金剛石拉絲模具材料的人工合成工藝      

金剛石、石墨及無定型碳都是由純碳元素組成，合成鉆石就是人為地模擬天然鉆石的形成條件，將其他晶體結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)材料在一定條件下轉(zhuǎn)化為具有SP3 共價鍵的金剛石型晶體結(jié)構(gòu)。從理論上講，各種形式的碳均可以轉(zhuǎn)化為金剛石，但研究表明，不同的碳素材料對生長金剛石的數(shù)量、質(zhì)量和顆粒大小均有相當(dāng)大的影響，石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的自由能較低，因此石墨是合成鉆石的最主要原料之一。目前，人類已掌握了多種合成鉆石方法。人造金剛石的合成技術(shù)形成了靜態(tài)高溫高壓法、動態(tài)超高壓高溫合成法、低壓氣相沉積法等。           

 一般石墨在10GPa、3000℃左右可以轉(zhuǎn)變成金剛石，如果加有金 屬觸媒則所需要的條件將大為降低，通常在壓力約為5．4GPa和溫度約為1400℃的條件下就能發(fā)生轉(zhuǎn)化。常用的方法為合成條件較低的添加觸媒催化的高溫高壓合成，即靜態(tài)高溫高壓法。這種方法中有生長磨料級金同q石(粒徑小于1B)的膜生長法和合成寶石級金剛石(粒徑大于lmm)的溫度梯度法。 

(1)膜生長法(FGM)  金剛石膜生長法就是指在有金屬觸媒的參與下，石墨通過高溫高壓的作用透過金屬膜沉積在金剛石核上使之長大。其生長機理是由于在一定溫度下石墨和金剛石所對應(yīng)的溶解度不同，溶解度大的石墨相將持續(xù)溶解，溶解度小的金剛石相將析出。觸媒溶劑中由于溶解了超過金剛石溶解度的碳素，相對于金剛石產(chǎn)生了過飽和度．從而導(dǎo)致碳素以金剛石晶體的形式析出。 

(2)溫度梯度法(TGM)  為了生長大尺寸的金剛石，1971年美國GE公司發(fā)明了商壓下的溫度梯度法合成寶石級金剛石。在我國, 圍繞這種技術(shù)也進行了一系列的研[5-8]。究其原理是在高溫高壓條件下，高溫處碳源石墨轉(zhuǎn)化為金剛石并溶于媒中，在一定溫度梯度驅(qū)動下擴散至低溫處的晶種上開始生長。