超硬材料是一种重要的工程材料,通常是指硬度达到莫氏硬度最高值10或接近10的材料,主要应用于复合材料、无机非金属材料、硬质合金的加工。此外,某些超硬材料在光学、电学、热学方面也具有一些特殊性能,而成为一种重要的功能材料。目前常见的超硬材料有金刚石(天然金刚石和人造金刚石)、立方氮化硼等。超硬材料通常由超硬材料颗粒与结合剂组成。超硬材料的性能与结合剂的性能紧密相关,选择或者合成高性能的结合剂,对于超硬材料的制备与应用具有重大意义。超硬材料尽管物质成分、构成较少,但制品种类繁多,用途非常广泛。我国超硬材料发展到今天已经走过近50年历史。近半个世纪以来,中国超硬材料制品无论在产品还是技术的层面,都取得了巨大的进步,并且呈现出传统产品稳步发展不淘汰,新一代高附加值产品不断突破的局面。
典型超硬材料研究现状
1 天然金刚石
天然金刚石是在地壳深处结晶形成的,存在于地表下深度为100~300km 的金伯利岩中。最适宜的结晶条件是压力5~7GPa,温度1200~1800℃。天然金刚石完全按结晶学定律生长,岩浆在深部时,温度、压力皆高。此时,天然金刚石完全按结晶学定律生长,以硅为结晶基底,活化碳沉积形成晶胞, 逐渐扩大,为反核晶,有时可长成厚板状。天然金刚石分为宝石级(钻石)和工业级。天然金刚石最早在印度发现,后来主要产地是南非和俄罗斯的西伯利亚。我国是天然金刚石极为匮乏的国家,仅在山东( 含苏北)、辽宁发现了小型天然金刚石原生矿,在湖南......
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