1工藝設計

　　依據通過(guò)對合成理論的學(xué)習和長(cháng)期的合成生產(chǎn)實(shí)踐觀(guān)察印證，我們知道金剛石晶體生長(cháng)發(fā)育是沿著(zhù)石墨和觸媒金屬的接觸點(diǎn)（面）并主要向石墨側生長(cháng)和發(fā)育的，只有少部分晶體沿觸媒方向生長(cháng)，且相當部分的觸媒金屬并未參與反應。如果僅從催化理論的角度來(lái)說(shuō)，觸媒材料的物理形狀與金剛石轉化反應及晶體質(zhì)量的關(guān)系并不太大。由于考慮到石墨向金剛石轉化過(guò)程中，石墨和觸媒金屬的互溶互滲以及石墨必須易于溶解的原則，因此我們在進(jìn)行選材和組裝形式設計時(shí)，應盡可能增大反應腔體中石墨和觸媒金屬的接觸面積。增大反應腔體中石墨和觸媒金屬的接觸面積，可以采用的方式及其特點(diǎn)如下：

　?。?）擴大合成反應的腔體，此方式受限于設備（主要是壓機）能力。

　?。?）在不改變合成腔體前提下，增加組裝料，如采用薄觸媒片、碳片，長(cháng)方體塊等，經(jīng)業(yè)界幾年生產(chǎn)實(shí)踐，成效并不明顯，尤其是在高強料合成方面。

　?。?）使用粉末合成材料，可以極大提高石墨和觸媒金屬的接觸面積，此方法正處于試驗和試生產(chǎn)階段，將有可能是一種很有前途的方法。

　　本試驗采用粉末材料合成36腔體人造金剛石，并對試驗工藝進(jìn)行了分析。

　　2試驗情況

　?。?）設備6X1500T鉸鏈式六面頂壓機，缸徑440，微機控制。

　?。?）合成材料a）粉末成型棒（GNi Fe：GC=28：72，GFe：GNi=70：30），密封包裝，北京有色金屬研究院等單位聯(lián)合研制。

　　b）葉蠟石復合粉壓塊（白云石套管）及其相應配件，北京門(mén)頭溝產(chǎn)。

　?。?）復合塊焙燒工藝復合塊的焙燒采用低溫長(cháng)時(shí)間工藝。

　?。?）合成工藝試驗采用了延長(cháng)第一次暫停時(shí)間，慢升壓，動(dòng)態(tài)補壓和非恒功率加熱技術(shù)。合成工藝參數，升溫升壓工藝。（注：加熱電流I以合成棒觀(guān)測為依據，利用壓機加熱曲線(xiàn)進(jìn)行設定和調整，合成壓力則以液壓表的示值表示。）（5）試驗結果匯總2臺壓機兩個(gè)多月共合成有效塊（次）數2226，總產(chǎn)22171克。

　　簡(jiǎn)要說(shuō)明：①金剛石單晶粒度高度集中，并呈現典型的雙峰值40/50（41.4）、50/60（37.7），高強料15kgf以上比例較高（45.3），I型料所占比例較低（8.5），單產(chǎn)較高（49.8ct/塊）。②晶體呈淡黃綠色，晶形以六面體居多。完整晶形比例高，所含氣泡裂紋、包裹體及雜質(zhì)少，透明度較高。

　　4試驗分析和討論

　?。?）實(shí)驗結果分析我們可以看出，粉末材料合成效果具有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)：a）金剛石單晶粒度相當集中，40/4560/70粒度達到89.9，即使是40/4550/60也達到了79.

　　1（我廠(chǎng)片狀材料一般在5265左右）。粒度的集中，尤其是粗粒度的集中，保證了較高的單產(chǎn)。

　　b）金剛石單晶料的質(zhì)量構成發(fā)生了很大變化，完整晶形比例高，高強料大幅增加，15kgf級以上的料，已經(jīng)占到了整個(gè)產(chǎn)量的45.3，10kgf級以上料更占到了產(chǎn)量的69.3（片狀一般在22-38），另一個(gè)方面，I型料顯著(zhù)減少，只占到了產(chǎn)量的8.5（片狀一般占到時(shí)48-62）。

　　c）單產(chǎn)增加約12c，t增幅約28.

　　那么，與片狀材料合成相比，為什么粉末材料合成效果要理想得多呢業(yè)界專(zhuān)家方嘯虎等認為，這主要是由于兩種材料合成