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小知識第14期：什么是金剛石的熱穩定性、沖擊韌性？金剛石強度測定方法？金剛石合成方法有哪些？

1、金剛石的熱穩定性如何？

金剛石受熱損傷的程度主要取決于金剛石所處環境，即與金剛石相接觸的介質，如在真空中，金剛石在1500℃左右才開始出現石墨化，但在大氣條件下，850℃開始明顯氧化失重，在常壓850℃以上，Ni、Co、Fe會促使金剛石轉化為石墨并能熔解碳而造成金剛石的劇烈腐蝕。不同程度的損傷主要體現為：單顆抗壓強度下降、表面腐蝕或石墨化、顆粒內出現裂紋或碎裂等，從而導致其切削、磨削性能下降。
金剛石被加熱到某溫度所發生的狀態及其力學性能的變化取決于金剛石的品質及其加熱時周圍的介質。下表為金剛石在不同介質條件下受熱升溫時所產生的現象。由下表可見，金剛石在1500℃開始石墨化（即金剛石在沒有外來媒劑輔助的情況下轉變成石墨），隨后石墨化的速率迅速增大，至2100℃時金剛石完全轉化為石墨（一顆0.1克拉的八面體不到3min全部轉化成石墨）。八面體金剛石以1059±8kJ/mol的活化能進行石墨化，而十二面體以720kJ/mol的活化能更快地石墨化。

2、如何測定金剛石沖擊韌性？

金剛石沖擊韌性是指在規定的沖擊條件下，金剛石的抗破碎能力。測定方法：先通過篩分，取出樣品的基本量，選用一定規格數量的鋼球一起裝入鋼體試驗管，在沖擊裝置上以一定頻率沖擊一定的次數，然后再篩分，以其未破碎率（沖擊后篩上物重量與其原始量之比）百分數表示。以TI來表示其沖擊韌性值。其中：TI是常溫下的測試值，TTI是在1100℃的氬氣氣氛中將樣品灼燒10min后重復測試過程所測的TI值。另一方法是通過進一步換算與調整，最后以未破碎率為50%時的沖擊次數（又稱半破碎次數）表征樣品的沖擊韌性。對于國外的廠家是必檢項目之一，我國的部分廠家也開始采用沖擊韌性來評價金剛石質量。?
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3、我國常用的單晶人造金剛石強度測定方法是怎樣的？

金剛石強度是指單粒金剛石在靜壓作用下，破碎時的負荷值，以P表示。它是金剛石質量的重要指標。金剛石強度測量的方法(GB6406.3—86)，我國一般采用國產的單顆?？箟簭姸葴y定儀進行測定。其測定儀如下圖所示。每個試樣需連續測定40個顆粒，取破碎負荷的平均值。按下式計算：

4、金剛石合成方法有哪些？

目前，世界上用于金剛石的合成方法很多，但以靜態超高壓高溫觸媒法為主，而低壓氣相沉積法則是一種用于制備金剛石功能材料的、具有潛在發展前景的方法，按合成技術和晶體生長機制的特點可做如下分類：按合成技術的特點分：(1)靜態超高壓高溫法（靜壓法）有兩種：一種是靜態直接生長金剛石；另一種是靜壓觸媒法生長金剛石。前者沒有金屬觸媒參與相變，是直接用石墨碳素材料在超高壓高溫條件下轉變為金剛石的，要求壓力約在10GPa, 溫度在3000K 以上，比有金屬觸媒參與下的壓力和溫度高1倍左右。(2)動態超高壓高溫法（動壓法），又稱爆炸法，碳素是在瞬時產生與消失的超高壓高溫條件下發生相變成金剛石微米級顆粒，其特點是壓力大、溫度高，時間很短。由沖擊波產生的壓力，可達1000GPa,時間只有萬分之一或萬分之幾秒。

(3)化學氣相沉積法，簡稱CVD法。此法的特點是在低壓(133Pa~106kPa)和不太高的溫度（500℃~800℃）條件下（溫源之溫度可達2000℃)生長金剛石。根據是否等離子活化之不同，又分為兩種：一種是無等離子活化的化學氣相沉積法，另一種是有等離子活化的氣相沉積法，簡稱PCVD 法，它的主要原理是由碳氫化合物經分解出活性碳原子與氫原子后沉積在某些基體上，形成微粒金剛石或金剛石薄膜。