ZJ-6型d33/d31d/15壓電綜合測試儀建立超硬材料基礎知識大全庫

金剛石和立方氮化硼及以金剛石和立方氮化硼為主要成分的聚晶、復合片。

2金剛石為什么不適合加工鐵基金屬材料：

由于金剛石在磨削高溫下能與Fe基金屬材料發(fā)生化學(xué)作用，金剛石中的碳與這些元素發(fā)生作用，生成碳化物，產(chǎn)生粘刀顯現，使用壽命縮短，加工質(zhì)量下降，因此，金剛石不適合加工鋼材，包括普通鋼和各種韌性合金鋼。 此類(lèi)材料一般使用CBN工具加工。

3超硬材料今后的主要發(fā)展方向：

單晶合成

(采用不同原料、不同的高溫高壓合成設備和不同工藝，合成不同的單晶產(chǎn)品)。

單晶分選

（合成的單晶產(chǎn)品，按照顆粒形狀、粒度、堆積密度、雜質(zhì)含量以及強度、韌度、耐熱性等性能指標的不同進(jìn)行分選，從而分為不同的單晶晶種）。

表面鍍覆

（經(jīng)過(guò)分選的不同品種的單晶，利用化學(xué)鍍、電鍍、真空鍍等表面鍍覆）。

聚晶制造

（利用金剛石單晶粉末或石墨粉以及適當的金屬粉和非金屬粉等原材料，按照適當的配方，采用相應的工藝方法（高壓高溫燒結法或直接生長(cháng)法），制造具有不同的形狀、規格、性能和用途的聚晶）。

薄膜生長(cháng)

（采用在低壓條件下的各種氣相沉積生長(cháng)法，制造具有特殊性能和較大尺寸的金剛石薄膜或類(lèi)金剛石薄膜）。

4人造金剛石合成基本方法：

動(dòng)態(tài)高壓法、靜態(tài)高壓法、化學(xué)氣相沉積（CVD）--亞穩態(tài)生長(cháng)。

5靜壓觸媒法：

是指在金剛石熱力學(xué)穩定的條件下，在恒定的高壓高溫和觸媒參與的條件下合成金剛石的方法。

6列舉金剛石的主要優(yōu)異性能：

zui大硬度、zui大熱導率、zui小壓縮率、zui寬透光波段、耐腐蝕。

7金剛石結構的電子結構和晶體結構：

電子結構：根據雜化理論，C原子在反應時(shí)，激發(fā)一個(gè)2s電子到2pz軌道上去。一個(gè)s軌道和三個(gè)p軌道混合起來(lái)，形成四個(gè)新軌道---sp3等價(jià)雜化軌道，每個(gè)sp3雜化軌道具有1/4的s成分和3/4的p成分，形狀都相同，這四個(gè)軌道的對稱(chēng)軸之間的夾角都是109。28、。

晶體結構：在金剛石晶體中，每個(gè)C原子與相鄰的四個(gè)C原子按照等價(jià)的sp3雜化軌道形成四個(gè)共價(jià)鍵。所有價(jià)電子都參與成鍵，晶體中沒(méi)有自由電子。

金剛石晶體是典型的共價(jià)鍵晶體，具有共價(jià)鍵的結構特性---方向性和飽和性。

因此金剛石的硬度和熔點(diǎn)*，而且不導電。

8碳的 P-T 相圖（畫(huà)圖題）

9金剛石生長(cháng)的溫度梯度法（描述加畫(huà)圖）

溫度梯度法是在高溫高壓條件下，石墨轉化為金剛石并溶于觸媒中，在一定溫度梯度驅動(dòng)下擴散并在晶種上開(kāi)始生長(cháng)。即由于溫度的不同，金剛石將由高溫處的高濃度區向低溫處的低濃度區擴散，并在低溫晶種處結晶析出。溫度梯度法的生長(cháng)驅動(dòng)力(過(guò)剩溶解度)與軸向溫度梯度正比。

