譚素玲， 孫雙雙， 喬翠婭， 孫繼平， 李鵬旭

(1. 河南厚德鉆石科技有限公司， 河南 商丘 476200) (2. 吉林大學(xué) 超硬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 長(zhǎng)春 130012) (3. 秦皇島市雅豪新材料科技有限公司， 河北 秦皇島 066206)

目前，中國已成為全球超硬材料及制品大國，人造金剛石單晶產(chǎn)量在全球的占比超過90%[1]，中國產(chǎn)金剛石單晶無論從種類、數(shù)量、品質(zhì)等方面都可以較好地滿足國內(nèi)外市場(chǎng)需求。

隨著全球各行業(yè)自動(dòng)化水平的提高，對(duì)金剛石工具的使用效率提出了更高要求，尤其是在一些無法使用冷卻水的干切/干磨/干鉆等工程應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)高品質(zhì)金剛石的自銳性要求更高。國產(chǎn)高品級(jí)金剛石在加工過程中常表現(xiàn)出2種磨損特征：一是金剛石在經(jīng)歷反復(fù)撞擊后，呈團(tuán)塊狀破裂而快速脫落，導(dǎo)致工具鋒利度下降，壽命縮短；二是金剛石不破碎，但棱邊被磨圓，逐漸失去切削功能，導(dǎo)致金剛石工具鋒利度下降或工具失效。因此，提高金剛石自銳性是高品級(jí)金剛石的一個(gè)重要發(fā)展方向。

金剛石的自銳性主要取決于金剛石的合成質(zhì)量與結(jié)晶特性，而金剛石的合成質(zhì)量與觸媒粉末的成分種類、成分比例、雜質(zhì)含量、粉末粒度、形貌結(jié)構(gòu)等相關(guān)。為此，業(yè)界科研人員開展了諸多觸媒對(duì)金剛石合成影響的研究[2-10]。魏軍才等[2]研究表明: 粒度細(xì)、氧含量低、鎳含量適中的觸媒可提高金剛石的合成品質(zhì)，特別是可獲得沖擊強(qiáng)度(TI)、熱沖擊強(qiáng)度(TTI)差值較小的高品級(jí)金剛石。同時(shí)，金剛石的自銳性與晶體原子密排(111)面的層疊狀生長(zhǎng)過程密切相關(guān)。如何通過調(diào)整金剛石合成過程中的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)因素來調(diào)控金剛石的合成質(zhì)量與自銳性，是合成高品級(jí)自銳金剛石的重要內(nèi)容。

目前，行業(yè)廣泛采用的觸媒是水霧化法制備的74 μm FeNi30合金粉。受工藝方法限制，觸媒粉的粒度偏粗，雜質(zhì)種類多、含量偏高，不利于合成高品級(jí)自銳金剛石。為此，本研究通過設(shè)計(jì)新型鐵基觸媒成分，采用更先進(jìn)的水-氣聯(lián)合霧化工藝，制備出細(xì)顆粒的高品質(zhì)觸媒粉末；同時(shí)，調(diào)整金剛石合成工藝，成功地合成出高品級(jí)自銳金剛石，并在超硬材料制品中推廣應(yīng)用。

1 試驗(yàn)條件及過程

總體試驗(yàn)過程為：觸媒設(shè)計(jì)制備→金剛石合成與檢測(cè)→沖擊破碎金剛石的微觀分析→金剛石的工程應(yīng)用檢驗(yàn)。

1.1 新型觸媒組分設(shè)計(jì)

新型觸媒主要成分確定為Fe-Ni-Co-Mn，采用正交試驗(yàn)法來優(yōu)化觸媒組分。觸媒組分正交試驗(yàn)因素-水平表如表1所示，設(shè)計(jì)的9組觸媒組分正交試驗(yàn)如表2所示。最終采用的配方是在考慮金剛石合成工藝因素后，對(duì)此正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整而確定的，并采用水-氣聯(lián)合霧化工藝進(jìn)行生產(chǎn)。

表1 觸媒組分正交試驗(yàn)因素-水平表

表2 觸媒組分正交試驗(yàn)方案

1.2 觸媒檢測(cè)分析

采用O-3000型測(cè)氧儀、BT-9300ST激光粒度儀、Plasma1000型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、VEGA3 SBH型掃描電鏡(SEM)、掃描電鏡能譜分析(EDS)分別對(duì)常規(guī)觸媒FeNi30及新型觸媒的氧含量、粒度、成分、微觀形貌和表面雜質(zhì)進(jìn)行測(cè)試分析。

