摘要 我国人工合成金刚石已走过50个春秋。家母郭永存、家父李植华在这个领域滚打了五十载。我大学毕业后也在这个领域从事研究和制造工作。在家母家父的引领下,我的堂哥堂姐、表哥表姐、表侄以及关...
我国人工合成金刚石已走过50个春秋。家母郭永存、家父李植华在这个领域滚打了五十载。我大学毕业后也在这个领域从事研究和制造工作。在家母家父的引领下,我的堂哥堂姐、表哥表姐、表侄以及关联的亲戚有一百多人从事金刚石制品工作,堪称金刚石世家。像我们家这样的例子,在超硬材料行业上可以说是数不胜数。在此,我想通过家母家父和我的经历,从侧面佐证我国人工合成金刚石发展的辉煌历史。金刚石晶体,由于光怪陆离,美丽夺目,硬度极大,从远古就引起人们极大的注目,当时主要用来做装饰品。
金刚石这种极其稀有的矿物,研究家们根据古老的神话推测,大概在公元前3000年就在印度发现了。不过,无论如何,在公元前五世纪以前它就为古希腊人所得知,这是毫无疑义的。我们可以认为金刚石是由印度传入希腊的。目前,在大不列颠博物馆里还收藏着一尊希腊人制作的青铜小雕像,它的眼睛就是两颗未加工的金刚石。
金刚石具有硬度高、比热低、导热性好、机械强度高、抗腐蚀性能强、以及高温稳定性和半导体性能等等,因而在工业上得到了广泛的应用。
然而就目前所知,天然存在的金刚石矿源却远远不能满足现代工业需求。尽管英国《每日邮报》2012年9月17日报道,俄罗斯公布了一个20世纪70年代发现的金刚石矿,该矿位于西伯利亚东部地区的一个直径超过100公里的陨石坑内,储量估计超过万亿克拉,能满足全球宝石市场3000年的需求。不管真伪如何,到目前为止,我们国家尚未发现大型天然金刚石矿,是一个天然金刚石资源匮乏的国家。为了满足我国工业发展的需要,我们仍然要大力发展人工合成金刚石,要牢牢掌握和扩大这种再生技术,才不受制于人。
1797年,英国化学家坦南特(S.Tennant)将金刚石放入充满氧气的密封的金质箱中,使其燃烧,并鉴定出箱中所获得的是二氧化碳气体。众所周知,这种气体是由碳和氧化合而成的,当金刚石燃烧时,在密封容器中除了金刚石和氧气外,别无它物。由此可得出结论,金刚石是纯碳。为了验证这一结论,坦南特测量了被他们所收集的气体的重量。正好,它的重量与燃烧的金刚石的重量完全一致。
在十八世纪的后期,终于确定了金刚石是由一个化学元素---碳构成的,即是碳的同素异形体。由此可见,金刚石这种罕见的矿物竟然和普通的物质---几乎全部由碳构成的煤成为一个家族了。
人们很早以前就开始了研究人工合成金刚石的方法,终因多种条件限制而未能实现。直到1955年,美国通用电器研究实验室发表文章,声称在高温高压下,通过大大加快反应速率的熔融金属的方法将石墨变成金刚石,首次人工合成出了金刚石。
我国人工合成金刚石虽然起步晚,比美国、瑞典晚几年,但我们发展快、后劲足,使国际同行刮目相看。
家母家父毕业于中南矿冶学院。20世纪60年代初分配到郑州磨料磨具磨削研究所工作。从此他们双双步入了材料科学最前沿的学科之一超硬材料研制和应用的殿堂。期间,家母家父任技术员、工程师、课题负责人。1979年家父被任命为第六研究室副主任。家母郭永存参与了煤田地质金刚石钻头、Φ300mm以上中大直径金刚石圆锯片、光学冷加工用金刚石精磨片等项目的研制工作,获得巨大的成功。家父李植华参与了第一批人造金刚石的分选提纯工作、金刚石研磨能力的研究、同时参与了人造金刚石用金属触媒的研制工作、也参与了金刚石聚晶复合片研制(因工作调动,只做了阶段性的工作)。