突破局限的新型超硬材料

关键词 超硬材料 , 金刚石|2020-06-04 11:28:13|来源 金刚石与磨料磨具工程
摘要 随着社会的发展和科技的进步,突破现有超硬材料的局限,寻找高性能的新型超硬材料已成为一种必然的趋势。编辑部汇总了近期发表在我们杂志上的新型超硬材料的相关文章,推送给广大读者。1、大尺...

随着社会的发展和科技的进步,突破现有超硬材料的局限,寻找高性能的新型超硬材料已成为一种必然的趋势。编辑部汇总了近期发表在我们杂志上的新型超硬材料的相关文章,推送给广大读者。
       1、大尺寸纯相多晶金刚石
       现代机械加工技术的飞速发展,对加工工具的强度、精度和寿命提出了更高的要求。虽然单晶金刚石及其制品以优异的性能在现代制造业中发挥了重要的作用,但单晶金刚石各向异性、易沿(111)晶面解理的特点,导致单晶金刚石工具的断裂韧性不足。而纳米多晶金刚石(nanopolycrystalline diamond,NPD)的硬度高于单晶金刚石且宏观表现为各向同性,被视为新一代超硬材料。
       王海阔等探索了在超高压高温条件下采用直接转化法合成大尺寸多晶金刚石的技术,解决了合成NPD破碎问题,进而开发出大尺寸纳米多晶金刚石的合成工艺。纳米多晶金刚石以硬度更高且各向同性的优异性能,在机械加工领域表现出非常广阔的应用前景。依托相关技术更大尺寸的NPD将很快面世,NPD的应用领域拓展和对纳米多晶金刚石的加工将成为研究的热点。
       王海阔,张相法,位星,等.直接转化法合成大尺寸纯相多晶金刚石 [J]. 金刚石与磨料磨具工程,2018,38(1): 1-6.
WANG Haikuo,ZHANG Xiangfa,WEI Xing,et al. Synthesizing bulk polycrystalline diamond by method of direct phase transition [J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2018, 38(1): 1-6.
       2、新型无黏结剂纳米金刚石聚晶
       传统多晶金刚石聚晶(polycrystalline diamond,PCD)已在机械加工和矿物勘探等领域广泛应用,但其所使用的结合剂或烧结助剂严重弱化PCD性能,限制其应用。新型无黏结剂纳米金刚石聚晶(nano polycrystalline diamond,NPD)具有细小的晶粒尺寸和高强度的金刚石晶粒界面,其性能已全面超越传统的PCD和金刚石单晶,在硬质材料高精加工等领域有巨大的优势和广阔的前景。
       唐虎等介绍了使用不同的碳前驱物在高温高压下制备NPD的方法和技术,其中重点介绍了石墨和碳纳米葱(carbononions)在高温高压下直接转变成NPD的技术,为进一步研究及应用提供了参考。

       唐虎,王明智,康宁,等.纳米金刚石聚晶的合成与性能综述[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2018, 38(1):7-15,27.

TANG Hu, WANG Mingzhi,  KANG Ning, et al. Synthesis and performance of nano-polycrystalline diamond [J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2018, 38(1): 7-15, 27.

       3、新型金刚石复合材料PCBN–dia 
       传统金刚石复合材料在切削、研磨坚硬天然材料或人工建筑材料以及钻进深孔坚硬地层过程中,常出现金刚石复合材料的胎体部分磨耗过快而导致金刚石脱落的现象,使工具失效、使用效率降低。为提高坚硬材料加工效率和深孔坚硬地层的钻进效率,研制一种高性能的胎体材料势在必行。
       刘宝昌等以立方氮化硼为基体,金刚石为填充料,添加适量的黏结剂,在一定条件下制备出一种新型金刚石复合材料PCBN–dia。而 PCBN–dia复合材料具有较高的耐磨性,使金刚石不会过早脱落而导致工具失效,延长了其使用寿命。
刘宝昌,曹鑫,孟庆南,等.PCBN基体孕镶金刚石复合材料的制备与性能研究[J].金刚石与磨料磨具工程,2018, 38(5):21-27.
LIU Baochang,  CAO Xin, MENG Qingnan, et al. Preparation and  property study on PCBN carcass implanted diamond composites [J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2018, 38(5): 21-27.
       4、硼及其协同掺杂金刚石材料

       金刚石半导体拥有宽的电势窗口、低的背景电流和良好的吸附特性等,但用高温高压法生产的金刚石半导体材料成本高、周期长、工艺过程难控制,且在尺寸上难以有较大突破,使得金刚石半导体的优良性能很难在切削刀具、电子及应用化学等领域广泛应用。 
       王志伟等介绍了硼及其协同掺杂金刚石块体材料的研究现状,综述了掺杂对金刚石的形貌、结构及性能的影响,阐明了制备过程中影响掺杂金刚石质量的因素,展望了硼及其协同掺杂金刚石块体材料的应用前景。
       并且研究了硼及其协同掺杂金刚石薄膜的制备方法、结构特点以及微观形貌。研究表明:硼及其协同掺杂金刚石薄膜弥补了高温高压法制备的相应材料尺寸限制,突破了n型半导体研究的瓶颈,可实现多种表面的功能化修饰,构建出多种特殊形貌的薄膜等,而应用在电学、光学、热学等诸多领域。
       王志伟,邹芹,李艳国, 等. 硼及其协同掺杂金刚石块体的研究进展 [J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2019, 39(6):99-106.
WANG Zhiwei,  ZOU Qin, LI Yanguo, et al. Development of boron and its synergistic doped diamond blocks [J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2019, 39(6): 99-106.王志伟,邹芹,李艳国, 等. 硼及其协同掺杂金刚石薄膜的研究 [J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2019, 39(4): 1-8.WANG Zhiwei, ZOU Qin, LI Yanguo, et al. Study on boron and its co-doped diamond films [J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2019, 39(4): 1-8.