1.3 金剛石合成過程及分析

2種觸媒分別與高純石墨混合制備規(guī)格為φ55 mm×44 mm的金剛石合成柱，在D-800型六面頂壓機(jī)上進(jìn)行金剛石合成試驗(yàn)，優(yōu)化工藝參數(shù)，最后分別對(duì)2種觸媒合成的金剛石的磁化率、TI、TTI等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。

1.4 金剛石微觀分析

使用光學(xué)顯微鏡分別觀察用觸媒FeNi30及新觸媒合成的金剛石的顏色、透明度、晶型、內(nèi)部缺陷、TTI試驗(yàn)后的篩上料/篩下料；進(jìn)行SEM觀察及EDS分析，從微觀結(jié)構(gòu)上考察2種觸媒對(duì)金剛石合成品質(zhì)的影響。

1.5 金剛石表面處理及制品應(yīng)用

首先對(duì)合成金剛石進(jìn)行常規(guī)凈化處理；然后采用活性熔鹽凈化法處理，使金剛石顆粒表面雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.005%，在去除雜質(zhì)的同時(shí)活化金剛石表面。采用活化處理后的金剛石40/45(HD9880)制備φ180 mm干切水泥鋸片和花崗巖繩鋸，分析評(píng)測(cè)金剛石工具的工程應(yīng)用效果。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 新觸媒設(shè)計(jì)理論依據(jù)及2種觸媒對(duì)比分析

金剛石的自銳性源自呈臺(tái)階狀(層巖狀)的微破碎刃口，主要取決于其合成生長(zhǎng)過程中原子密排(111)面的層疊生長(zhǎng)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)，與熔融觸媒在金剛石生長(zhǎng)面的包膜——“金剛石薄膜”的狀態(tài)密切相關(guān)。為使金剛石穩(wěn)定生長(zhǎng)，薄膜在合成過程中需保持2點(diǎn)不變：(1)在金剛石長(zhǎng)大過程中，其厚度保持不變；(2)在薄膜聚集時(shí)，其物理化學(xué)性質(zhì)不變。任何一點(diǎn)變化，都會(huì)引起金剛石生長(zhǎng)區(qū)域壓力差Δp和溫度差Δθ的不穩(wěn)定，影響或破壞金剛石的生長(zhǎng)，特別是“金剛石薄膜”的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，都會(huì)使金剛石中產(chǎn)生很多諸如空位、雜質(zhì)替換、氣泡、位錯(cuò)、裂隙、固/氣態(tài)包裹等缺陷。因此，保持金剛石合成過程中觸媒熔體薄膜的穩(wěn)定性是合成高品質(zhì)金剛石的關(guān)鍵，而熔體薄膜的質(zhì)量則主要取決于觸媒粉末的成分設(shè)計(jì)與制備質(zhì)量。

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的新型觸媒成分為Fe-Ni-Co-Mn,并添加微量稀土元素。 該觸媒以Fe-Ni為主元素，輔以少量的Co，并添加微量Mn+RE，其中RE為稀土元素。Co的加入可改善金剛石的合成品質(zhì)。添加Mn，主要是利用其在高溫下與氧親和力強(qiáng)的特點(diǎn)，作為觸媒熔液脫氧劑使用。加入稀土元素作為觸媒熔液的內(nèi)部除氧劑，凈化粉末顆粒表面，改善觸媒表面活性；尤其是殘留稀土氧化物進(jìn)入觸媒熔體時(shí)，可以對(duì)其他種類的氧化物進(jìn)行復(fù)合分散，降低氧化物的偏聚，改善金剛石生長(zhǎng)表面的金屬包膜。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，最終確定觸媒組分為：68%Fe、30%Ni、1.5%Co、余量(Mn+RE)。

采用水-氣聯(lián)合霧化工藝生產(chǎn)純凈度較高的細(xì)顆粒觸媒，并與常規(guī)觸媒FeNi30進(jìn)行比較，2種觸媒性能指標(biāo)和雜質(zhì)成分分析結(jié)果分別見表3、表4。

表3 新型觸媒與常規(guī)觸媒FeNi30的性能指標(biāo)