期间,推出了Ni70Mn30、Ni70Mn25Co5合成金刚石用触媒材料,它提高了金刚石产量、粗粒度比和品质,这种成份的材料,当时,在行业上得到了广泛的应用。在超硬材料发展历程中起过积极作用和贡献。并同张广云先生一起,在《物理》杂志上发表了数篇论文,同时提出了人工合成金刚石的生长机理---溶剂说。根据第一机械工业部机床工具工业局要求,以家母郭永存、家父李植华为主,卢飞雄先生部分参与,编写了一本46万字的《金刚石制造》,一九八三年由机械工业部机床工具工业局印刷发行。同样以家母、家父为主,张广云先生参与编著的23万字的《金刚石的人工合成与应用》一九八四年九月由科学出版社出版发行。
前辈说,我国人工合成金刚石列项是1960年,当时课题代号为“121”。由郑州磨料磨具磨削研究、合肥通用机械研究所和中国地质科学研究院共同承担。郑州磨料磨具磨削研究所负责工艺技术,合肥通用机械研究所负责装备制造,北京地质科学研究院负责测量,联合攻关,共同实施这个重大的、有前瞻性的课题项目。
该联合试验组在200吨级的两面顶压机上,历尽三年的试验,于1963年12月6日终于获取了金刚石,正式宣布研究成功。这项重大成果,应由郑州磨料磨具磨削研究所、合肥通用机械研究所和北京地质科学研究院三家共享。在此基础上,由郑州磨料磨具磨削研究所负责,济南铸锻所、上海材料所参加,在DS-023 3600/6×600吨铰式液压机上进行中间试验,并正式转入工业性生产。在超硬材料事业上,济南铸锻所和上海材料所同样做出了杰出贡献。
郑州磨料磨具磨削研究所组织负责“121”课题实施的是陆报仁(所长)、司振桐(副所长)、孟庆辉(科研办公室主任)、钱惟圭(总工程师)。
“121”课题工艺技术负责人:于鸿昌。
工艺技术参与人:王光祖、卢飞雄、余征民、李进保等。
提纯分选,分析鉴定参与人:刘智熔、裴增全、汪华荣、刘金昌、王玉良、孙满国、李水来、李植华。
特别要指出的是列项前和试验进程中的情报资料的搜集,指导试验的走向,杨祠中、焦魁一、功不可没。
当时,国家经济基础不好,技术落后,装备制造业更不如人意。尽管如此,经过我们广大工程技术人员、我们的工人师傅的共同努力,制造出了我国首台满足人工合成金刚石工艺条件的超高压高温两面顶装置,并于1963年人工合成出中国版的第一颗人造金刚石。接着制造出了首台六面顶压机。后来很多工艺技术试验是在六面顶压机上完成的。据家父讲,遗憾的是,人工合成出中国第一颗人造金刚石的首台功勋两面顶压机没有保留下来,可能被作为废旧物资处理了,真是太可惜了,因为它是中国人造金刚石发展历史的见证。幸好的是,首台六面顶压机总算是得以保存下来了,真是不幸中的万幸。
我们的第一颗(也是第一批)人工合成出来的金刚石,家父说不是现在大家看到的那种有棱有角、晶莹剔透、光彩夺目、人见人爱的完整晶体。说得不好听,它是一小堆黑乎乎的大杂烩,而且极细(拿现在的观点来讲是纳米级),肉眼是看不到的,就是在1000倍显微镜下也无法辨认。但无论如何,我们认为这些样品中确实有金刚石。通过理论计算,相变压力测量,合成棒加热功率大小的温度换算,金刚石合成棒确实处于石墨转变成金刚石的超高压高温区,这是深信无疑的。当时,如何确认有金刚石,又如何分离出来,也成了一大难题。在刘智熔、裴增金先生带领下,汪华荣、刘金昌、王玉良、孙满国、李植华一组人,经化学处理,除去大部分叶腊石、石墨、触媒金属,再经过二碘甲烷重液分离,总算得到部分非常珍贵的精品。经汪华荣先生制样,在德拜X-光机上进行衍射,胶片上出现的很强的谱线环,与天然金刚石谱线环完全吻合。这才证明,我们合成出了金刚石。
