｏ ｕ ｅ ｆ ｅ ｏ ｃ ｏ ｉ Ｄｉ ｍ ｏ ｄ Ｍ ａ ｕ ａ ｔ ｒ ｄ ｗｉｈ Ｅｘ ｌ ｓｏ ｅｈ ｄ ａ ｎ ｎ ｆ ｃｕ ｅ ｔ ｐｏ ｉｎ Ｍ ｔ ｏ
业 务 被 瑞 士 收购 ， 品牌 成 为 Ｍｙｏｉｍ ｎ 。 Ｅ本 ｐｄａ ｏｄ ｔ
住友公 司也采用杜邦 的专利生 产。颗 粒形貌呈 砾石状 ， 经过浑 圆化处理后成为市售 产 品， 图 如 １ 示 。通 过 电镜 观 察 可 见 其 典 型 的聚 晶结 所 构， 每个金 刚石颗 粒是 由纳 米尺 度 的类 球 形小
ｅｃ ｎ ｅ，ａ ｐ ｉａｉ ｎ ｓａｕ ｎ ｏ ｅ ｒ ｕ ｄ ｆ ｒｖ ｒｏ ｓ ｓ ｎ ｈ ｔｚｎ ｔ ｏ ｓ ｐ ｌｃ ｔｏ ｔｔ ｓ ａ ｄ ｆｒ ｇ ｏ ｎ ｏ ａ ｉ ｕ ｙ ｔ ｅ ｉｉ ｇ ｍｅｈ ｄ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｄ ａ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ｉｍｏ ｄ ｅ ｐ ｏ ｉｎ ｘ ｌｓｏ ｓ ｐ ｒｉ ｅ ｐ ｅ ａ ａｉ ｎ ｕ ｅｆｎ ｒ ｐ ｒ ｔ ｏ
物 ， 中的主要杂质是 石墨 、 定形碳 、 管导 其 无 雷
１ 引 言
线碎 片、 包装材料碎屑 ， 时还有保护介质残余 有
物等 ； 再经过化学提纯 ， 最后得到 比较纯净 的金 刚石产品 ， 其主要工艺过程如图 １ 所示④ 。爆炸 法合成 的金刚石的一次颗粒度通常为微米和纳
人工合成 金刚石 的方法 主要有静 高压 法 、 动高压法 、 气相沉 积法 和化学反应 法 。动高压
ｍｏ ｄ，ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｉ ａ ｔ ｗａ ｅ ｎ ｎ ｌ ｄ ｎ ｍｐ ｃ ｖ ｍｅｈ ｄ， ｂ ａ ｔ ｗａ ｅ ｔｏ ｌ ｓ ｖ ｍｅｈ ｄ， ｓｉ ｐ ｎ ｌｓ ｖ ｔ ｏ ｎ ｔｏ ｌ ｉ ｇ ｂ ａ ｔ ｗａ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ａ ｄ ｐ
ｅｃ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｎ ｒ ｓ ｅ ｔ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｐ ｏ ｕ ｔ ｆ ａｕ ｅ ， ａ ａ ｌｂ ｅ ｐ ｒｆｃ ｔｏ ｃ － ｔ ．， ｎ ｎ ｌｚ ｓ ａ ｄ ｐ ｏ ｐ ｃｓ ｔ ｅ ｐ ｉ ｃｐ ｅ， ｒ ｄ ｃ ｓ ｅ ｔ ｒ ｓ ｖ ｉａ ｌ ｕ ｉ ａ ｉｎ ｓ ｉ ｉ
以又统称爆炸法 。是利用炸药爆炸产生 的瞬态 高温高压热力 学条件 ， 以一定 方式组 成 的碳 使 源发生相变生成金刚石 ， 或使用负氧平衡炸药 ， 在爆轰条件下产生 的游离碳 经过 聚结 、 变和 相
晶化 过 程生 成 金 刚石 。经 过爆 炸过 程 之后 得 到