表4 新型觸媒與常規(guī)觸媒FeNi30的雜質(zhì)成分分析

從表4可看出：新型觸媒中S、P、Mo、Al、Cu、Cr等雜質(zhì)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.106%，小于0.200%的設(shè)定目標(biāo)。

2.2 常規(guī)水霧化及水-氣聯(lián)合霧化觸媒對(duì)比分析

采用常規(guī)的水霧化工藝生產(chǎn)74 μm 觸媒FeNi30時(shí)，水壓力為55～70 MPa；粉末粒度較粗，激光粒度d50值為22～35 μm；成品合格率為65%～70%；每批次均產(chǎn)生30%左右的回爐料；回爐料需要進(jìn)入后續(xù)批次的循環(huán)生產(chǎn)，這將導(dǎo)致霧化原粉的氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，為0.400%～0.700%。

常規(guī)水霧化觸媒FeNi30表面氧化物的2種典型形態(tài)如圖1所示。當(dāng)觸媒原粉的氧含量較高時(shí)，粉末的球狀比例較高，松裝密度大幅度提高(3.6～4.3 g/cm3)，表面雜質(zhì)以Fe、Ni、Co的氧化物為主，并夾雜S、P等的氧化物。圖1a為表面雜質(zhì)殼層呈褶皺狀的氧化皮SEM形貌，這種結(jié)構(gòu)形態(tài)的觸媒不利于與石墨混合均勻，影響金剛石的合成質(zhì)量。圖1b為金屬粉末表面的氧化物斑塊SEM形貌。

(a) 金屬粉末表面的褶皺氧化皮SEM形貌SEM morphology of the wrinkled oxide skin on metal powder surface(b) 金屬粉末表面的氧化物斑塊SEM形貌SEM morphology of the patchy oxides on metal powder surface圖1 常規(guī)水霧化觸媒FeNi30表面氧化物的2種典型形態(tài)Fig. 1 Two typical morphology of oxides on the surface of FeNi30 catalyst powder produced by conventional water atomization process

圖2為觸媒FeNi30表面氧化物斑塊的EDS分析結(jié)果，圖3為還原后的觸媒FeNi30粉末。由圖2可知：這種氧化物斑塊主要是由Si、Mn的復(fù)合氧化物組成，無法通過還原去除(圖3)。換言之，這種雜質(zhì)會(huì)始終存在于觸媒粉末中，影響合成過程中金剛石的品質(zhì)。

圖2 觸媒FeNi30表面氧化物斑塊的EDS分析Fig. 2 EDS analysis of the patchy oxides on the surface of catalyst particles

為了克服常規(guī)觸媒FeNi30的缺點(diǎn)，本試驗(yàn)采用水-氣聯(lián)合霧化工藝生產(chǎn)粒徑≤38 μm的新型觸媒，要求激光粒度d50為15 μm，松裝密度2.8～3.2 g/cm3，霧化原粉氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.6%，還原后的氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.3%。水-氣聯(lián)合霧化的介質(zhì)是高壓水和高純氮?dú)?。由于高純氮?dú)獾谋Ｗo(hù)作用強(qiáng)，金屬粉末顆粒氧化程度大幅度降低，極大地改善了觸媒原粉質(zhì)量。新型觸媒粉末的特點(diǎn)是：氧含量低、粒度細(xì)、粉末形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、松裝密度低。水-氣聯(lián)合霧化生產(chǎn)的新型觸媒粉末如圖4所示。圖4中新型觸媒表面較為潔凈、不存在氧化物斑塊，可避免常規(guī)觸媒FeNi30的缺點(diǎn)，為自銳金剛石合成提供保障：增大了觸媒與石墨的接觸面積，提高了混料均勻性；新型觸媒粉末中雜質(zhì)分布均勻，可改善金剛石生長(zhǎng)的包膜質(zhì)量，提高金剛石合成品質(zhì)。

2.3 2種觸媒合成金剛石效果分析

2.3.1 2種觸媒合成金剛石的TI/TTI及磁化率

表5為水霧化觸媒FeNi30及水-氣聯(lián)合霧化新觸媒合成金剛石的TI、TTI及磁化率。由表5可知：新觸媒合成金剛石的TTI增大，TI與TTI的差值小于5%，磁化率降低。TTI值增大可提高金剛石在干切工況下的自銳性。