最有意思的是,1964年初,陆根仁带领孟庆辉、钱惟圭、于鸿昌、刘智熔、汪华荣等到一机部汇报郑州磨料磨具磨削研究所首次成功合成出金刚石工作进展时,你们知道,他们带去了什么?带去一个小试样瓶和一组X-光胶片。试样瓶中装的的就是上述处理和分选后的灰黑灰黑的东西,陆根仁对着领导说,我们人工合成出了金刚石,金刚石就在这瓶子里,但肉眼看不到,证据就是这些X-光谱线。
我国是天然金刚石资源匮乏的国家。当时要用金刚石做样品进行相关试验,哪怕是一丁点也要申请、打报告逐级审批,直到机械工业部,然后到国库中南物资站领取。可见金刚石是多么稀缺。自从郑州磨料磨具磨削研究所批量生产人造金刚石后,这个戒律就自然取消了。只要有钱就可以到郑州磨料磨具磨削研究所来买,无需申请、打报告和逐级审批。现在高品级粗颗粒金刚石每克拉才几角钱,最多也不过1元钱左右。你知道当时的人造金刚石的价格是多少吗?现在告诉你:一型料(RVD级)每克拉都卖上30余元。当时,由于郑州磨料磨具磨削研究所独家生产,除了外销外,由于是稀缺物资,多余的国家收购,进入国库。当时三磨所可谓富甲一方。科研经费、建实验工厂、盖职工宿舍、买小汽车的款,都是自筹的。并成为国内科研单位的典范。
家母家父经常提起,为了完成课题任务和项目推广试验,他们经常出差在外。到达目的地,有时连旅馆(招待所)都找不到,只好下榻在浴池(晚十二点以后)。工作条件是艰苦的。家母在广西榕县做金刚石钻头试验时,与钻井师傅们住在少数民族的高脚屋里。恰逢冬天,山风肆虐,实在是太冷了。每到晚上大家围着房东的吊壶火坑周围取暖。楼下是牲口,楼上是生活间,烟雾缭绕,满屋熏得黑呼呼的。更担心的是卫生条件。当时家母在湖南涟源做金刚石钻头试验,因为钻探是野外作业,也是住在农民家里。农民下地回家,在地里摘的菜放在粪桶里担回家。村前一个大水圹,家家户户都在那里洗衣洗菜洗粪桶。尽管心里嘀咕,但转眼一想,农民兄弟祖祖辈辈这么生活着,钻井工人师傅们也在这里吃住,也就坦然了。更激励自己要努力工作,在超硬材料领域做出贡献,用自己点滴成果和全国人民一道改变这个贫穷落后的面貌。
家母家父双双都有外出试验和推广工作。有时一人没有按时回家,另一人又要出发,我和姐姐的安置就成了问题。经常放在同事家,由同事照料。有一次家父出差在长沙未回,家母又接到任务要到湖南涟源做煤田地质金刚石钻头试验,无奈,采取一个折中的办法,家母带着我坐车南下,在长沙转车时,把我交给家父,再由家父带回郑州。他们也提到在完成《金刚石的人工合成与应用》这本书编著时,当时由于住房面积小,为了不影响我们的休息和学习,他们白天上班时努力查阅资料、做实验、搞分析整理;晚上每当夜深人静时,他们搬一张小方桌,一个小板凳,在厨房进行写作。更有意思的是,当他们接到出版社寄来的校样时,白天上班有科研任务,无暇校对。这些校样工作都安排在晚上来做,为了赶进度,星期天家母家父带上草席和食物,把我和姐姐领进公园,我们在玩耍,他二老,一个念着校样,一个看着原稿,一字一句,一个个标点符号,一张张图表,一组组数据,孜孜不倦的反复核对。他们满腔热血都浇灌在超硬材料事业上。我之所以啰嗦这些琐事,就是想从一个小事,从一个侧面透视出超硬材料战线上老一辈科技工作者的精神风貌,那就是—钻石精神。我们现在有数万人---钻石人,恰似长江水,后浪推前浪。冲锋在前,忘我工作,无私奉献,留下了许许多多可歌可泣的轶事,也正是这些钻石人夜以继日的探索、精心设计、严格工艺,一丝不苟的数据处理,反复试验,综合分析、瞄准新目标,不断的变革创新,一步一步的发展,才铸就了超硬材料今天的辉煌。
