編輯推薦:我國的一個(gè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)——超硬材料，以金剛石為代表。

內(nèi)容簡介:本書對超硬炭材料（包括金剛石與立方氮化硼）的發(fā)展、超硬炭材料的性能、靜（動(dòng)）態(tài)高壓合成技術(shù)、低壓合成技術(shù)、金剛石工具的制備與應(yīng)用、納米金剛石的合成與應(yīng)用、新型金剛石的探索做了較為全面、系統(tǒng)的闡述，可以作為高等院校學(xué)生教材，或者作為科研人員參考用書。

作者簡介:王艷輝
男，1963年2月出生，博士學(xué)位，燕山大學(xué)材料學(xué)院任教。
教授，博士生導(dǎo)師，從事金剛石及相關(guān)材料領(lǐng)域教學(xué)科研工作20余年。
承擔(dān)了國家重點(diǎn)科技攻關(guān)、國家自然科學(xué)基金和河北省自然科學(xué)基金等科研項(xiàng)目，完成的創(chuàng)新性成果主要包括金剛石、立方氮化硼真空微蒸發(fā)鍍覆技術(shù)；剛玉涂覆的金剛石、立方氮化硼；微納粉體表面修飾及鍍覆技術(shù)；超硬工具用納米陶瓷結(jié)合劑；納米金剛石電極材料及電化學(xué)研究等，在金剛石及相關(guān)材料表面鍍覆及工業(yè)化應(yīng)用等領(lǐng)域取得了一批國際公認(rèn)的研究成果，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，在金剛石表面鍍覆領(lǐng)域形成了系統(tǒng)理論。在《Nanoletters》等著名期刊發(fā)表發(fā)表論文100余篇，SCI收錄論文80篇，并被國內(nèi)外論文多次引用。獲得多項(xiàng)發(fā)明專利，獲得省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)5項(xiàng)。研究成果獲得了廣泛的工業(yè)化應(yīng)用，如國內(nèi)外首創(chuàng)、處于國際領(lǐng)先水平的 “真空微蒸發(fā)鍍覆”技術(shù)，形成了專業(yè)設(shè)備和原材料，在國內(nèi)外獲得了普及應(yīng)用，獲得了顯著的技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益。

目錄:第1章緒論1
1.1超硬材料的發(fā)展1
1.1.1金剛石的發(fā)現(xiàn)1
1.1.2合成金剛石的發(fā)展2
1.2超硬材料的性能和應(yīng)用4
1.2.1磨料及工具4
1.2.2金剛石功能材料5
1.3其他超硬材料7
參考文獻(xiàn)8
第2章金剛石的結(jié)構(gòu)和性能10
2.1金剛石的化學(xué)組成10
2.2金剛石的結(jié)構(gòu)12
2.2.1碳的原子結(jié)構(gòu)12
2.2.2金剛石的晶體結(jié)構(gòu)14
2.2.3金剛石晶體形貌15
2.3金剛石的化學(xué)性質(zhì)17
2.3.1金剛石的氧化性17
2.3.2金剛石的石墨化18
2.3.3金剛石的化學(xué)穩(wěn)定性18
2.3.4金剛石與過渡金屬的化學(xué)反應(yīng)18
2.4金剛石的機(jī)械性質(zhì)18
2.4.1金剛石的硬度、耐磨性18
2.4.2金剛石的解理20
2.4.3金剛石的強(qiáng)度21
2.4.4金剛石的彈性模量22
2.5金剛石的物理性質(zhì)23
2.5.1金剛石的熱學(xué)性質(zhì)23
2.5.2金剛石的光學(xué)性質(zhì)24
2.5.3金剛石的電磁性質(zhì)26
參考文獻(xiàn)27
第3章靜壓催化劑法合成金剛石29
3.1靜壓催化劑法合成金剛石的機(jī)理30
3.1.1固相直接轉(zhuǎn)變機(jī)理30
3.1.2溶劑說32
3.1.3催化劑說33
3.1.4熔媒說33