表5 用2種觸媒合成的金剛石的TI、TTI及磁化率數(shù)值對(duì)比

*：磁化率K(×10-5SI)

2.3.2 常規(guī)觸媒FeNi30合成金剛石形貌及成分分析

對(duì)常規(guī)觸媒FeNi30合成的金剛石40/45(HD9980)進(jìn)行沖擊強(qiáng)度(TI)、熱沖擊強(qiáng)度(TTI)檢測(cè)。用302 μm篩網(wǎng)將TTI試驗(yàn)后的篩上物及篩下物分別置于光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行觀察分析，圖5為觸媒FeNi30合成的金剛石經(jīng)TTI試驗(yàn)后在光學(xué)顯微鏡下的形貌。

從圖5a中可以看出：金剛石晶體內(nèi)有氣泡、夾雜及黑色包裹體等缺陷；圖5b的破碎斷面中存在較多大面積的黑色雜質(zhì)，這些雜質(zhì)所在晶面成為破斷強(qiáng)度較低的優(yōu)先斷裂帶，使破碎金剛石大都呈不規(guī)則的碎塊狀，也有部分金剛石破斷面呈臺(tái)階狀。

圖6為觸媒FeNi30合成金剛石的TTI試驗(yàn)樣品SEM形貌及EDS分析取樣區(qū)域，圖7為金剛石破斷臺(tái)階區(qū)域的EDS選區(qū)，用來分析斷面夾雜物的成分組成及分布形態(tài)。圖7的1、2、3選區(qū)分別為圖6中最上面的臺(tái)階邊緣處、上下2個(gè)錯(cuò)落臺(tái)階垂直相接部位的凹陷處、下部臺(tái)階面。

圖8～圖10分別是與上述各選區(qū)對(duì)應(yīng)的EDS譜線及成分。從圖8～圖10的EDS分析結(jié)果得知：結(jié)晶質(zhì)量好的上部平滑臺(tái)階面(選區(qū)1)中的雜質(zhì)僅有少量Si；連接上下臺(tái)階的垂直階梯凹陷處(選區(qū)2)出現(xiàn)了多種雜質(zhì)，有O、Na、Si、S、Cl、Ti、Fe等；而與垂直階梯相連的下部臺(tái)階面(選區(qū)3)上的雜質(zhì)則有O、Si、Ti、Fe等。

由圖8～圖10可得出臺(tái)階面間雜質(zhì)的分布特點(diǎn)：正常結(jié)晶的臺(tái)階面雜質(zhì)含量較少，臺(tái)面平整光滑，晶體強(qiáng)度高；后結(jié)晶生長(zhǎng)區(qū)，雜質(zhì)濃度起伏增大的臺(tái)面上逐漸出現(xiàn)雜質(zhì)偏聚；而上下相鄰臺(tái)階面的垂直結(jié)合部位，則出現(xiàn)明顯的雜質(zhì)富集偏聚，晶體強(qiáng)度低。因而，減少包膜雜質(zhì)含量并促使其均勻分布，有利于改善金剛石層疊狀臺(tái)階的生長(zhǎng)質(zhì)量。

金剛石單晶生長(zhǎng)前期的臺(tái)階來源以二維晶核為主，后期則以位錯(cuò)為主。自金屬包膜中脫溶析出碳原子擴(kuò)散到達(dá)金剛石表面，在生長(zhǎng)臺(tái)階的前端被吸附，會(huì)在金剛石晶體表面形成大量的位錯(cuò)，從而克服形成二維晶核所需的較高的過飽和度和能量勢(shì)壘，呈以位錯(cuò)為主導(dǎo)機(jī)制的層狀堆疊生長(zhǎng)[10]。

金剛石生長(zhǎng)面附近始終存在碳原子、熔媒原子或雜質(zhì)氧化物的周期性濃度變化，其程度會(huì)影響金剛石層狀堆疊的厚度。若金剛石薄膜較為純凈，且在金剛石生長(zhǎng)過程中不受到破壞，金剛石便可穩(wěn)定生長(zhǎng)；隨著金剛石不斷生長(zhǎng)，生長(zhǎng)界面外側(cè)熔媒中的雜質(zhì)濃度變化達(dá)到一定程度后，金剛石薄膜的厚度及物化性質(zhì)會(huì)逐漸發(fā)生變化，從而引發(fā)新的層錯(cuò)堆疊生長(zhǎng)。這些相互平行的堆疊層間存在位錯(cuò)、空位、雜質(zhì)等缺陷，弱化了層面間的結(jié)合力，當(dāng)金剛石單晶在工作中反復(fù)受到與(111)面平行或成一定角度的沖擊力時(shí)，堆疊層間的結(jié)合面會(huì)逐漸開裂剝離，在斷裂處出現(xiàn)臺(tái)階狀或?qū)訋r狀階梯棱邊，形成金剛石的微破碎刃口，提高了金剛石的鋒利度。