超微金刚石 （ Ｆ Ｕ Ｄ—ｕｔ ｆ ｅｄａ ｏ ｄ ，超分散 ｌａ ｎ ｉ ｎ ） ｒｉ ｍ 金刚石（ Ｄ ｕ ｒｄａｅｓｄｄａ ｏｄ ， Ｕ Ｄ— ｈａｉ ｒ ｉ ｎ ） 聚晶金 ｐ ｅ ｍ
在 ６ ３Ｇ ａ左 右 ， 图 ２中 的 ２点 和 １ ②。 ． Ｐ 见 点
滑油添加 剂 、 发射材 料 、 物载 体等 ， 而 越 场 药 从
来 越 受 到 人 们 的关 注 。
图 １ 动 高 压 法 合 成 金 刚石 流 程 示 意 图
每次用药 ４ ７吨 ， ． 但金 刚石得 率 比较低 。颗粒 度 １ ２１ ～ ０ｘ ｍ的产 品售价 高达 １ ０美元／ 克拉 ， 产 品品牌 为 Ｍｙｏｅ ，１９ ｐｌｘ ９ ９年杜 邦公 司的金 刚石
的初级产 品是 金 刚石 和大 量 杂质 形成 的混合
２ ０
・
超 硬材料 合 成现 状 、 艺及技 术 ・ 工
《 工
业
金
刚 石 》
第 １— ２期
要用于制 备复合 材料 、 抛光 材料 、 复合 涂层 、 润
动压法相对于静压法 的热力学条件 主要 区 别在于压力 ， 前者压力在 ３ ６ Ｐ ， ０～ ０Ｇ ａ 而后者仅
刚石 （ Ｃ Ｐ Ｄ～ｐｌ ｒｓ ｌ ｅｄ ｍ ｎ ） 爆 轰 聚 晶 ｏ ｃ ｔ ｉ ｉ ｏｄ ， ｙ ｙ ａｎ ａ
金 刚 石 （ Ｐ — ｄｔｎ ｉ ｏｙｒｓａｉｅ ｄａ ＤＤ ｅｏ￣ｏ ｐ ｌ ｙｏｌｎ ｉ ｎ ｃ ｌ —
ｍｏｄ 等。这类金 刚石 的突 出特点是 同时具有 ｎ） 纳微米材料 和天然 金 刚石 的一 些优异 性质 ， 主
法包括冲击波法 、 爆轰 波法 、 爆轰产物法和滑移
爆轰法等 ， 这些方法 的共 同特点是 制备过程 中
米 量级 ， 所以也叫金刚石微粉 ， 文献 中称为爆轰
纳米 金 刚 石 （ Ｎ —ｄ ｔｎｔ ｎ ｎｎ ｄａ ｎ ） Ｄ Ｄ ｅ ａｉ ａ ｏ ｉ ｏ ｏ ｍｏ ｄ ，
都要用到炸药 ， 都包含爆炸或冲击作用 过程 ， 所
第 １ ２期 —
・
超 硬材料 合成现 状、 工艺及 技术 ・仝
毅
等
爆 炸 法超 细金 刚石 的制备 和应 用进展
２１ ０ ０年 ６月
爆 炸 法超 细 金 刚石 的制 备和 应 用进 展
仝 毅 黄 风 雷
爆 炸科 学与技 术 国家重 点 实验 室 北 京理 工 大 学 １０ ８ ００ １
颗 粒 聚结 而 成 ， 图 ３ 见 。
摘要 简要综述了爆炸法制备超 细金 刚石 的主要技术 ， 括冲击波法 、 包 爆轰 波法 、 滑移爆
wenku.baidu.com
轰法和爆轰产物法等 ， 对各合成方法 的原 理和产品特点 、 适用 提纯技术 、 应用现状 和前景
进行 了分析和展望 。 关键词 金刚石 爆炸 超细 制备
Ｐｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ Ｐ ｏ ｒ ｓ ｆＳ ｐ ｒ ｎ ｅ ａ ａｉ ｎ ｐ ｉ ｔ ｒ ｇ ｅｓｏ ｕ ｅ ｆ ｅ ｏ ｃ ｏ ｉ Ｄｉ ｍ ｏ ｄ Ｍ ａ ｕ ａ ｔ ｒ ｄ ｗｉｈ Ｅｘ ｌ ｓｏ ｅｈ ｄ ａ ｎ ｎ ｆ ｃｕ ｅ ｔ ｐｏ ｉｎ Ｍ ｔ ｏ
