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1、姓 名： 指导老师： 专 业：,氮对金刚石合成的影响 The effect of nitrogen on diamond synthesis,由于天然金刚石和人工合成金刚石中氮的存在形式和含量方面存在着差别，人们普遍认为两者在成核与生长机制上是不同的，并且在许多方面天然金刚石都有着优于人工合成金刚石的性质。研究表明，利用高温高压的方法可以实现金刚石中氮原子存在状态的改变，将金刚石中的氮原子从单一替位取代形式转变成聚集态。因此，若能在实验室中合成出高氮金刚石，同时也就提供了一种合成类似天然金刚石的途径，这对天然金刚石的成因机制的认识可能会有所帮助。,粉末触媒合成优质金刚石单晶的关键在于石墨粉和金
2、属粉的均匀混合，稳定的外围条件（压力和温度）的维持和金刚石成核的有效控制。稳定的外界环境的保持除了保证压机输入（油压和电功率）的稳定性外，尤其要注意腔体组装的稳定性。金属触媒石墨粉末体系的均匀混合是实现金刚石成核的均匀性和一致性的前提条件。金属触媒石墨粉末体系的均匀混合是粉末触媒合成金刚石的技术关键。,一 粉末触媒合成金刚石,二 合成工艺的选择,1、称取一定质量比的高纯度天然鳞片石墨粉（粒度200目以细）和粉末触媒粉（粒度200以细）装在混料罐中。 2、添加剂Ba(N3)2，晶状体研细后均匀混合在合成原料中，有利于Ba(N3)2和石墨触媒体系均匀混合。 3、然后将混料罐置于一台自制的倾斜旋转圆
3、筒形混料机中进行混合，其混合的均匀程度和效率都能达到要求。 4、将混好的原料压成所需的合成棒料进行实验。将压制好的棒料组装在叶腊石合成块中，叶腊石合成块在组装前经过300焙烧处理以除去其中吸附的水分。,本研究在混合合成金刚石的原料时采取的工艺如下：,Ba(N3)2掺杂对金刚石合成条件的影响,Fe70Ni30+C+ Ba(N3)2系金刚石的最低合成条件 与Ba(N3)2添加量的关系,Ba(N3)2掺杂对金刚石宏观形貌的影响,如图是在光学显微镜下拍摄的叠氮化钡的掺杂比例分别为0.0%，0.3%，0.5%，0.7%条件下所合成的金刚石晶体照片。,下面两幅图是在扫面电子显微镜（SEM）下拍摄的掺杂情况
4、下合成的金刚石晶体的微观形貌照片，由照片可见其具有如下一些特点：,掺杂条件下合成的金刚石晶体的电镜照片，其中图（d）是对图（c）中椭圆所圈部分的放大,图4-5部分长条晶体的电镜照片,(a)(b),(c)(d)分别是掺杂量为0.3%和 0.5%时合成的晶体的电镜照片，其中(b)和(d)分别是(a)和(c)的放大图,(1)金刚石的最低生长合成条件（压力和温度）随着体系中Ba(N3)2掺杂量的增加而显著增加。 (2)不掺杂时合成的晶体颜色为浅黄色，掺杂0.3%使晶体呈黄绿色，掺杂0.5%时晶体颜色加深呈深绿色，掺杂量达0.7%时颜色保持深绿色，不再加深。 (3)在不掺杂时晶体主要呈现常规的六八面体，只有很少的沿（100）或（111）晶面拉长的长条晶体。随着掺杂量的增加，长条晶体占总晶体的数量呈先增后减的趋势。掺杂量在0.5%时所合成的长条晶体的数量最多。 (4)不掺杂时所合成的晶体的包裹体呈点线状，掺杂以后晶体内的包裹体呈雾状分布。 (5)随掺杂量的增加，晶体的完整率下降，聚晶和联晶程度加剧。 (6)合成的部分长条晶体出现了孪晶。部分金刚石晶体的晶面上出现排列有序的不等间距的凹线。 (7)在掺杂0.3%的条件下，所合成的部分长条晶体的尖端的三角面部分出现了明显的枝状生长纹理。而掺杂量提高到0.5%时，尖端的三角面部分出现了断层式的生长纹理。,谢谢！,
