无添加剂纳米晶聚晶金刚石块体合成及表征

张金强¹，邹芹^1,2，柯雨蛟¹，王晓磊¹，王良¹，唐虎¹，李建敏¹，赵玉成¹，王明智¹

1. 燕山大学机械工程学院材料科学与工程学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室2. 广东奔朗新材料股份有限公司

摘 要：以圆葱碳（OLC11,1 100℃及1 Pa条件下退火处理纳米金刚石所得）为原料,在500¹ 400℃/4⁶ GPa/5³0 min条件下烧结合成无添加剂纳米晶聚晶金刚石（NPCD）块体。XRD、HRTEM、FESEM、维氏硬度等分析表明,高温高压烧结后,OLC11转变为金刚石,同时金刚石颗粒长大连接形成D-D型NPCD块体。NPCD主要由金刚石组成,还含有石墨和少量无定形碳。NPCD内存在大量纳米孪晶。烧结温度对NPCD的晶粒尺寸、密度、维氏硬度影响较大,烧结压力的影响较小。1 200℃/5.5 GPa/15 min合成的NPCD平均晶粒尺寸、密度和维氏硬度指标较好,分别为10.7 nm、2.70 g/cm3和32 GPa。烧结过程中,高温高压使得OLC11石墨层由内而外破裂形成金刚石颗粒,相邻OLC11通过悬键连接形成金刚石大颗粒,再通过D-D键键合形成NPCD块体。

关键词：纳米金刚石;聚晶金刚石;圆葱碳;添加剂;烧结;合成;