  ① 凡本网注明"来源:金刚石刀具网"的所有作品,均为河南远发信息技术有限公司合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:金刚石刀具网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
② 凡本网注明"来源:XXX(非金刚石刀具网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
※ 联系电话:0371-67667020

延伸推荐

郑州华晶荣获中国机床工具协会超硬材料分会金奖

郑州华晶荣获中国机床工具协会超硬材料分会金奖

​近日,郑州华晶公司在中国机床工具协会超硬材料分会第七届会员代表大会上,被授予“第六届优秀会员奖金奖”,并凭借综合实力与行业影响力,被选举为第七届副理事...

日期 2025-08-01   刀具新闻
“哈密育晶+河南深加工”模式显成效 豫哈两地金刚石产业集群初具规模

“哈密育晶+河南深加工”模式显成效 豫哈两地金刚石产业集群初具规模

​在“双碳”目标引领下,河南省与哈密市通过创新“政府+商(协)会+企业”三维联动机制,共同搭建的豫哈零碳科技产业援疆平台成效显著。截至今年6月底,该平台...

日期 2025-08-01   刀具新闻
国际金刚石及相关材料应用大会聚焦电子装备创新,全球顶尖学者共绘产业蓝图

国际金刚石及相关材料应用大会聚焦电子装备创新,全球顶尖学者共绘产业蓝图

​2025年7月28日—29日,郑州嘉锦酒店内学术氛围热烈,国际金刚石及相关材料应用大会进入第二阶段——国际会议。作为全球超硬材料领域规模最大、规格最高...

日期 2025-08-01   刀具新闻
2025国际金刚石及相关材料应用大会启幕

2025国际金刚石及相关材料应用大会启幕

​7月26日,汇聚中外顶尖专家、企业家和青年学者的2025国际金刚石及相关材料应用大会在郑州启幕。第十一届中国超硬材料产业发展大会同期举办......

日期 2025-08-01   刀具新闻
国际金刚石及相关材料应用大会在郑州召开,中国超硬材料产业再迎高光时刻

国际金刚石及相关材料应用大会在郑州召开,中国超硬材料产业再迎高光时刻

2025年7月27日,由中国机械工程学会主办,中国机械工程学会金刚石及制品分会、河南省机械工程学会承办的国际金刚石及相关材料应用大会(DMA2025)在...

日期 2025-08-01   刀具新闻
金刚石类散热封装材料与器件研讨会在许昌召开

金刚石类散热封装材料与器件研讨会在许昌召开

为推动金刚石类散热封装材料与器件的技术创新与产业应用,7月25日,由许昌市工业和信息化局、科技局、许昌市投资集团有限公司主办,河南黄河旋风股份有限公司、...

日期 2025-08-01   刀具新闻
厚德钻石荣获中国机床工具协会超硬材料分会金奖

厚德钻石荣获中国机床工具协会超硬材料分会金奖

7月23日,中国机床工具协会超硬材料分会第七届会员代表大会在杭州隆重召开。厚德钻石公司凭借在超硬材料领域的技术创新实力、卓越的产品品质及突出的行业贡献,...

日期 2025-08-01   刀具新闻
关于印发郑州航空港经济综合实验区支持超硬材料产业发展若干措施(试行)的通知

关于印发郑州航空港经济综合实验区支持超硬材料产业发展若干措施(试行)的通知

为进一步贯彻落实省委、省政府关于培育壮大重点产业链、构建现代化产业体系的决策部署,加快推进郑州航空港经济综合实验区(以下简称航空港区)超硬材料产业高质量...

日期 2025-07-25   刀具新闻
投资2.16亿元!多晶金刚石超硬磨具智能化量产项目成功签约

投资2.16亿元!多晶金刚石超硬磨具智能化量产项目成功签约

7月15日、16日,炎陵高新区分别与投资2.16亿元的多晶金刚石超硬磨具智能化量产项目和投资3.36亿元的稀有金属材料高值化集成利用项目成功签约.......

日期 2025-07-18   刀具新闻
总投资30亿元!厦门碳索金刚石项目签约落户阳江

总投资30亿元!厦门碳索金刚石项目签约落户阳江

7月11日,阳江滨海新区(阳江高新区)与厦门碳索投资有限公司举行半导体新材料生产基地项目签约仪式,标志着一个专业从事高端金刚石材料研发与制造的国家高新技...

日期 2025-07-18   刀具新闻