3.2石墨-金剛石相變的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)34
3.2.1碳的相圖34
3.2.2金剛石晶粒的形成與長大35
3.2.3金剛石晶體生長與外部條件的關(guān)系39
3.3高壓設(shè)備介紹40
3.3.1兩面頂壓機(jī)41
3.3.2六面頂壓機(jī)42
3.4高溫高壓的產(chǎn)生和測量44
3.4.1高壓的產(chǎn)生和測量44
3.4.2高溫的產(chǎn)生和測量45
3.5金剛石合成的原輔材料46
3.5.1密封材料與傳壓介質(zhì)46
3.5.2石墨材料48
3.5.3催化劑材料51
3.6靜壓催化劑法合成工藝53
3.6.1合成塊組裝53
3.6.2金剛石合成典型工藝55
3.6.3合成棒現(xiàn)象分析59
3.7金剛石的提純、分選與檢測61
3.7.1金剛石的提純61
3.7.2金剛石的分選64
3.7.3金剛石的質(zhì)量檢測67
參考文獻(xiàn)70
第4章動(dòng)態(tài)高壓合成金剛石72
4.1動(dòng)壓法合成金剛石的發(fā)展史72
4.2動(dòng)態(tài)高壓合成金剛石基礎(chǔ)74
4.2.1碳的相圖74
4.2.2碳的雨貢紐狀態(tài)方程74
4.2.3爆轟法合成納米金剛石78
4.2.4爆炸法合成微米金剛石和多晶納米金剛石78
4.3爆炸法合成金剛石80
4.3.1爆炸法合成的主要裝置80
4.3.2爆炸法合成的工藝81
4.3.3金剛石的提純83
4.3.4爆炸法合成的金剛石晶體結(jié)構(gòu)及性能83
4.4爆轟法合成納米金剛石85
4.4.1爆轟法合成納米金剛石的主要裝置85
4.4.2爆轟法合成的工藝87
4.4.3納米金剛石的提純88
4.4.4爆轟納米金剛石結(jié)構(gòu)及性能90
4.5納米金剛石的應(yīng)用97
4.5.1超精密拋光97
4.5.2納米金剛石潤滑油99
4.5.3納米金剛石復(fù)合鍍層100
4.5.4納米金剛石涂料101
4.5.5納米金剛石復(fù)合材料101
4.5.6納米金剛石在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用102
參考文獻(xiàn)102
第5章低壓合成金剛石107
5.1低壓合成金剛石的發(fā)展概況107
5.1.1金剛石薄膜的發(fā)展概況107
5.1.2金剛石薄膜的合成方法108
5.1.3金剛石薄膜的性質(zhì)和應(yīng)用109
5.2化學(xué)氣相沉積合成金剛石的生長機(jī)理112
5.2.1CVD合成金剛石過程中的經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律112
5.2.2CVD生長金剛石機(jī)理114
5.2.3金剛石薄膜生長動(dòng)力學(xué)因素119
5.3金剛石薄膜生長方法120
5.3.1熱絲法CVD120
5.3.2微波等離子體CVD法122
5.3.3等離子體噴射法CVD124
5.3.4其他CVD方法124
5.4類金剛石薄膜生長方法126
5.4.1概述與表征126
5.4.2類金剛石薄膜的制備方法127
5.4.3類金剛石薄膜的性質(zhì)及應(yīng)用129
參考文獻(xiàn)130
第6章立方氮化硼的性質(zhì)與應(yīng)用134
6.1氮化硼的結(jié)構(gòu)134
6.1.1六方氮化硼134
6.1.2菱方氮化硼135
6.1.3立方氮化硼135
6.1.4纖鋅礦氮化硼136
6.2立方氮化硼的性質(zhì)與應(yīng)用136
6.2.1機(jī)械性質(zhì)136
6.2.2光學(xué)性質(zhì)137
6.2.3電磁性質(zhì)137
6.2.4熱學(xué)性質(zhì)138
6.2.5CBN的化學(xué)性質(zhì)139
6.3靜壓催化劑法合成立方氮化硼的機(jī)理139
6.3.1BN的相圖140
6.3.2CBN合成區(qū)域141
