[发明专利]一种制备渗碳体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料的制备方法，具体地说是一种制备渗碳体的方法。

背景技术

我们知道，石墨碳与金刚石分别是碳的不同表现形式，属碳的同素异构体。人工合成金刚石，其本质就是在人工干预下，将碳的石墨构造转变成金刚石构造。2002年《科学通报》第47卷第9期669页发表了许斌等人题为《金属包膜的结构与铁基触媒合成金刚石的生长》研究成果，文中从微观结构上发现了石墨碳、渗碳体与金刚石之间的转换关系，证明了由石墨碳转变成金刚石不是一个简单的碳原子的重新排列过程，而是需要经过一系列的中间环节。其中，渗碳体在催化剂中的γ-(Fe，Ni)的吸引下，将碳原子集团以片层状形式的中间结构从Fe₃C中脱溶，最后，这种碳原子集团堆积到金刚石晶面上。显然，作为合成金刚石的原材料，渗碳体与石墨相比，渗碳体是更接近最终产品金刚石的原材料。长期以来，国内外广泛采用触媒金属加石墨和成金刚石，在这个过程中，虽然也可以产生渗碳体，但随着金刚石的生长，将对渗碳体产生大量的消耗，由于反应熔体内的物理、化学及冶金环境所致，被金刚石的生长所消耗掉的渗碳体得不到补充，因此，金刚石的继续形成及生长因缺乏渗碳体而停滞，所以，传统方法生产的金刚石品位低、粒度小。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种生产工艺简单、成本低、能够大量产生渗碳体的制备方法。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：一种制备渗碳体的方法，A.按重量份把88-95份铁粉、1-3份镍粉、3-9份石墨粉混合均匀，烘干去潮气；

B.将混合粉料在600-700MPa压力下冷压成型；

C.表面清理、除去污物；

D.按重量份比为2～5∶1的冷压成型胚料与石墨片交替放入叶腊石腔体内并将叶腊石置于六面顶压机上；

E.对叶腊石施以2-5GPa的超高压、1200-1350摄氏度并保持90秒至4分钟。

步骤B中将混合粉料在600-700MPa压力下冷压成型为片状或圆柱状。

本发明采用把一定比例的铁粉、镍粉和石墨粉在一定条件下发生反应，能够产生大量的渗碳体，将会大大提高人工合成金刚石的质量及数量，同时也能为深入研究金刚石的形成机理及对金刚石形成的控制手段提供研究所需的基本物质基础。利用该方法生产的渗碳体，产量高，能够在金刚石合成过程中促进金刚石颗粒的继续形成并生长。

附图说明

附图是实施例3产生的渗碳体扫描电镜像。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：A.按重量份把88份铁粉、1份镍粉、3份石墨粉混合均匀，烘干去潮气；

B.将混合粉料在600MPa压力下冷压成型为片状；

C.表面清理、除去污物；

D.按重量份比为2∶1的将冷压成型胚料与石墨片交替放入叶腊石腔体内并将叶腊石置于六面顶压机上；

E.对叶腊石施以5GPa的超高压、1350摄氏度并保持90秒。

实施例2：A.按重量份把91份铁粉、2份镍粉、6份石墨粉混合均匀，烘干去潮气；

B.将混合粉料在650MPa压力下冷压成型为圆柱状；

C.表面清理、除去污物；

D.按重量份比为3∶1的冷压成型胚料与石墨片交替放入叶腊石腔体内并将叶腊石置于六面顶压机上；

E.对叶腊石施以2GPa的超高压、1300摄氏度并保持2分钟。

实施例3：A.按重量份把95份铁粉、3份镍粉、9份石墨粉混合均匀，烘干去潮气；

B.将混合粉料在700MPa压力下冷压成型为圆柱状；

C.表面清理、除去污物；

D.按重量份比为4∶1的冷压成型胚料与石墨片交替放入叶腊石腔体内并将叶腊石置于六面顶压机上；

E.对叶腊石施以3GPa的超高压、1200摄氏度并保持4分钟。

所产生的渗碳体如附图所示，从中可以看出渗碳体的比例已经达到90％以上。

实施例4：A.按重量份把88份铁粉、3份镍粉、5份石墨粉混合均匀，烘干去潮气；

B.将混合粉料在680MPa压力下冷压成型为圆柱状；

C.表面清理、除去污物；

D.按重量份比为4.5∶1的冷压成型胚料与石墨片交替放入叶腊石腔体内并将叶腊石置于六面顶压机上；

E.对叶腊石施以4GPa的超高压、1280摄氏度并保持3分钟。

实施例5 A.按重量份把95份铁粉、1份镍粉、4份石墨粉混合均匀，烘干去潮气；