金屬氧化物包裹體的雜質分析高溫金相顯微鏡
人造金剛石制成磨具或鉆頭,要經過高溫焙燒.為了防
止金剛石氧化引起質量變化,通常在氫、氮混合氣體中進行。
試驗結果表明,即使在保護環境下,高溫焙燒亦對金剛石抗壓
強度有較大影響.
試驗是這樣進行的:在保護環境中,將試樣在不同溫度
下焙燒,保溫半小時后冷卻至室溫,取出試樣,測定單顆?
壓強度.溫度范圍選在700-1300℃,
示.從圖中可以看出,從900℃開始,強度突然劇烈下降.配
合顯微鏡觀察,發現也是從900℃開始,隨著焙燒溫度增高,
顆粒顏色有變化,并且出現熔蝕空洞.當培燒至1000℃時,
有少較游離碳出現.經物相分析表明,升溫到1300℃時,金
剛石中的觸媒雜質以金屬碳化物、合金等物相存在.
因此,建議在制造人造金剛石工具時,焙燒溫度不得超過
900℃,以免引起焙燒過程中抗壓強度的嚴重降低.
制成磨具后的人造金剛石在使用過程中,由于摩擦生熱,
還會在空氣中甚至受到1000℃左右瞬時高溫的威脅.一般
可以用高溫顯微鏡觀察空氣中金剛石的熱穩定性.人造金剛
石在空氣中加熱到一定溫度時,首先出現金剛石透明度的消失,
較后碳被氧化生成二氧化碳逸去,包裹體的雜質相成骨架
殘存下來,這種殘渣主要是一些金屬氧化物.如果將透明度消失
的溫度定義為表面碳化溫度,則不同產品表面碳化溫度大致
在500-800℃之間變化.品體完整、黃綠色、雜質少的人造
金剛石,其表面碳化溫度高,而十二面休、八面體的較立方休
的表面碳化溫度高.杭壓強度高的樣品,其表面碳化溫度亦
高.因此,用抗壓強度作為衡量質量的一個重要標準,從熱穩
定性角度來看也是合適的.
為了不使金剛石在磨削或鉆探過程中碳化,必須要求使
用者特別注意冷卻問題.目前人造金剛石的碳化溫度普誼低
于天然金剛石,說明人造金剛石面臨著全面提高質量的問題.