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高性能金刚石纳米粉体的高压制备及性能调控
结题报告
批准号:
51772260
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
徐波
依托单位:
学科分类:
E0203.碳素材料与超硬材料
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
张洋、应盼、潘益龙、罗坤、熊美、刘兵
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中文摘要
本项目拟采用不同粒径范围的洋葱碳纳米粉前驱体制备金刚石纳米粉体。我们将研究高温高压条件下洋葱碳纳米粉前驱体相变前后的结构演化规律,阐明相变机制;表征金刚石纳米粉体的显微组织结构特征(颗粒大小、颗粒内孪晶的平均厚度等)、力学性能及热稳定性,阐明结构与性能的内在联系;实现孪晶结构的金刚石纳米粉体粒径、组织结构和性能的高压调控,发展出结晶性好、力学性能优异、热稳定性高、粒径可控的金刚石纳米粉体的高效制备技术。
英文摘要
In this project, diamond nanopowders will be synthesized from onion carbon nanopowder precursors distinguished by particle size. We plan to investigate the structure evolution of onion carbon nanopowders before and after the phase transition under high pressure high temperature, and clarify the mechanism of phase transition. Also, we will characterize the microstructural features (e.g., particle size, average thickness of nanotwins within the particle, etc.), mechanical properties, and thermal stability of diamond nanopowders, and elucidate the relation between structures and properties. Through the implementation of this project, we expect to regulate the particle size, microstructure, and properties of diamond nanopowders with high pressure, and develop an effective method to prepare diamond nanopowders with good crystallinity, excellent mechanical properties, high thermal stability, and controllable particle size.
本项目围绕高性能金刚石纳米粉体的高压制备、性能调控以及金刚石材料显微结构调控开展研究,成功制备了平均粒径低于100nm的孪晶结构金刚石和cBN纳米粉体,并对其结构进行了细致的表征;实现金刚石块材相关力学性能的进一步优化及调控。合成了纳米孪晶金刚石超硬复合材料,该材料在继承了纳米孪晶金刚石块材极高硬度的同时,由于孪晶增韧、层压复合增韧、相变增韧效应的协同作用,其断裂韧性高达26.6MPa·m^1/2,是人工合成金刚石断裂韧性的5倍,已高于镁合金且与铝合金相当;合成出具有择优取向的纳米孪晶金刚石块材,该块材中长度2-10μm、宽度200nm的纳米孪晶束择优取向,平均孪晶厚度低至2.9nm。这种独特的显微结构赋予金刚石块材力学性能极大的各向异性,在平行孪晶取向和垂直孪晶取向的方向上,块材的努氏硬度分别为129±9GPa和233±8GPa。相关研究加深了人们对共价材料体系增硬增韧机制的理解,为进一步设计合成高力学性能共价材料提供了重要指导。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Hierarchically structured diamond composite with exceptional toughness
具有卓越韧性的分级结构金刚石复合材料
DOI:10.1038/s41586-020-2361-2
发表时间:2020-06
期刊:Nature
影响因子:64.8
作者:Bo Xu;Wentao Hu;Yufei Gao;Yonghai Yue;Jing Wang;Xuejiao Zhang;Qi Zhang;Yanbin Wang;Binghui Ge;Zhenyu Yang;Zihe Li;Pan Ying;Xiaoxiao Liu;Dongli Yu;Bin Wei;Zhongchang Wang;Xiang-Feng Zhou;Lin Guo;Yongjun Tian
通讯作者:Yongjun Tian
DOI:10.1007/s40843-020-1466-0
发表时间:2020
期刊:Science China-Materials
影响因子:8.1
作者:Wu Yingju;Zhang Yang;Zhang Shuangshuang;Wang Xiaoyu;Liang Zitai;Hu Wentao;Zhao Zhisheng;He Julong;Yu Dongli;Xu Bo;Liu Zhongyuan;Tian Yongjun
通讯作者:Tian Yongjun
DOI:10.1039/d0ta09795k
发表时间:2021-03
期刊:Journal of Materials Chemistry A
影响因子:11.9
作者:Zhao Peng;Yu Fengrong;Wang Binhao;Zhao Haidong;Chen Chen;Wang Dan;Ying Pan;Wu Yingju;Li Penghui;Zhang Bin;Liu Bing;Zhao Zhisheng;Hu Wentao;Yu Dongli;He Julong;Liu Zhongyuan;Xu Bo;Tian Yongjun
通讯作者:Tian Yongjun
Extreme mechanical anisotropy in diamond with preferentially oriented nanotwin bundles
金刚石中具有择优取向纳米孪晶束的极端机械各向异性
DOI:10.1073/pnas.2108340118
发表时间:2021-11
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences
影响因子:--
作者:Pan Yilong;Ying Pan;Gao Yufei;Liu Peng;Tong Ke;Yu Dongli;Jiang Kaili;Hu Wentao;Li Baozhong;Liu Bing;Zhao Zhisheng;He Julong;Xu Bo;Liu Zhongyuan;Tian Yongjun
通讯作者:Tian Yongjun
High-Pressure Synthesis of cBN Nanoparticles with High-Density Nanotwin Substructures
高压合成具有高密度纳米孪晶亚结构的立方氮化硼纳米颗粒
DOI:10.1021/acsomega.9b03239
发表时间:2020
期刊:ACS Omega
影响因子:4.1
作者:Ying Pan;Gao Yufei;Zhang Bin;Wu Yingju;Gao Guoying;Li Penghui;Li Zihe;Xu Bo;Hu Wentao;Zhao Zhisheng;He Julong;Yu Dongli;Tian Yongjun
通讯作者:Tian Yongjun
单元素及双元素填充方钴矿CoSb3的高压合成及性能优化
  • 批准号:
    51072175
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    37.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    徐波
  • 依托单位:
金属表面重构及形貌在分子自组织中的效用
  • 批准号:
    50871097
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    33.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    徐波
  • 依托单位:
国内基金
海外基金