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Evolution of nitrogen structure in N-doped diamond crystal after high pressure and high temperature annealing treatment

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Chinese Physics B 2014年第11期23卷 579-583页

作者：郑友进黄国锋李战厂左桂鸿 Physics Department Mudanjiang Normal College Province Key Laboratory of Superhard Materials Department of Physics and Electronic Information Engineering Chifeng University

In this paper, we have reported an investigation on the evolution of nitrogen structures in diamond crystals which contain nitrogen donor atoms in the range of 1500 ppm-1600 ppm following an annealing treatment at a high pressure of about 6.5 GPa and high temperatures of 1920 K-2120 K. The annealing treatment was found to completely transform nitrogen atoms originally arranged in a single substitutional form （C-center）, into a pair form （A-center）, indicated from infrared （IR） spectra. The photoluminescence （PL） spectra revealed that a small fraction of nitrogen atoms remained in C-center form, while some nitrogen atoms in A-center form were further transformed into N3 and H3 center structures. In addition, PL spectra have revealed the existence of two newly observed nitrogen-related structures with zero phonon lines at 611 nm and 711 nm. All these findings above are very helpful in understanding the formation mechanism of natural diamond stones of the Ia-type, which contains nitrogen atoms in an aggregated form.

关键词： IaA-type diamond crystal nitrogen aggregation H3 center N3 center

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基于有限元法确立碳化钨顶锤的破裂判据

高压物理学报 2010年第1期24卷 1-5页

作者：韩奇钢马红安李瑞张聪李战厂贾晓鹏吉林大学超硬材料国家重点实验室吉林长春130012 长春理工大学材料科学与工程学院吉林长春130012

以有限元法为理论基础,通过运行大型有限元软件,成功构建了铰链式六面顶压机配套顶锤的有限元理论模型,并确立了碳化钨顶锤的破裂判据。模拟结果表明:以小斜边末尾处为应力参考点,依据第四强度理论,能够对碳化钨顶锤的性能进行更加合理... 详细信息

以有限元法为理论基础,通过运行大型有限元软件,成功构建了铰链式六面顶压机配套顶锤的有限元理论模型,并确立了碳化钨顶锤的破裂判据。模拟结果表明:以小斜边末尾处为应力参考点,依据第四强度理论,能够对碳化钨顶锤的性能进行更加合理的数值分析。依据此判据可知:在顶锤锤面及小斜边附近,裂纹高发区分布在小斜边附近;在顶锤轴向上,裂纹高发区分布在距离顶锤锤面30 mm处。铰链式六面顶压机配套碳化钨顶锤的有限元模型以及碳化钨顶锤破裂判据的成功构建,为实现新型碳化钨顶锤的设计与研究奠定了基础,对促进实现铰链式六面顶压机腔体大型化具有现实意义。

关键词：破裂判据顶锤有限元法高压物理

以磷化铁为添加剂沿(111)面生长磷掺杂金刚石大单晶

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人工晶体学报 2022年第4期51卷 587-593页

作者：聂媛许安涛李尚升胡美华赵法卿赵桂平黄国锋李战厂周振翔王蒙召陈珈希周绪彪河南理工大学材料科学与工程学院河南省深地材料科学与技术重点实验室焦作454003 焦作师范高等专科学校焦作454000 焦作市东星炭电极有限公司焦作454150 赤峰学院内蒙古自治区高压相功能材料重点实验室赤峰024000 中材人工晶体研究院有限公司北京100018

掺杂是调控金刚石性能的一种重要手段。本文采用温度梯度法,在5.6 GPa、1312℃的条件下,选用Fe_(3)P作为磷源进行磷掺杂金刚石大单晶的合成。金刚石样品的显微光学照片表明,随着Fe_(3)P添加比例的增加,金刚石晶体的颜色逐渐变深,包裹体... 详细信息