2.3.3 新觸媒粉合成金剛石的形貌及成分分析

采用新觸媒，通過強(qiáng)化熔煉時(shí)的鋼液脫氧除雜而減少總體雜質(zhì)含量，再通過稀土氧化物對(duì)易黏滯偏聚的SiO2、MnO2等顆粒團(tuán)的稀釋，來穩(wěn)定“金剛石薄膜”；以合成腔體中“金剛石薄膜”保持物化性質(zhì)穩(wěn)定所需的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)條件為主線，通過反復(fù)摸索合成工藝條件，合成出穩(wěn)定性較好的二維層狀生長(zhǎng)的高品級(jí)金剛石。

圖11為新觸媒合成的金剛石40/45經(jīng)TTI試驗(yàn)后在光學(xué)顯微鏡下的形貌。圖11a顯示：金剛石的顏色及透明度明顯改善，單晶內(nèi)的包裹體等缺陷數(shù)量明顯減少。圖11b顯示：金剛石的破碎解理面上的包裹夾雜物明顯減少，呈臺(tái)階狀破碎的金剛石比例增加。

圖12為新觸媒合成的金剛石沖擊破碎后的層狀臺(tái)階SEM形貌，圖13為TTI試驗(yàn)后金剛石臺(tái)階面的EDS選區(qū)及成分。由圖13可知：金剛石破斷解理面上的雜質(zhì)種類顯著減少，在所選區(qū)域(選區(qū)1和2)內(nèi)只有Si出現(xiàn)；整體的破斷臺(tái)階解理面較為平坦，上下相鄰臺(tái)階間的垂直階梯面的棱邊平直、尖銳，金剛石自銳性明顯改善。

圖14為TTI試驗(yàn)后金剛石臺(tái)階外緣EDS選區(qū)及成分。臺(tái)階面上的細(xì)小團(tuán)塊狀雜質(zhì)成分包含O、Si、Fe、Cu，這是因?yàn)樵诮饎偸Y(jié)晶生長(zhǎng)的過程中，生長(zhǎng)面上的液態(tài)金屬包膜中的雜質(zhì)會(huì)隨著生長(zhǎng)面的推移而被逐漸推送至生長(zhǎng)面的最外側(cè)邊緣區(qū)域。這些位于金剛石表面的雜質(zhì)可經(jīng)活性熔鹽處理后去除，然后在金剛石表面留下一些微觀蜂窩孔，對(duì)金剛石表面起活化作用。

從金剛石沖擊破碎解理面的SEM形貌及EDS成分分析來看：相對(duì)規(guī)整、光滑、潔凈的層巖狀解理面上的雜質(zhì)組分較少，解理面上只有Si、O雜質(zhì)元素存在，金剛石強(qiáng)度基本不受影響；當(dāng)金剛石解理面上的雜質(zhì)元素種類增多，特別是O含量增多時(shí)，解理面上的團(tuán)塊狀氧化物數(shù)量增多且呈聚集態(tài)分布，會(huì)降低金剛石強(qiáng)度。

采用新型觸媒并配以適配的金剛石合成工藝(以生產(chǎn)主粒度代號(hào)35/40的金剛石為例，一次暫停壓力p1取52 MPa，二次暫停壓力p2取65 MPa，終壓p取78 MPa，總加熱時(shí)間t取45 min)，滿足其所需的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)條件，金剛石層間結(jié)晶生長(zhǎng)質(zhì)量得到改善，合成金剛石整體質(zhì)量提升。

2.4 新觸媒合成金剛石的工程應(yīng)用效果

采用新型觸媒合成的金剛石40/45(HD9880)制備φ180 mm干切水泥鋸片。圖15為鋸片胎體對(duì)金剛石的潤(rùn)濕/包鑲狀態(tài)，圖16為鋸片工作面上金剛石的出刃狀態(tài)。由圖15和圖16可以看出：金剛石把持力較好，同時(shí)出刃較高。