10金剛石的晶形與生長(cháng)區域的關(guān)系圖

11靜壓觸媒法合成金剛石

靜壓觸媒法合成金剛石用的原材料，主要包括以下三種：作為碳源的石墨；作為觸媒的過(guò)渡金屬及其合金；作為傳壓和密封介質(zhì)的葉臘石。

材料選擇原則：石墨材料的選擇原則：

(1) 較高石墨化度(90%左右)；

(2) 較高密度，有一定氣孔率，且氣孔分布均勻(28%左右) ；

(3) 純度高，有害雜質(zhì)盡可能消除?；曳衷?.02%以下。

觸媒材料的選擇原則：Fe 、Ni、Mn、Co、Cr等元素及其合金，是合成金剛石zui基本、zui有效的觸媒。其中添加B、Cu、Zn、Nb等元素，可賦予金剛石以特殊性能，如半導體特性；添加B、Ti則得藍色金剛石，耐熱性高；添加少量V、W有利于顆粒長(cháng)大。另外希望成本低，易加工成型。

國內曾經(jīng)使用的觸媒有：Ni70Mn25Co5，Ni40Mn30Fe30等，目前，zui常用的觸媒為FeXNi1-X，同時(shí)添加少量其他元素。

12三除法金剛石提純：

除金屬、除石墨、除葉臘石。

13超硬材料化學(xué)鍍：

化學(xué)鍍是指借助于合適的還原劑使溶劑中的金屬離子被還原為金屬狀態(tài)，并沉積在基體表面上的一種鍍覆金屬的方法。

14電鍍定義

是在電流作用下的氧化還原過(guò)程。電鍍的基本過(guò)程是，保持一定的pH值、溫度等條件，在直流電作用下，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應，金屬銅失去電子，成為銅離子進(jìn)入溶液；同時(shí)，陰極發(fā)生還原反應，銅離子在陰極上得到電子，還原為金屬銅。

15金剛石微粉的定義：

按照現行國家標準GB/T7991-1997的規定，粒度等于或細于54μm的金剛石粉，稱(chēng)為金剛石微粉。

16金剛石微粉的主要應用：

⑴ 直接被使用或制成研磨膏

⑵ 作為制造大顆粒聚晶的原料

⑶ 將微粉鍍在某些工件表面上以增加其耐磨性

⑷ 微粉有時(shí)也可用于制造研磨用的電鍍磨具。

17金剛石聚晶及人造金剛石聚晶的三種方法：

金剛石聚晶(PCD)：是泛指由許多細晶粒(0.1~100μm)金剛石在高溫高壓下聚結而成的一類(lèi)超硬材料產(chǎn)品。

人造金剛石聚晶按照燒結機理分為3個(gè)類(lèi)型：

燒結型（S-型）（聚晶是以金剛石細粉為原料，在有添加劑或無(wú)添加劑和高溫高壓條件下，使之燒結而成的塊狀聚結體，其結構與卡布那多相似，晶粒排列無(wú)序、無(wú)方向性、無(wú)解理面。）

生長(cháng)型（G-型）（聚晶是以石墨為原料，在觸媒參與和高溫高壓條件下，使之轉變成多晶金剛石。因為在合成過(guò)程中伴有成核、生長(cháng)過(guò)程，故稱(chēng)之為生長(cháng)型。）

生長(cháng)-燒結型（G-S）（聚晶是以金剛石和石墨為原料，在觸媒的參與和超高溫高壓條件下，石墨（包括部分逆轉化的石墨）向金剛石轉化過(guò)程之中，與原有金剛石交互生長(cháng)在一起，這種結合方式的多晶體，稱(chēng)之為生長(cháng)-燒結型聚晶。）

18膜生長(cháng)法

在磨料級金剛石的生長(cháng)過(guò)程中，由于在金剛石晶體外側包有一層薄薄的(～100μm)金屬膜（介于金屬兩側的分別是石墨和金剛石），通常也將磨料級金剛石生長(cháng)方法稱(chēng)之為膜生長(cháng)法(FGM)。

19合成金剛石對反應容器的要求：

(1) 傳壓性能良好;

(2) 密封性能良好;

(3) 絕緣性能良好;

(4) 隔熱性能良好;

(5) 熱穩定性好;

(6) 化學(xué)穩定性好;

(7) 機械加工性能良好。

20六面頂壓機

國產(chǎn)六面頂壓機合成金剛石的合成棒中壓力和溫度的分布規律

合成棒中溫度分布規律：

沿軸線(xiàn)方向，兩端溫度低于中間；沿直徑方向，外圍溫度低于內部。合成棒的中心部位溫度zui高。軸向和徑向均存在溫度梯度。溫度梯度的數值可能達到15～25℃/mm。