“121”课题完成之后,郑州磨料磨具磨削研究所不失时机、审时度势,再接再厉,从三个方面入手:1.继续提高金刚石合成装备吨位、增大合成棒腔体、以及自动化程度和可操作性能;2.继续完善金刚石合成工艺,提高金刚石品级、单产、粗粒度比;3.扩大金刚石使用范围,以及情报、标准诸多领域展开了全方位的研究攻关工作。先后完成了很多重大的科研课题。
家母家父告诫我们,千万不要忘记在超硬材料各个领域做过杰出贡献的前辈。他们是:
大吨位超高压高温装备、宝石级金刚石生长:邵德厚、徐向闻、王光祖、李进保、卢鸿雁、余征民、李裕民、孔令春、任永顺。
聚晶金刚石:于鸿昌、翟中庆、杨震、冯金章、王朝栋、谭素珍。
立方氮化硼:卢飞雄、余志超。
金属—合金触媒:张广云、吴建中、李植华。
高强度金刚石:闫聚武、黄祥芬。
碳素:王松顺。
高温高压顶锤:赵云良。
金刚石复合片:赵云良(李植华、杨明军做过前期阶段性工作)。
叶腊石传压介质:王传礼、闫聚武。
金刚石分选(化学处理、电解、分类分级):载德林。
金刚石青铜砂轮:温继善、潘飞。
金刚石树脂砂轮:华增河、华仲克、李承玉。
金刚石煤田地质钻头和中大型石材切割锯片:郭永存、程春先。
光学冷加工金刚石精磨片:郭永存、潘飞。
光学冷加工金刚石树脂超精片:林锦文。
电镀金刚石砂轮:毛细珠、李一平。
金刚石微粉、研磨膏:阮兴国。
石材抛光金刚石浇注磨块:邓碧岳。
金刚石表面镀衣:杨代礼。
超硬材料磨具的磨削工艺及磨削理论研究:李昌泽、严文浩、王文经、雷力生、刘甫生、杨葆华、苏玉华、吴肇莹、张春娴。
金刚石行业标准制定:黄祥芬、张长伍。
情报资料搜索和整理:杨祠中、焦魁一、李孝宽、张世珍、苏先智、魏凤舞。
不要忘记“121”课题协力单位和个人:合肥通用机械研究所(胡思良)、中国地质科学研究院(姚裕成)。
当然,我们更不能忘记其它科研界、教育界参与人:中国科学院物理所沈主同研究员,特别提示的是家母郭永存、家父李植华在科学出版社出版的《金刚石人工合成与应用》一书,在定稿前科学出版社先期委托沈主同研究员审稿。吉林大学的芶清泉教授、邹广田、曾琴教授。郑州工业大学王秦生教授。郑州第二砂轮厂教育处李处长。
早期,现在仍然活跃在超硬材料战线上并做出特定贡献的前辈有李根潜、方啸虎、李开嵩、张振球、李惠、陈启武、刘树祯、柳文明、陶知耻、石荣、卢炳秀、缪树良、尹循亮、王海容、杨天慧、欧测恩、李达明、戚立昌、林增栋……
感谢协助家母家父完成课题任务和推广使用单位和个人。他们是:湖南莱阳煤田地质勘探队、涟源煤田地质勘探队、山东济南花岗岩厂、青岛大理石厂、青岛光学仪器厂、沈阳光学仪器仪表研究所、南京钟表元件厂、江南光学仪器厂、南京仪表机械厂、南京电影机械厂、北京有色金属研究院、沈阳铜加工厂、上海有色金属加工厂(田奇盛)、武汉钢铁厂粉末分厂(王学鼎)、桂林冶金地质研究所(李根潜、李开嵩、方啸虎)、湖南冶金地质研究所(张振球)、核工业部233厂(李惠)、核工业部232厂(柳文明)、株洲硬质合金厂、长沙矿冶研究院(陈启武、刘树祯)、北京地矿所(陶知耻)、自贡东新电碳厂(缪树良、王海容、尹循亮)、西安煤炭研究所(石荣)、宝鸡冶金勘探公司(卢炳秀)、哈尔滨砂轮厂等。
改革开放春风由中国南海边,向祖国内地吹来,温暖滋润着中华大地,也温暖滋润着中华儿女。
在这个春潮中,家母家父迎着锐意改革的浪潮,告别了中原大地,告别了亲爱的养育过自己,为之战斗并拼搏过的,终身难以忘怀的超硬材料源发地----郑州磨料磨具磨削研究所,举家南下。