試驗(yàn)表明：干切水泥鋸片鋒利度好，在切割過程中始終保持連續(xù)、平穩(wěn)的切割狀態(tài)；特別是在切割高標(biāo)號(hào)水泥制品時(shí)，鋸片持續(xù)、平穩(wěn)、快速的切割性能更為突出。如切割25 mm厚的C35水泥預(yù)制板時(shí)，新觸媒合成金剛石制備的鋸片干切速度0.91～0.95 m/min，較同類產(chǎn)品的干切速度0.70～0.79 m/min提高15%以上，亦即鋒利度提高15%以上。

采用活性熔鹽對(duì)新觸媒合成的40/45金剛石(HD9880型)進(jìn)行潔凈化處理，使其外部雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.005%，以增強(qiáng)其表面活性。用此金剛石制備花崗巖繩鋸，圖17為繩鋸串珠胎體對(duì)金剛石的包鑲把持狀態(tài)SEM形貌，顯示胎體對(duì)金剛石的包鑲較為緊密；圖18為胎體中的金剛石脫落坑內(nèi)壁狀態(tài)SEM形貌，顯示金屬結(jié)合劑對(duì)金剛石的潤(rùn)濕性很好，脫落坑內(nèi)壁呈光滑的鏡面狀態(tài)，金剛石的層狀臺(tái)階紋路清晰可辨。

以新觸媒合成的金剛石制備繩鋸，并用其切割紅色硬質(zhì)花崗巖，發(fā)現(xiàn)平均切割速度可達(dá)8.5 m2/h，較同類金剛石繩鋸的速度7.2 m2/h提高了18%，亦即鋒利度提高了18%；使用壽命可達(dá)700～730 m2，較以往610～630 m2提高了11%以上，且整個(gè)切割過程連續(xù)、平穩(wěn)。

3 結(jié)論

采用水-氣聯(lián)合霧化生產(chǎn)的新型觸媒，可以顯著改善高溫高壓合成金剛石時(shí)生長(zhǎng)界面的熔媒包膜質(zhì)量及層狀結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)質(zhì)量，提高金剛石的自銳能力。

(1)優(yōu)化設(shè)計(jì)新觸媒組分，最終確定觸媒組分為：68%Fe、30%Ni、1.5%Co、余量(Mn+RE)；并采用水-氣聯(lián)合霧化工藝生產(chǎn)高純度(純度≥99.8%)的觸媒粉。

(2)通過添加微量稀土元素，可對(duì)其他雜質(zhì)氧化物進(jìn)行復(fù)合“稀釋”，改變雜質(zhì)相在觸媒熔體中的分布形態(tài)，減少雜質(zhì)在“金剛石薄膜”中的偏聚，提高“金剛石薄膜”的穩(wěn)定性，改善金剛石合成品質(zhì)，使金剛石的TTI值由76%～78%提高至81%～82%，并減小了TI與TTI間的差值(<5%)。

(3)將細(xì)顆粒水-氣聯(lián)合霧化新觸媒粉末的松裝密度控制在3.2 g/cm3以下，提高其復(fù)雜形狀粉末的比例，可提高其與石墨的混料均勻性，改善金剛石的合成品質(zhì)。

(4)通過創(chuàng)造有利于金剛石二維層狀生長(zhǎng)的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)條件，并借助于“金剛石薄膜”內(nèi)外側(cè)的雜質(zhì)濃度變化作用，促進(jìn)金剛石的層狀生長(zhǎng)，使金剛石在工作時(shí)具有階梯狀微破碎刃口，提高金剛石的鋒利度。

(5)采用活性熔鹽處理技術(shù)，去除金剛石表面雜質(zhì)，改善金剛石表面活性，提高金屬結(jié)合劑對(duì)金剛石的浸潤(rùn)性與冶金結(jié)合能力，可有效提高胎體對(duì)金剛石的把持力，改善金剛石工具的綜合應(yīng)用性能。

(6)用新型觸媒合成金剛石制備的水泥鋸片、繩鋸，與同類型金剛石工具相比，其鋒利度均提高15%以上，且其連續(xù)工作平穩(wěn)性顯著提高。