用时间仅为毫微秒量级，远低于激波合成纳米聚晶金刚石作用时间微秒量级，其晶核之间缺乏必要相互成键时间，因此其颗粒强度又低于激波法合成纳米聚晶金刚石。这种金刚石聚集体，在磨削过程中易于破碎成为纳米晶粒，加工效率低，性能缺乏优势，现未见规模化生产报道。激波法年，美国率先用激波法合成出聚晶金刚石微粉，随后公司等取得了系列专利。年代公司采用环状飞片法生产时，每次炸药重约吨，每公斤炸药产出克拉金刚石。其产品纳米聚晶金刚石粉是国际驰名品牌。售价美元克拉，其中粒度为售价高达美元克拉。日本住友公司也采用专利生产。上述两家年产量各为万克拉左右。用这种方法生产金刚石呈砾石状，需要通过球磨或气流磨做浑圆化处理。从世纪年代初开始，中科院力学研究所开展了长达年爆炸合成金刚石研究，掌握了以石墨为原料，在激波产生超高压万大气压高温约度下，合成纳米聚晶金刚石微粉技术。该技术由于击波作用时间极其短暂，相变以瞬时大量形成纳米尺度晶核为主，晶核生长对于新相形成贡献为辅。数以万计纳米晶通过不饱和键结合成亚微米或微米尺寸聚晶晶粒。为此中科院于年创建了中国笫家规模化生产爆炸合成金刚石厂。每公斤炸药金刚石产量约克拉，年生产能力为万克拉，产品为型聚晶金刚石微粉，自然呈固团球状，不需整形工序。存在主要问题目前国际上生产纳米聚晶金刚石技术路线主要依照公司专利。存在主要问题为炸药用量大操作笨重在般野外场地难于实现。建厂投资大，生产周期长产率低。产品需要经过破碎和整形才能达到超精细加工需要粒度和形貌。产品成本高，价格昂贵。本项目技术创新性本项目技术是中科院专家在年建立金刚石厂产业化基础上，对激波合成金刚石爆炸力学和相变动力学过程做了大量深入理论分析数值计算和实验工作，并借助计算机筛选实验参数，将每公斤炸药产量提高到克拉，大大提高了纳米聚晶金刚石生产效率和生产成本，解决了公司专利所出现众多问题。本项目技术从以下几个方面进行了改进和创新年以来，中国科学院专家对爆炸力学和相变动力学全过程做了深入理论分析，编制了专门计算软件，通过大量计算和野外实验筛选出了工艺参数最佳组合，对技术方案和工艺流程做了重大改进和更新。目前军用高能炸药爆压不足以使石墨相变，所以需通过增压技术产生左右压力，才能使占石墨总量型石墨相变。欲使型石墨相变，通常用掺金属粉办法提高压力。在公司专利中金属粉甚至掺到试样总重，能转变金刚石石墨只剩了。即使型石墨参与了相变，每公斤炸药产出也不足克拉。高达以上金属需用化学方法除去，不仅增加了成本也带来环保沉重压力。本项目增压装臵，可在少掺或不掺金属粉情况下也可使型石墨相变，使每公斤炸药产出克拉以上，从而大大降低了成本。本项目爆炸装臵操作方便安全。爆炸场地建设投资少。爆炸工序周期短，可以连续作业，为规模化生产创造了条件。用公司方法生产纳米聚晶金刚石为砾石状，粒度在微米量级，用于超精细加工时需经过破碎和整形两道工序才能使用见图和表。本项目生产金刚石微粉自然呈类球状见图，能胜任最苛刻硅片超精细加工要求。其粒度主要分布在亚微米量级，粒度恰与目前半导体超精细加工要求相吻合，因而无需经过破碎和浑圆化处理，可以直接进入分级和悬浮工序。本项目技术与专利对比见下表。表本技术与美国杜邦公司专利对比次用炸药量公斤爆炸工序周期每公斤炸药得金刚石克拉粒度形貌成本售价克拉专利数天小于微米为主，需破碎砾石状，需整形高美元本项目技术小于分钟亚微米为主，无需破碎类球状，无需整形低成本元人民币项目承担单位在实施本项目中优势第章项目成熟度技术可靠性中科院力学所和物理所于年在国内首先联合开展了爆炸合成金刚石实验研究。七十年代初，国内先后有多家开展了此项工作，但由于缺乏改进和持续发展能力而先后停止。中科院力学所多位科学家坚持研究，完成了批颇具特色成果，发表后获得国内外同行好评。年力学所专家为有关公司创建了中国第家规模化生产爆炸合成金刚石厂。每公斤炸药金刚石产量约为克拉，年产能力为万克拉，其产品直接供应给军方。近年来中国科学院力学所专家，对合成纳米聚晶金刚石技术方案和工艺流程做了重大改进和发展，形成了本项目技术成果。日本公司采用我们类球状聚晶金刚石和国际驰名品牌公司聚晶金刚石研磨铁氧体时，对磨削效率和平整度进行了比较。试件原始表面划痕深度均。年内达到年产万克拉规模。其中第年度与环保项目生产安全生产安全标准火工品使用资格审批火工品使用与保管项目环保噪声废液和废气第章结论与展望第章项目概述项目名称纳米聚晶金刚石安全高效生产技术项目背景金刚石是世界上最坚硬物质，它有两种形态，种是单晶金刚石，它具有无可比拟硬度，但性脆不耐冲击另种是聚晶金刚石，其外表呈灰黑色，被称作，天然是种名贵聚晶金刚石，各向同性，质地非常致密坚韧，冲击韧性可达到单晶金刚石倍，工业使用价值极高。但聚晶金刚石蕴藏在地下数百公里岩体里，只有火山喷发时才被带出地表，并且储量少发现困难，价值昂贵，不能满足生产需要。