家父李植华同张广云、王克俭、宋殿杰、黄祥、罗宏森、张仲福、潘良利用港资,一九八四年办起了深圳特区首家人造金刚石厂----深圳恒兴金刚石厂。期间,家父任副总工程师、副厂长、总工程师、厂长。邀请了国内一批专才。产品涉及金刚石合成、金刚石聚晶、金刚石青铜砂轮、金刚石树脂砂轮、大中小金刚石切割锯片、冶金煤田石油金刚石钻头、光学冷加工用精磨片和超精片、电铸砂轮及切割工具、金刚石微粉与研磨膏等各个领域。当时在国内具有一定的影响力,为深圳特区做出了应有的贡献。
一九八八年家母创办了深圳市永存金刚石工具有限公司,我大学毕业后,也就积极参与,开始了钻石人生。由于家母家父年事已高,我接掌了公司,继续在超硬材料应用领域扬帆前进。
我们公司重点是制备光学冷加工用金刚石制品。主要用于陶瓷、宝石、玻璃、石材、半导体行业中的切割、铣磨、精磨和超精磨,涉及灯饰产品、装饰产品、眼镜片、照相机显微镜镜头、手表玻璃、手机玻璃、视窗玻璃、汽车玻璃、石材加工业、陶瓷洁具及其它陶瓷产品等的加工工具。
家父是江西鄱阳人,深圳恒兴金刚石厂创办初期,先后从老家直接或间接招募了一批优秀青年来深圳从事金刚石及金刚石制品诸多专业的研究和制作工作。数年后他们眼界开阔了,见世面长知识了,学到了很多营销和生产技能。
由于港资、台资以及日韩等外资企业大量涌入我国沿海地区,加工制造业非常发达,工厂像雨后春笋般的在各地拔地而起。在深圳恒兴金刚石厂受过专业学习、熏陶和锤炼的有志青年,在当代经济特别活跃的环境中,创业欲望非常强烈和高涨。他们一个个走出去,自筹资金或合资,利用自己学习掌握的一技之长,在广西、广东、福建、浙江、江西、山东等地,创办了一个个金刚石工具加工厂。除了金刚石、立方氮化硼人工合成和复合片制造外,金刚石制品行业几乎全进驻。主要产品有金刚石圆锯片刀头,金刚石青铜、陶瓷、树脂结合砂轮,金刚石电镀工具,金刚石钻头和穿孔器,金刚石精磨片和超精磨片。除了内销外,还有部分出口。
他们的营销特点和模式是把工厂设在外地(靠近使用单位),赚取的钱汇回到自己的居住地,造福桑梓。他们除了买高档汽车,盖豪华住宅和进行再投资再发展外,他们不忘故土,不忘乡亲,不断捐资给村府和乡府,用来盖学校和敬老院、修马路、修沟渠、架电线、搞绿化,积极参加家乡社会主义新农村建设。
以珠湖乡为中心,辐射到临近乡镇,据不完全统计,从事超硬材料制品行业工作的有数千人,散落在外省的制造厂有100余家,若加上辅助材料厂和经纪人就有200余家,年产值达20多亿元。
特别值得一提的是,珠湖乡有个羊园村,有160户人家,金刚石制品厂有35家,周边村民都尊称“老板村”、“金刚石第一村”。这个村涌现出了不少优秀企业主和专才,他们是李水堤、李新堤、李玗堤、李朝阳、李朝辉、李亮、李平、李长春、李一丁、李小燕、李翰、李浩、李涛、李楠、李艳、李开明、李鹏、李爱斌、李开权、李金宝、李新民、李新田、李海峰、李国爱、李立毛、龚俊、李忠民、李红星、李为民等。
特别是李水堤、李新堤、李朝辉,他们的厂年产值均在亿元以上。当然对于整个金刚石行业来讲,确实只是冰山一角,它算不上什么,但对于个人来讲,却展现了人生的价值和美好梦想。
鄱阳县人民政府,高瞻远瞩,在本县东北地界田畈街开辟了一个工业园,出台多项优惠政策,邀请在外创业办厂的业主回家乡创业,卓有成效。现在有部分业主在园区内购地盖厂房、办公楼和宿舍,买地一买就是上百亩。而且有的业主开始把自己的厂或部分车间迁到园区内。开始了凤回巢,为家乡发展做贡献。假以时日,这里将是一个灯火通明、机声隆隆、人头攒涌、欣欣向上、一片繁荣的超硬材料制品工业园区。
