電渣冶金技術的最新進展簡介(一)
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氣相爆轟合成納米金剛石 氣相爆轟合成法最早是用來合成納米金剛石。俄羅斯A.M.Staver等[在俄文刊物上報道了在炸藥爆轟殘余灰塵中含有金剛石;之后,在美國LosAlamos國家實驗室的N.R.Greine…
氣相爆轟合成納米金剛石
氣相爆轟合成法最早是用來合成納米金剛石。俄羅斯A. M. Staver等[在俄文刊物上報道了在炸藥爆轟殘余灰塵中含有金剛石; 之后,在美國Los Alamos國家實驗室的N.R.Greiner等[36]在著名的Nature雜志以“爆轟碳煙中的金剛石(Diamonds in Detonation Soot)”為題發表了利用負氧平衡炸藥爆轟所產生的余碳合成出顆粒直徑4~7nm的納米金剛石的報道和原理分析,從而帶動了世界性的研究。由于當時在材料學中沒有“納米”的概念提法,所以一直稱為“超微細金剛石”(ultrafine diamond)或“超分散金剛石”(ultra dispersed diamond),目前大都稱為“納米金剛石”(nano-diamond)或“爆轟納米金剛石”(Detonation nanodiamonds, DND)。目前,俄羅斯、白俄羅斯、烏克蘭、美國、德國等都有納米金剛石生產線。國內也先后開展了納米金剛石合成及其應用技術等方面的研究工作,有一些單位也建立了爆轟合成生產線。
納米金剛石的爆轟合成主要是利用負氧平衡炸藥爆轟的余碳進行轉化的。大部分爆轟合成是使用高密度的黑梯(RDX/TNT)或太梯(PETN/TNT)混合炸藥, 如:鑄裝梯黑60/40; 也有在炸藥中加入高聚物、碳粉來進行合成的方法。通常的方法是將藥柱置于密封的爆炸容器中,并對藥柱采用水或氣體保護后進行爆炸,最后收集爆轟后的固體粉塵,在其中提純出納米金剛石。當炸藥爆轟時,反應區的壓力可高達10~30GPa,溫度為3000~4000℃。由于炸藥是負氧平衡的,即是氧份不足以與所有的碳成份化合,爆轟波后時會析出大量的多余碳煙塵。在碳的相圖中,爆轟反應區又恰處在金剛石的穩定區,所以余碳在爆轟反應區內會聚集成金剛石,如果卸載溫度下降的足夠快,保證生成的金剛石晶粒不再發生石墨化,最終就可獲得金剛石晶粒。爆轟法合成的金剛石是通過氣體反應擴散生長而來的,所以合成出的金剛石顆粒一般很小,通常為納米量級,直徑在4~7nm左右。Tag:鍍鋅C型鋼,每日鋼材行情
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