6.3.3CBN合成機(jī)理141
6.4合成立方氮化硼的原材料142
6.4.1HBN的制備142
6.4.2HBN原料對合成CBN的影響143
6.4.3催化劑與立方氮化硼的合成144
6.5立方氮化硼合成工藝、提純及檢測145
6.6立方氮化硼大單晶的培育146
6.7立方氮化硼薄膜的制備147
6.7.1PVD制備CBN薄膜148
6.7.2化學(xué)氣相沉積(CVD)149
6.7.3存在的問題和發(fā)展方向149
參考文獻(xiàn)150
第7章聚晶超硬材料155
7.1聚晶金剛石的發(fā)展155
7.2聚晶金剛石的性能特點(diǎn)與用途157
7.2.1聚晶金剛石的性能特點(diǎn)157
7.2.2聚晶的性能指標(biāo)158
7.2.3聚晶金剛石的應(yīng)用領(lǐng)域160
7.3聚晶金剛石的分類162
7.3.1生長型163
7.3.2燒結(jié)型163
7.3.3中介結(jié)合型164
7.3.4生長-燒結(jié)型165
7.4金剛石聚結(jié)過程分析166
7.4.1燒結(jié)過程166
7.4.2基本的物理化學(xué)變化166
7.4.3燒結(jié)體結(jié)構(gòu)167
7.5生長型PCD制造工藝169
7.6燒結(jié)型PCD制造工藝170
7.6.1聚晶金剛石燒結(jié)工藝流程170
7.6.2固相燒結(jié)171
7.6.3液相燒結(jié)173
7.6.4D-M-D中介結(jié)合的聚晶金剛石的燒結(jié)176
7.7聚晶立方氮化硼的制備177
7.7.1制造方法分類177
7.7.2制備工藝流程178
7.7.3PCBN復(fù)合片的制備179
7.8納米聚晶金剛石和納米孿晶金剛石(立方氮化硼)的制備179
參考文獻(xiàn)180
第8章金剛石功能材料及發(fā)展183
8.1熱傳導(dǎo)材料183
8.2寬禁帶半導(dǎo)體186
8.2.1肖特基二極管186
8.2.2場效應(yīng)晶體管187
8.2.3場發(fā)射材料187
8.2.4光發(fā)射材料188
8.2.5二次電子發(fā)射材料188
8.3金剛石電極材料188
8.3.1金剛石電極的電化學(xué)性質(zhì)189
8.3.2金剛石電極在電化學(xué)中的應(yīng)用190
8.4納米金剛石粉體的電化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用191
8.4.1納米金剛石的導(dǎo)電機(jī)理191
8.4.2納米金剛石的表面修飾192
8.4.3納米金剛石的電化學(xué)性能194
8.4.4納米金剛石在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用195
8.5生物醫(yī)藥領(lǐng)域200
8.5.1生物細(xì)胞標(biāo)志200
8.5.2生物傳感器201
8.5.3定向藥物基因傳輸202
8.5.4保健品級(jí)化妝品添加劑203
8.6其他應(yīng)用203
8.6.1射線及探測器件203
8.6.2量子計(jì)算機(jī)單電子源204
8.6.3聲波材料204
8.6.4保護(hù)涂層204
參考文獻(xiàn)204
第9章新型超硬材料的研究進(jìn)展209
9.1引言209
9.2納米孿晶CBN209
9.3納米孿晶金剛石213
9.4新金剛石215
9.4.1激光消融法216
9.4.2炭黑催化法220
9.4.3HR-carbon模型224
9.5小結(jié)227
參考文獻(xiàn)228
第10章金剛石工具概論229
10.1金剛石工具的構(gòu)成229
10.2金剛石磨料232
10.2.1金剛石磨料的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)232
10.2.2金剛石的熱穩(wěn)定性233
10.3金剛石工具的種類及結(jié)合劑236
10.3.1金剛石工具的分類236