家母家父也经常谈到,我国超硬材料发展,有独自的特点,主要有三个方面。
一是,超高压高温装备和工艺制定。国外比如美国、瑞典、爱尔兰和芬兰,它们合成金刚石和金刚石二次聚合的聚晶(当然包括立方氮化硼)都是在两面顶压机上来完成的。我国采用的都是铰式六面顶压机。尽管在可操作性上增加一些可变因素,但它是可以克服的。实践证明就是如此。铰式六面顶压机最大特点是便于大型化,易于提高吨位、增大金刚石合成腔体,为优质增产提供了有力保证。
二是,从金刚石研制成功(包括立方氮化硼)到金刚石产品全面推广使用,我国实施的是一种群体行动。这种技术不是垄断在某个人或某个集团手中,而是两者兼顾并存。只要有缘都可参与进来,才造就了今天的发展局面。
高踞超硬材料霸主地位的中南钻石股份有限公司,在我走访销售处李国忠处长时得知,公司带头人李玉顺、贾攀先生经多年奋斗发展,现有员工4000多人,执掌着3100台压机,2012年生产出17亿多克拉金刚石,其中有20%出口,他们的规模和业绩是何等的骄艳,在超硬材料发展历史长河中开创了新篇章,世界上无与伦比。
当然,我们还想到,与其并驾齐驱的河南黄河旋风股份有限公司、三门峡金渠集团、郑州华晶金刚石有限公司、河南四方达超硬材料股份有限公司……都是当今超硬材料佼佼者。
河南豫东,邵增明先生,年仅三十出头,胆识过人,在其父邵大勇鼎力支持下,首期投资2亿多元,购置缸径Φ700㎜铰式六面顶超高压高温压机100余台。两年内办起了一家中等规模的超硬材料加工厂---河南力量新材料公司。
河北石家庄是全国金刚石工具制造基地之一,大小企业有100多家,年产值10亿元以上。堪称中国锯片之乡---江苏镇江,金刚石锯片年产6000多万片,是亚洲最大的金刚石、钻头生产基地。泉州拥有大大小小100多家金刚石工具生产企业,产值也在10多亿元。据了解,湖北鄂州金刚石刀具产业从业人员过万人,大小企业700余家,金刚石刀具产品占全国60%以上的市场份额。
中国超硬材料事业的发展,它是大中小结合,众多人参加的过程。不说是全民运动,但可以说是群体参与。
文中记录的人和事,有的是家母家父讲的,有的是我亲眼所见和亲耳所闻,都是发生在周边实实在在的事。若有精力,能把五十年超硬材料发展历程中为超硬材料事业探索、拼搏、进取、战斗过的轰轰烈烈的人和事全记录下来那该有多好呀!那将是一幅多么璀璨壮丽的画卷,就像我们从事的事业---金刚石事业---钻石般的画卷。尽管如此,在这个事业中不管曾经为之战斗过的前辈们,抑或是仍在战斗中的新秀们,你们都有过一页钻石般的人生。我们会记着你们,我们的后代同样会记着你们,你们的功绩将永远刻记在超硬材料发展史的丰碑上。
三是,金刚石人工生长机理。也就是说石墨是如何转变成金刚石的。国外说法很多,国内也是如此。据家父讲,当时学术界还是很活跃的。有着百花齐放、百家争鸣的氛围。我也关注这方面论文和论述以及相关动态。但现在好像是谈论得很少。石墨是如何变成金刚石的,国内主要有两大观点。其一,在超高压高温下石墨晶格发生扭曲,直接成为金刚石晶格而变成金刚石,即固相转变说。当时吉林大学芶清泉教授就持这一观点。其二,在超高压高温下,构造了一个金刚石成核和生长的温床,石墨晶体结构中的碳原子在熔融的金属(或合金)原子(或原子团)筛的作用下将其原子键被折断和打散,以自由、单个碳原子形式在温床中的晶种上在金刚石键能作用下以金刚石晶体结构沉积,并以螺旋方式瞬间快速生长,即溶剂说。家父和张广云先生均持这种观点。
它的有力证据有三,首先,人工生长的金刚石,在显微镜下观察,在其表面你可以看到螺纹生长线;第二,人