合成棒中壓力分布規律：

沿軸線(xiàn)方向，兩端壓力高，中間壓力低；沿直徑方向，外圍壓力高，內部壓力低。合成棒的中心部位壓力zui低。軸向和徑向均存在壓力梯度。壓力梯度可達0.1～0.2MPa。

21粉碎法

人造金剛石微粉絕大部分(90%以上)是以靜壓觸媒法制造的粗粒度金剛石為原料，經(jīng)過(guò)球磨破碎、粉碎等工序加工而成。是國內外普遍采用的微粉生產(chǎn)方法，可稱(chēng)為靜壓合成-球磨粉碎法，簡(jiǎn)稱(chēng)粉碎法。

22超硬材料的用處

(1)磨具

金剛石磨具主要用于下列材料的研磨、拋光或切割：硬質(zhì)合金、陶瓷及耐火材料、玻璃、石墨、寶石、有色金屬材料及非金屬材料等。

CBN磨具主要用作各種高速鋼、軸承鋼、鑄鐵、不銹鋼、耐磨涂層、高溫合金等難磨材料的磨加工和拋光。

(2)刀具(包括薄膜涂層刀具)

金剛石刀具主要用于各種非金屬材料及有色金屬材料的車(chē)、銑、鏜、鉆等工序，如玻璃鋼、硬塑料、橡膠、建筑材料、碳纖維、陶瓷、耐火材料、銅、鋁基復合材料及合金等。

CBN刀具主要用于淬火鋼、冷硬鑄鐵、不銹鋼、高溫合金、耐磨涂層等材料的加工。

(3)鉆具

用于地質(zhì)、石油、煤田、工程施工等的勘探和采掘。

(4)鋸切工具

主要用于石材、建筑材料、陶瓷、耐火材料、電碳制品、半導體、寶石、木材等的切割；也用于馬路、機場(chǎng)跑道、建筑構件的切槽和切斷。

(5)拉拔工具

用于拉拔下列金屬材料的絲材及線(xiàn)材，鎢、鉬、銅、鋁、不銹鋼、鍍鋅鋼、鋼以及合金等。

(6)修整工具

用于普通磨具的成型修整、整形、修銳等

(7)其它工具

用于硬質(zhì)合金模具、量具刃具加工的手工工具，還有玻璃刀、醫用工具、壓砧及壓頭等。

我們?yōu)槟闾峁?span style="color:red">材料表征測量的一系列產(chǎn)品：

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*表征：壓電材料d33測量?jì)x

1、ZJ-3型壓電測量?jì)x

2、ZJ-4型d33測量?jì)x

3、ZJ-5型積層壓電測試儀

4、ZJ-6型靜壓電d33/d31/d15測量?jì)x

5、ZJ-7型高溫壓電測試儀

★壓電極化裝置

1、PZT-JH10/4壓電極化裝置（10KV以下壓電陶瓷同時(shí)極化1-4片）

2、PZT-JH10/8壓電極化裝置（10KV以下壓電陶瓷同時(shí)極化1-8片）

3、PZT-JH20/8高壓電極化裝置（20KV以下壓電陶瓷同時(shí)極化1-8片）

4、PZT-FJH20  /3高壓真空，空氣極化裝置（20KV以下壓電陶瓷及壓電薄膜1-3片試樣）

★    壓電制樣裝置

1、ZJ-D33-YP15壓電陶瓷壓片機（壓力范圍: 0--15T，0-24T，0-30T，0-40T2

2、ZJ-D33-SYP30電動(dòng)型壓電陶瓷壓片機（壓力范圍: 0--15T，0-24T，0-30T，0-40T）

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第二表征  鐵電材料測量系統及電滯回線(xiàn)測量系統

1、ZT-4C型綜合鐵電測量系統

2、JKZT-10A鐵電材料綜合參數測試儀

3、JKGT-G300高溫鐵電材料測量系統

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第三表征   熱電材料分析測量系統及塞貝克系數測試儀

1、BKTEM-Dx熱電性能分析系統

2、BKTEM-Dx熱電器件性能分析系統

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第四表征 介電材料測試系統

1、            常溫介電測量系統，常溫介電材料測試儀

2、            高溫介電測量系統，高溫介電材料測試裝置

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第四表征磁性材料測試系統