由于以半导体工业为基础微电子产业迅速发展，自年代以来美国公司就看到了硅片精加工中所蕴涵巨大商机和挑战，积极开展了静压法单晶金刚石在硅片加工应用方面研究。但单晶金刚石沿解理面脆断形成锋利刃口不可避免会划伤工件表面，而硅材料微电子性能对表面轻度损伤又极端敏感。在这种背景下逐渐发展了另种硅片加工工艺，即化学腐蚀抛光法。这工艺对于小尺寸硅片发挥了良好作用，现已成为硅片加工主流工艺。由于化学腐蚀抛光法无法保证硅片整体平整度，随着硅片尺寸越来越大，精度要求越来越高，这种工艺已不能满足需要，这就为在硅片超精细加工中使用纳米聚晶金刚石微粉提供了契机。由纳米聚晶金刚石微粉制成磨具或研磨剂，可用于各种坚硬材料制品精细加工和抛光，与单晶金刚石微粉相比，其加工效率高表面光洁度高，显示了优异性能。用纳米聚晶金刚石加工芯片在计算机领域以及传统支柱产业如汽车航空工业中有着广泛应用前景。爆炸合成聚晶金刚石已有多年历史，但规模并不大。这是由于其本身存在些未能克服缺点，主要表现为每公斤炸药产量不高操作不够简便，难以规模化。为了改善这种供不应求局面，中国科学院爆炸力学专家经过长期理论和时间研究对技术方案和工艺流程做了重大改进和更新，使纳米聚晶金刚石得以产业化生产。项目内容本项目引入中科院成熟技术，利用山西省丰富石墨资源，建成年产万克拉纳米聚晶金刚石生产高新技术企业。项目建成并达产后，企业将成为国内最大纳米聚晶金刚石生产企业。为我国芯片太阳能光伏机床刀具等产业发展奠定基础。项目产品特点及应用领域项目产品特点本项目生产纳米聚晶金刚石，具有独特类球状形貌，各向同性，无解理面。它既具有超常硬度，又有纳米材料高强度和高韧性。作为超精细加工磨料，它不易划伤工件表面，能满足最苛刻加工要求。在磨削过程中，随着纳米晶粒适件，通过大量计算和野外实验筛选出了工艺参数最佳组合，对技术方案和工艺流程做了重大改进和更新。目前军用高能炸药爆压不足以使石墨相变，所以需通过增压技术产生左右压力，才能使占石墨总量型石墨相变。欲使型石墨相变，通常用掺金属粉办法提高压力。在公司专利中金属粉甚至掺到试样总重，能转变金刚石石墨只剩了。即使型石墨参与了相变，每公斤炸药产出也不足克拉。高达以上金属需用化学方法除去，不仅增加了成本也带来环保沉重压力。本项目增压装臵，可在少掺或不掺金属粉情况下也可使型石墨相变，使每公斤炸药产出克拉以上，从而大大降低了成本。本项目爆炸装臵操作方便安全。爆炸场地建设投资少。爆炸工序周期短，可以连续作业，为规模化生产创造了条件。用公司方法生产纳米聚晶金刚石为砾石状，粒度在微米量级，用于超精细加工时需经过破碎和整形两道工序才能使用见图和表。本项目生产金刚石微粉自然呈类球状见图，能胜任最苛刻硅片超精细加工要求。其粒度主要分布在亚微米量级，粒度恰与目前半导体超精细加工要求相吻合，因而无需经过破碎和浑圆化处理，可以直接进入分级和悬浮工序。本项目技术与专利对比见下表。表本技术与美国杜邦公司专利对比次用炸药量公斤爆炸工序周期每公斤炸药得金刚石克拉粒度形貌成本售价克拉专利数天小于微米为主，需破碎砾石状，需整形高美元本项目技术小于分钟亚微米为主，无需破碎类球状，无需整形低成本元人民币项目承担单位在实施本项目中优势第章项目成熟度技术可靠性中科院力学所和物理所于年在国内首先联合开展了爆炸合成金刚石实验研究。七十年代初，国内先后有多家开展了此项工作，但由于缺乏改进和持续发展能力而先后停止。中科院力学所多位科学家坚持研究，完成了批颇具特色成果，发表后获得国内外同行好评。年力学所专家为有关公司创建了中国第家规模化生产爆炸合成金刚石厂。每公斤炸药金刚石产量约为克拉，年产能力为万克拉，其产品直接供应给军方。近年来中国科学院力学所专家，对合成纳米聚晶金刚石技术方案和工艺流程做了重大改进和发展，形成了本项目技术成果。日本公司采用我们类球状聚晶金刚石和国际驰名品牌公司聚晶金刚石研磨铁氧体时，对磨削效率和平整度进行了比较。试件原始表面划痕深度均。年内达到年产万克拉规模。其中第年度化处理。从世纪年代初开始，中科院力学研究所开展了长达年爆炸合成金刚石研究，掌握了以石墨为原料，在激波产生超高压万大气压高温约度下，合成纳米聚晶金刚石微粉技术。该技术由于击波作用时间极其短暂，相变以瞬时大量形成纳米尺度晶核为主，晶核生长对于新相形成贡献为辅。数以万计纳米晶通过不饱和键结合成亚微米或微米尺寸聚晶晶粒。为此中科院于年创建了中国笫家规模化生产爆炸合成金刚石厂。每公斤炸药金刚石产量约克拉，年生产能力为万克拉，产品为型聚晶金刚石微粉，自然呈固团球状，不需整形工序。存在主要问题目前国际上生产纳米聚晶金刚石技术路线主要依照公司专利。存在主要问题为炸药用量大操作笨重在般野外场地难于实现