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燕山大學*智：工業(yè)條件下制備NPD的難點及可行性分析
閱讀：71 發(fā)布時間：2022-3-18“工欲善其事，必先利其器"，器者，工具也！說到“硬氣"，金剛石材料當仁不讓，作為自然界中在最硬的材料，具有硬度大（莫氏硬度10級），抗壓強度強的性質(zhì)，長期以來被應用于軍事工程和科技領域，廣泛應用于科學研究和工業(yè)等，是*的重要戰(zhàn)略物資，促進了近代與現(xiàn)代工業(yè)和科學技術的發(fā)展。
合成金剛石和cBN材料硬度歷史年表，紅線表示超硬材料的閾值（40 GPa），青色陰影區(qū)表示天然金剛石單晶的硬度范圍（60~120 GPa）。圖片來源：《科學通報》
金剛石多晶體（polycrystalline diamond, PCD）作為重要切割工具的一種，以金剛石微粉通過粉末燒結(jié)的方式燒結(jié)在一起得到。然而，金剛石是常壓亞穩(wěn)相，高的溫度會促使其向石墨發(fā)生轉(zhuǎn)變。
碳的溫度-壓力（P-T）相圖
通常，工業(yè)生產(chǎn)的PCD是通過添加助劑實現(xiàn)燒結(jié)的，燒結(jié)助劑一般分為金屬和陶瓷，其性能遠低于金剛石，從而大大削弱了 PCD 的性能。
隨著科技的進步，現(xiàn)有的 PCD 產(chǎn)品并不能滿足現(xiàn)代加工的需求了。傳統(tǒng) PCD 的各方面缺點都是來源于所用添加劑。因此，制備無添加劑的 PCD 是 未來發(fā)展的方向。
砂布絲輪,花蝶頁輪,加厚千頁輪,帶柄頁輪,碳化硅千頁輪,棕剛玉千頁輪
2003 年，日本科學家 Irifune 教授聯(lián)合日本住友株式會社共同開發(fā)了由純金剛石相組成的 NPD。在隨后的研發(fā)中，他們對 NPD 的實際運用做了很多的工作。從硬度、韌性、熱穩(wěn)定性以及切割性能等各個方面驗證了，NPD 的性能要遠優(yōu)于傳統(tǒng)的 PCD 和單晶金剛石，可作為理想的切割工具。
(a) 高溫高壓下獲得的柱狀 NPD 光學照片；(b) NPD 切刀樣圖
納米聚晶金剛石（NPD）是由石墨在高溫高壓下直接轉(zhuǎn)變而成的，具有良好的熱穩(wěn)定性、耐磨性、高于金剛石單晶的硬度，同時具有金剛石單晶所不具備的各向同性。
然而，NPD 現(xiàn)存兩個基本的問題：
1. 如何降低其的合成條件，使得 NPD 能夠被工業(yè)化制備？
2. 如何進一步地增加 NPD 的性能？
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2020年7月16日（周四）晚19:30-20:30，DT新材料&材視&中國超硬材料網(wǎng)，特邀燕山大學*智教授，作報告分享《不同的碳前驅(qū)物制備NPD的途徑 —工業(yè)條件下制備NPD的難點及可行性分析》，帶您揭開NPD神秘面紗！
嘉賓介紹
*智 燕山大學，教授
中國材料研究學會超硬材料專業(yè)委員會副主任委員，中國超硬材料協(xié)會專家委員會主任；特殊津貼獲得者，主要研究方向：超硬及超硬復合材料，特種化合物制備
課程大綱
1. 論述了NPD作為切削工具的*性及必要性；
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2. 壓力過高是使設備、耗材要求過高及工藝時間過長，使制造成本高昂的主要原因；
3. 通過以石墨和碳納米蔥作為前驅(qū)物制備NPD的不同路徑，分析了為什么需要不同高壓的基本原理。
課程亮點
回答了為什么以碳納米蔥為前驅(qū)物制備NPD會大幅度降低需要的高壓；只有降低制備壓力才是降低制備成本的關鍵！
預約/直播/回看鏈接
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