业 务 被 瑞 士 收购 ， 品牌 成 为 Ｍｙｏｉｍ ｎ 。 Ｅ本 ｐｄａ ｏｄ ｔ
住友公 司也采用杜邦 的专利生 产。颗 粒形貌呈 砾石状 ， 经过浑 圆化处理后成为市售 产 品， 图 如 １ 示 。通 过 电镜 观 察 可 见 其 典 型 的聚 晶结 所 构， 每个金 刚石颗 粒是 由纳 米尺 度 的类 球 形小
ｅｃ ｎ ｅ，ａ ｐ ｉａｉ ｎ ｓａｕ ｎ ｏ ｅ ｒ ｕ ｄ ｆ ｒｖ ｒｏ ｓ ｓ ｎ ｈ ｔｚｎ ｔ ｏ ｓ ｐ ｌｃ ｔｏ ｔｔ ｓ ａ ｄ ｆｒ ｇ ｏ ｎ ｏ ａ ｉ ｕ ｙ ｔ ｅ ｉｉ ｇ ｍｅｈ ｄ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｄ ａ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ｉｍｏ ｄ ｅ ｐ ｏ ｉｎ ｘ ｌｓｏ ｓ ｐ ｒｉ ｅ ｐ ｅ ａ ａｉ ｎ ｕ ｅｆｎ ｒ ｐ ｒ ｔ ｏ
物 ， 中的主要杂质是 石墨 、 定形碳 、 管导 其 无 雷
１ 引 言
线碎 片、 包装材料碎屑 ， 时还有保护介质残余 有
物等 ； 再经过化学提纯 ， 最后得到 比较纯净 的金 刚石产品 ， 其主要工艺过程如图 １ 所示④ 。爆炸 法合成 的金刚石的一次颗粒度通常为微米和纳
人工合成 金刚石 的方法 主要有静 高压 法 、 动高压法 、 气相沉 积法 和化学反应 法 。动高压
ｍｏ ｄ，ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｉ ａ ｔ ｗａ ｅ ｎ ｎ ｌ ｄ ｎ ｍｐ ｃ ｖ ｍｅｈ ｄ， ｂ ａ ｔ ｗａ ｅ ｔｏ ｌ ｓ ｖ ｍｅｈ ｄ， ｓｉ ｐ ｎ ｌｓ ｖ ｔ ｏ ｎ ｔｏ ｌ ｉ ｇ ｂ ａ ｔ ｗａ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ａ ｄ ｐ
ｅｃ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｎ ｒ ｓ ｅ ｔ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｐ ｏ ｕ ｔ ｆ ａｕ ｅ ， ａ ａ ｌｂ ｅ ｐ ｒｆｃ ｔｏ ｃ － ｔ ．， ｎ ｎ ｌｚ ｓ ａ ｄ ｐ ｏ ｐ ｃｓ ｔ ｅ ｐ ｉ ｃｐ ｅ， ｒ ｄ ｃ ｓ ｅ ｔ ｒ ｓ ｖ ｉａ ｌ ｕ ｉ ａ ｉｎ ｓ ｉ ｉ
以又统称爆炸法 。是利用炸药爆炸产生 的瞬态 高温高压热力 学条件 ， 以一定 方式组 成 的碳 使 源发生相变生成金刚石 ， 或使用负氧平衡炸药 ， 在爆轰条件下产生 的游离碳 经过 聚结 、 变和 相
晶化 过 程生 成 金 刚石 。经 过爆 炸过 程 之后 得 到
超微金刚石 （ Ｆ Ｕ Ｄ—ｕｔ ｆ ｅｄａ ｏ ｄ ，超分散 ｌａ ｎ ｉ ｎ ） ｒｉ ｍ 金刚石（ Ｄ ｕ ｒｄａｅｓｄｄａ ｏｄ ， Ｕ Ｄ— ｈａｉ ｒ ｉ ｎ ） 聚晶金 ｐ ｅ ｍ