掺杂是调控金刚石性能的一种重要手段。本文采用温度梯度法,在5.6 GPa、1312℃的条件下,选用Fe_(3)P作为磷源进行磷掺杂金刚石大单晶的合成。金刚石样品的显微光学照片表明,随着Fe_(3)P添加比例的增加,金刚石晶体的颜色逐渐变深,包裹体数量逐渐增加,晶形由板状转变为塔状直至骸晶。金刚石晶形的变化表明Fe_(3)P的添加使生长金刚石的V形区向右偏移,这是Fe_(3)P改变触媒特性的缘故。红外光谱分析表明,Fe_(3)P的添加使金刚石晶体中氮含量上升,这说明磷的进入诱使氮原子更容易进入金刚石晶格中。激光拉曼光谱测试表明,随着Fe_(3)P添加比例的增加,所合成的掺磷金刚石的拉曼峰位变化不大,其半峰全宽(FWHM)值变大,这说明磷的进入使得金刚石晶格畸变增加。XPS测试结果显示,随着Fe_(3)P添加比例的增加,金刚石晶体中磷相对碳的原子百分含量也会增加,这意味着添加Fe_(3)P所合成的金刚石晶体中有磷存在。

关键词： Fe_(3)P 掺杂 (111)面金刚石大单晶温度梯度法超硬材料

基于三维有限元法模拟分析六面顶顶锤的热应力

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物理学报 2009年第7期58卷 4812-4816页

作者：韩奇钢贾晓鹏马红安李瑞张聪李战厂田宇吉林大学超硬材料国家重点实验室长春130012 长春理工大学材料科学与工程学院长春130012

以有限元法为理论分析手段模拟分析了国产六面顶压机配套顶锤内部的温度场和热应力分布.探寻出了XKY-6×2000 MN型六面顶压机顶锤内部的温度场分布以及热应力取值.模拟结果表明加热顶锤内部温度分布不均匀,不均匀的温度分布产生了热剪... 详细信息

以有限元法为理论分析手段模拟分析了国产六面顶压机配套顶锤内部的温度场和热应力分布.探寻出了XKY-6×2000 MN型六面顶压机顶锤内部的温度场分布以及热应力取值.模拟结果表明加热顶锤内部温度分布不均匀,不均匀的温度分布产生了热剪切应力,热剪切应力峰值达到0.62 GPa,分布在41.5°小斜面上.加热顶锤内部的剪切应力值较非加热锤内部的剪切应力值高出18.0%.模拟分析结果与金刚石的高压合成实验事实相符,在理论上解释了加热顶锤使用寿命较非加热顶锤使用寿命短的原因,此项工作对于提高大顶锤使用寿命,降低生产成本有着重要的现实意义;为新型六面顶压机的研制提供了良好的设计基础.

关键词：热应力顶锤有限元法工业金刚石

基于有限元法分析宝石级金刚石的合成腔体温度场

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物理学报 2010年第3期59卷 1923-1927页

作者：韩奇钢马红安肖宏宇李瑞张聪李战厂田宇贾晓鹏吉林大学超硬材料国家重点实验室长春130012 长春理工大学材料科学与工程学院长春130012

以有限元法为理论分析手段模拟分析了温度梯度法合成宝石级金刚石大单晶的腔体温度场,实现了对宝石级金刚石的合成腔体内各位置温度同时测量.模拟结果表明:在宝石级金刚石合成过程中,其温度分布呈不均匀分布.腔体内高温区分布在样品(碳... 详细信息

以有限元法为理论分析手段模拟分析了温度梯度法合成宝石级金刚石大单晶的腔体温度场,实现了对宝石级金刚石的合成腔体内各位置温度同时测量.模拟结果表明:在宝石级金刚石合成过程中,其温度分布呈不均匀分布.腔体内高温区分布在样品(碳源+触媒)边缘,低温区分布在籽晶附近.样品腔内热量的传递方式和样品腔内的碳源输运方式相同,均由碳源的两侧向籽晶附近传输.籽晶附近轴向温度梯度大于径向温度梯度,导致单位时间内其轴向生长尺寸大于径向生长尺寸.宝石级金刚石腔体温度场分析的理论模型的成功构建,为新型宝石级金刚石腔体的研制提供了良好的设计基础,对促进优质宝石级金刚石的生长技术具有指导意义.

