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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