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绪论 1

一、人造金刚石工业的发展概况 1

二、金刚石的工业用途 3

(一)开采工业 3

(二)机械加工工业 4

(三)玻璃工业 5

(四)电子工业 5

(一)合成金刚石的方法 6

三、人造金刚石的科研概况 6

(五)其他特殊用途 6

(二)大颗粒人造金刚石的合成 10

(三)新型超硬材料的合成 12

(四)高压设备的发展 13

四、特殊类型的金刚石与应用 14

(一)金刚石的类型 14

(二)特殊类型金刚石的应用 15

(一)元素周期系 17

一、元素周期系与原子的电子层结构 17

第一章 基本知识与理论基础 17

(二)原子的电子层结构 18

二、原子的结合与晶体结构 26

(一)原子的结合与四种典型的键 26

(二)晶体结构 31

三、金刚石与石墨的结构 47

(一)碳原子的外层电子结构与杂化轨道，金刚石结构与石墨结构的形成 47

(二)金刚石的两种晶体结构 51

(三)石墨的两种晶体结构 52

四、石墨变金刚石的结构转化机理 54

(一)石墨转变为金刚石的机理问题 54

(二)石墨变金刚石的直接转化机理 55

五、加触媒促使石墨转变为金刚石的机理 59

(一)触媒作用的机理 59

(二)触媒与石墨的优选原则 64

(三)触媒金属与合金 66

(一)碳的相图 68

六、碳的相图与金刚石的合成条件 68

(四)触媒的装填方式 68

(二)金刚石的合成条件 70

七、金刚石晶粒的形成和长大与升温升压的关系 72

(一)晶粒的临界半径 72

(二)晶粒的形成率或生长速度 75

(三)三种生长区的比较 76

八、大颗粒金刚石的生成途径 78

(一)单晶大颗粒金刚石 78

(四)晶粒形成和长大与升温升压过程的关系 78

(二)聚晶大颗粒金刚石 80

第二章 高温高压的产生与测量 82

一、静态高压的产生 82

(一)引言 82

(二)材料在加荷时的力学性质 85

(三)压缸 92

(四)顶锤 97

(五)密封垫 100

(六)传压介质 102

二、年轮式两面顶装置 104

(一)顶锤 104

(二)压缸 106

(三)密封碗 108

(四)柱塞 110

三、多面顶高压装置 111

(一)多面顶装置的一般结构 111

(二)顶锤 116

(三)密封垫 117

四、静态高压装置中产生高温的方法 118

(一)高温的产生 118

(二)电流的引入和绝缘 119

五、静态高压的测量 120

(一)测压的一般原理 120

(二)压力的单位 122

(三)常温下高压的测量 123

(四)高压下高温的测量 127

(五)高温下高压的测量 130

六、动态高温高压产生的原理 132

(一)什么是激波 134

(二)激波的基本方程式 138

(三)怎样计算爆炸法合成人造金刚石时的压强和介质密度 141

七、产生动态高压的装置 144

(一)平面波发生器 144

(二)我国用爆炸法生产人造金刚石的装置 147

(一)确定介质质点速度的两种方法 149

八、动态高压的测量 149

(二)激波速度和介质自由表面速度的测量方法 151

九、动态高压下介质温度的估算 158

十、高压下石墨的物态方程 161

第三章 人造金刚石的合成设备与合成工艺 164

一、人造金刚石的合成设备 164

(一)环带式两面顶高压合成设备 165

(二)DS-023型六面顶高压合成设备 186

(三)单压源六面顶高压设备 196

(四)6×3000吨圆筒型超高压设备 198

(六)高温设备 199

(五)杠杆式四面顶高压设备 199

二、人造金刚石合成原料的选择 202

(一)碳素原料的选择 203

(二)触媒原料的选择 206

三、一般磨料级人造金刚石的合成工艺 213

(一)合成件材料及其组装方式 213

(二)合成工艺过程 216

(一)碳素和触媒材料的选择与处理 218

四、粗颗粒、高强度人造金刚石的合成工艺 218

(二)叶蜡石柱体的处理 222

(三)合成件组装方式 223

(四)合成工艺过程 224

(五)高强度人造金刚石在钻探技术方面的应用 226

五、大颗粒单晶人造金刚石的合成工艺 226

(一)大颗粒单晶人造金刚石合成时对温度、压力控制的要求 230

(二)合成件的组装方式 231

(三)加温加压程序 233

(四)合成大颗粒单晶用的碳素、触媒材料 234

(五)大颗粒单晶金刚石的抗压强度 234

六、大颗粒聚晶人造金刚石的合成工艺 235

(一)合成多晶金刚石 236

(二)静压法烧结大颗粒聚晶金刚石 238

七、人造金刚石的提纯和粒度分级 244

(一)清除金属 244

(二)清除石墨 248

(三)清除叶蜡石 249

(四)金刚石粒度分选 250

八、爆炸法合成金刚石工艺 250

(一)合成工艺 251

(二)爆炸法合成金刚石的提纯工艺 254

(三)爆炸法二次烧结金刚石聚晶工艺 257

第四章 人造金刚石及其原料的物理检验与测试 261

一、单颗粒抗压强度的测定及计算方法 261

(二)筛分 263

(一)整形 263

(三)抗压强度的测试与计算 264

二、磨料级人造金刚石的显微镜观测 265

(一)体视显微镜鉴定法 265

(二)偏光显微镜方法 269

三、磨料级人造金刚石的X射线分析 269

四、人造金刚石杂质元素的发射光谱分析 271

(三)摄谱条件 273

(二)电极 273

(一)分析试样的制备 273

五、人造金刚石热稳定性的测定 276

六、石墨的几个主要物性的测试 277

(一)石墨化程度的测量 278

(二)石墨显微组织的观测 282

(三)石墨电阻率的测定 283

七、触媒的组织结构观测 283

(一)触媒的晶体结构测定 284

(二)触媒的显微组织观察 290