关键词：合成腔体温度场宝石级金刚石有限元法

Effects of Mg on diamond growth and properties in Fe–C system under high pressure and high temperature condition

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Chinese Physics B 2016年第8期25卷 417-420页

作者：黄国锋郑友进李战厂高强马卓史思明姜宝钢赵赫 Inor Mongolia Key Laboratory of High-pressure Phase Functional Materials Chifeng University Laboratory of Superhard Materials Mudanjiang Normal College

Diamond crystal crystallized in Fe–Mg–C system with Archimedes buoyancy as a driving force is established under high pressure and high temperature conditions. The experimental results indicate that the addition of the Mg element results in the nitrogen concentration increasing from 87 ppm to 271 ppm in the diamond structure. The occurrence of the {100}plane reveals that the surface character is remarkably changed due to the addition of Mg. Micro-Raman spectra indicate that the half width of full maximum is in a range of 3.01 cm^-1–3.26 cm^-1, implying an extremely good quality of diamond specimens in crystallization.

关键词： high pressure and high temperature Archimedes buoyancy process diamond crystal Mg metal

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新课改下高师物理教法实验课程的构建与实践

赤峰学院学报（自然科学版） 2014年第24期30卷 260-262页

作者：黄国锋白洪波尹辑文李战厂赤峰学院物理与电子信息工程学院内蒙古赤峰024000

本文在分析了中学全面实行新课改背景下高师物理教法实验课程重新构建的必要性的基础上,从课程设置、课程内容、教学方式、评价机制四个方面对新课改背景下高师物理教法实验课程的构建与实践进行了详细阐述.

关键词：新课改教学法实验构建实践

新教改下ANSYS软件在大学物理实验教学中的应用与实践

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赤峰学院学报（自然科学版） 2015年第11期31卷 19-20页

作者：李战厂黄国锋白洪波尹辑文赤峰学院物理与电子信息工程学院内蒙古赤峰024000

ANSYS有限元分析软件可用来求解大学物理实验中的温度场、电场、电磁场等物理问题.用ansys软件在大学物理实验教学中进行仿真实验教学,为实验开辟一条途径,它与普通实验相比具有真实性、交互性、形象性和直观性等几个特色.ANSYS软件拥... 详细信息

ANSYS有限元分析软件可用来求解大学物理实验中的温度场、电场、电磁场等物理问题.用ansys软件在大学物理实验教学中进行仿真实验教学,为实验开辟一条途径,它与普通实验相比具有真实性、交互性、形象性和直观性等几个特色.ANSYS软件拥有强大的运算分析能力,能分析实验过程中的数量关系,然后用直观的曲线、图形及视频等多样形式将实验结果表现出来.ANSYS软件实现大学物理中物理场的可视化设计,不仅有利于学生掌握理论知识,还对学生适应社会需求,提高自身的能力和素质有着重要的意义.

关键词：新教改 ANSYS 大学物理实验

基于有限元法模拟分析宝石级金刚石合成腔体内对流扩散场

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赤峰学院学报（自然科学版） 2015年第13期31卷 9-11页

作者：李战厂黄国锋白洪波尹辑文赤峰学院物理与电子信息工程学院内蒙古赤峰024000

本文利用有限元热-电-流-固多物理场耦合法,模拟分析了宝石级金刚石腔体内对流扩散场.模拟结果表明,腔体内对流扩散完整过程可分为溶解——析出——获得动力——再溶解四个过程.在碳素对流扩散场内,对流扩散呈不均匀分布,在绝缘管与碳... 详细信息

本文利用有限元热-电-流-固多物理场耦合法,模拟分析了宝石级金刚石腔体内对流扩散场.模拟结果表明,腔体内对流扩散完整过程可分为溶解——析出——获得动力——再溶解四个过程.在碳素对流扩散场内,对流扩散呈不均匀分布,在绝缘管与碳源边缘接触附近的区域,碳素的扩散能力强.在晶体生长区域,碳素在此区域扩散能力非常弱,且越靠近碳源边缘,碳素扩散能力越强.根据模拟结果预测:碳源经过合成一段时间后,剩余形状将变成中间厚边缘薄的凸球面状.该预测结果与合成实验结果吻合.宝石级金刚石的对流扩散场的理论分析模型的成功构建,对促进我国优质宝石级金刚石的合成和腔体优化设计具有指导意义.

关键词：金刚石对流扩散场有限元合成腔体