工生长宝石级金刚石(通常指的是重量在一克拉以上,尺寸在5毫米以上的完整晶体),需要在恒压恒温条件下保持几十个小时。这说明有一个溶解和沉积的长时间过程。第三,气相、液相外延生长金刚石薄片或金刚石块,也是碳的化合物,在其分子链条被打断后,在设定的理想环境中,以碳的单个原子形式在晶种上长时间慢慢沉积长大而成。尽管争论激烈,但气氛很佳。
中国超硬材料发展过程,大致分为三个阶段。
第一阶段,属于从无到有,基本上是在二十世纪六十年代,1960年人工合成金刚石列项研究,1963年完成。期间,立方氮化硼也相继研制成功。
第二阶段,属于初级发展阶段,基本上是在二十世界70、80年代。这段时间的特点是:金刚石和立方氮化硼生产厂多且分散,全国近100家,单单深圳地区就有9家;超高压高温装备吨位低,一般都是3600(6*600)吨、同时各厂家规模也小,装机容量也少,基本上是3、5台机或7、8台机,10台机以上的厂都很少;工艺技术不先进,产能低。金刚石品级低、粗粒度比也不高,一般是RVD级和部分MBD级,金刚石颗粒基本上是45/50以下。而金刚石工具制造业也是刚刚起步,触角已开始伸向相关领域。
第三阶段,属于跨越式大发展阶段,基本上是二十世纪90年代到本世纪初。在这个时期,是集约式的发展,相关软硬要素,都得到大大提升。大浪淘沙,进入90年代,那些规模小、机台少、产能低下的金刚石厂纷纷关闭了。取而代之的是那些大公司、大集团。比如中南钻石股份有限公司,就是在这个时期冉冉升起的明星。它拥有超硬材料制造设备3100余台、从业人数有4000多人。还有其它公司集团,如华晶公司装备拥有量2000余台、黄河旋风1900余台、三门峡金渠近300台、力量新材料公司在100台以上。超高压高温装备,缸径(活塞直径)达Φ850㎜、单缸压力为6200KN、六缸总压力达372000 KN。金刚石生长腔体为Φ55㎜.单次产量在260克拉左右。这是超硬材料发展历程中史无前例、空前的。而金刚石制品的加工厂都基地化了和园区化了,并且应用范围更广了。
中国超硬材料事业,50年来有了长足的进步和发展。据不完全统计,2012年度加工生产金刚石、立方氮化硼、聚晶及复合片大中型企业近50家。全国拥有铰式六面顶装备有7000多台,金刚石产量120亿克拉,占世界生产总量90%以上。按区域来讲,全国可分为两大区块。第一区块,是指金刚石、立方氮化硼、聚晶及复合片加工制造,它基本上以河南省为中心,分布在长江以北。第二区块,是指金刚石、立方氮化硼、聚晶和复合片的下游产品(金刚石工具制造业),除河北石家庄外,基本分布在长江以南,主要是鄂州、丹阳、泉州等地。当然还有以鄱阳人为主的分布在沿海数省里的加工企业。
中国超硬材料生产的装备和工艺技术,现在可以堪称世界第一,产量也是世界第一,应用范围甚广,无论是民用工业还是国防工业,无论是普通行业,还是尖端技术行业都渗透其中。正因为这样,由于它的出现,加速了我国现代化建设的进程。
中华民族是一个优秀的民族。智慧、勇敢、创新的华夏子孙,什么人间奇迹都可以创造出来。今后,我们要继续加强理论研究,不断提升超高压高温装备性能和工艺技术综合水平,开拓产品应用范围,把我们的超硬材料事业推向一个更具创新的巅峰。
忆往昔峥嵘岁月,展未来前途无限。集合在超硬材料旗帜下的同仁们,伸开你们的双臂,拥抱伟大的钻石事业,在你的钻石人生中,再添上辉煌的一页吧!
作者简介:李翰,1974年生,1996年毕业于深圳大学控制与机电工程系专业。学士。现任深圳市永存金刚石工具有限公司总经理。