超高硬度纳米孪晶金刚石块体材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种超高硬度纳米孪晶金刚石块体材料及其制备方法。具体地，本发明公开了一种含高密度孪晶的纳米晶金刚石块体材料及其合成方法，以无金刚石核的纳米球形碳(洋葱结构碳，以下简称无核洋葱碳)颗粒(优选地，粒径为5-70nm)为原料，通过高温高压合成了纳米孪晶金刚石块体。所得到的纳米孪晶金刚石块的体积为1-2000mm³；维氏硬度为155-350GPa；努普硬度为140-240GPa；孪晶宽度为1-15nm。本发明与现有技术相比，所获得的纳米孪晶金刚石块体具有远高于金刚石单晶体和超硬多晶金刚石的硬度(金刚石单晶的维氏硬度仅为100GPa左右，超硬多晶金刚石的最高努普硬度为140GPa)，其最高的维氏硬度达到350GPa、最高的努普硬度达到240GPa。纳米孪晶金刚石块体在地质钻探、高速切削和精密与超精密加工等机械加工领域、磨料磨具和拉丝模及特种光学器件等领域具有广阔的应用前景。

主权项

一种制备金刚石块体材料的方法，包括以下步骤：(1)使用无核洋葱碳为原料，放入模具中压成具有一定形状的预制坯；(2)将预制坯放入高压合成模具中，保持在压力4‑25GPa、温度1200‑2300℃的条件下保温1‑600分钟；(3)卸压冷却。