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2025-02-28
在利用高温高压制备大尺寸单晶金刚石时,随着尺寸的增大,不可避免会遇到压力、温度场均匀性难题
简介:
栗教授:这需要技术创新。早期合成金刚石,缸径320毫米,合成棒尺寸仅十几毫米;如今油缸缸径可达一米甚至一米二,合成棒直径能做到60、70毫米甚至更大,空间增大使得温度场和压力场分布不均,影响金刚石生长、性能与质量。
解决方法如下:一是优化合成棒结构组装。合成金刚石有直接加热(石墨自身发热)和间接加热(加发热管)两种方式,从发热元件角度进行合成棒结构设计,改变发热元件的电阻率分布和结构,可实现温度场均匀,这在科学和技术层面均可行。二是保障压力场均匀。相较而言,压力场均匀化难度更高,因尺寸越大,压力传递与分布受影响越大。关键在于优化合成块结构,目前采用叶腊石块、白云石等作为高温高压密封、保温和传压材料,其密封性、传压与保温性能越好,内部温度与压力分布就越均匀。三是实现压力场实时监控。当下这仍是瓶颈,目前多采用实验室利用金属相变检测内部压力的方法,探索新的实时检测压力差的方法对控制压力场均匀意义重大,相关研发正在推进。
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