10.3.2金剛石工具的結(jié)合劑種類及特點(diǎn)236
10.4金剛石工具制造工藝簡介239
10.5金剛石工具工作過程中的行為分析241
參考文獻(xiàn)244
第11章金剛石工具及復(fù)合熱傳導(dǎo)材料246
11.1金屬結(jié)合劑金剛石工具246
11.1.1金屬結(jié)合劑配方體系248
11.1.2金屬結(jié)合劑金剛石工具的制備方式251
11.1.3金屬結(jié)合劑金剛石工具中金剛石的選用252
11.1.4金屬結(jié)合劑金剛石工具的幾何形狀及其設(shè)計(jì)255
11.1.5金屬結(jié)合劑金剛石工具的質(zhì)量監(jiān)控256
11.1.6金屬結(jié)合劑金剛石工具制造工藝簡介258
11.2樹脂結(jié)合劑金剛石工具260
11.2.1樹脂結(jié)合劑的種類及其填料261
11.2.2樹脂結(jié)合劑金剛石工具中金剛石的選擇261
11.2.3樹脂結(jié)合劑金剛石工具的制造工藝262
11.3陶瓷結(jié)合劑金剛石工具263
11.3.1陶瓷結(jié)合劑的組成及性能要求264
11.3.2傳統(tǒng)陶瓷結(jié)合劑的成分調(diào)控265
11.3.3納米陶瓷結(jié)合劑的開發(fā)應(yīng)用270
11.3.4陶瓷結(jié)合劑金剛石工具中磨料的選擇277
11.3.5陶瓷結(jié)合劑金剛石工具的制備工藝278
11.4電鍍金剛石工具278
11.4.1金剛石復(fù)合鍍層的結(jié)構(gòu)及作用279
11.4.2電鍍金剛石工具的制造工藝279
11.5釬焊金剛石工具282
11.6金剛石線鋸工具284
11.6.1金剛石線鋸的類別285
11.6.2電鍍金剛石線鋸的制備工藝287
11.6.3金剛石線鋸技術(shù)現(xiàn)狀和研究方向290
11.7金剛石復(fù)合熱傳導(dǎo)材料291
11.7.1復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率292
11.7.2金屬基金剛石復(fù)合熱傳導(dǎo)材料293
11.7.3陶瓷基金剛石復(fù)合熱傳導(dǎo)材料296
11.7.4高分子基金剛石復(fù)合熱傳導(dǎo)材料299
參考文獻(xiàn)299
第12章金剛石工具的界面問題308
12.1界面問題的提出及發(fā)展過程308
12.1.1金屬結(jié)合劑工具的界面問題309
12.1.2陶瓷結(jié)合劑工具的界面問題311
12.2實(shí)現(xiàn)金剛石與結(jié)合劑冶金結(jié)合的條件315
12.2.1成分條件315
12.2.2結(jié)構(gòu)條件316
12.2.3工藝條件316
12.3超硬磨料表面的金屬化及其技術(shù)316
12.4真空微蒸發(fā)鍍鈦技術(shù)321
12.4.1真空微蒸發(fā)鍍覆技術(shù)的產(chǎn)生321
12.4.2真空微蒸發(fā)鍍鈦過程的熱力學(xué)計(jì)算323
12.4.3鍍層的質(zhì)量和評(píng)價(jià)方法327
12.4.4鍍鈦對金剛石性能的影響328
12.5真空微蒸發(fā)鍍鈦金剛石的應(yīng)用效果330
12.5.1真空微蒸發(fā)鍍鈦金剛石的作用331
12.5.2采用真空微蒸發(fā)鍍鈦金剛石的收益335
12.6金剛石真空微蒸發(fā)鍍鈦的系列產(chǎn)品及應(yīng)用335
12.6.1鍍覆單一金屬或合金的超硬磨料336
12.6.2真空微蒸發(fā)鍍覆之后再經(jīng)電鍍形成的多層復(fù)合鍍超硬磨料338
12.7超硬磨料鍍覆剛玉產(chǎn)品及應(yīng)用340
12.7.1金剛石涂覆剛玉的技術(shù)要點(diǎn)340
12.7.2剛玉涂覆金剛石產(chǎn)品的性能檢測341
12.7.3剛玉涂覆處理后的金剛石的使用效果及經(jīng)濟(jì)效益344
參考文獻(xiàn)345