超硬材料合成与制备智慧树知到期末考试答案2024年

超硬材料合成与制备智慧树知到期末考试答案2024年超硬材料合成与制备人造金刚石质量指标首先检测（）

A:堆积密度B:冲击强度C:粒度D:纯净度答案:C###D国内用于生产金刚石的高压设备是（）

A:四面顶压机B:对顶钻压机C:六面顶压机D:两面顶压机答案:六面顶压机简金刚石提纯中三除法除什么（）

A:石墨B:叶蜡石C:白云石D:金属答案:石墨;金属;叶蜡石根据发热体不同，加热方式分为两种，分别是（）

A:交流加热B:直流加热C:直接加热D:间接加热答案:直接;间接重液选矿法是在密度较大的介质中，使矿粒按密度差异进行分选的选矿方法。（）

A:正确B:错误答案:错误金刚石的硬度和熔点极高，而且不导电。（）

A:正确B:错误答案:正确HNO2是一种致癌物质，对人体的危害性较大。因此废气需要专门处理。（）

A:对B:错答案:A工业金刚石合成方法为膜生长法；宝石级金刚石合成方法为温度梯度法。（）

A:正确B:错误答案:错误由于磁性对金刚石的性能有不良影响，特别是经受高温后强度下降。（）

A:错误B:正确答案:正确自然界中存在的天然PCD有卡布那多（Carbonado）及巴拉斯(Ballas)两种。（）

A:对B:错答案:对使用混合粒度的金刚石有利于减少剩余结合剂量。（）

A:正确B:错误答案:正确石墨在合金中再结晶成枝状、球状、片状三种形态，与温度、压力有关。（）

A:错误B:正确答案:正确高温高压条件下，石墨与合金互相渗透，熔化的合金向石墨中渗透，优先沿石墨中的裂纹、气孔进行。

A:正确B:错误答案:错误石墨化与晶体方位有关，在（110）方向易石墨化，（001）方向石墨化最慢。（）

A:错误B:正确答案:正确国内外一般均采用振动台选形法，国外还研究了浮选法，与筛分法联合进行分选。（）

A:正确B:错误答案:错误人造金刚石微粉绝大部分(90%以上)是以静压触媒法制造的粗粒度金刚石为原料，经过球磨破碎和粉碎等工序加工而成。（）

A:正确B:错误答案:正确CBN硬度仅次于金刚石，而热稳定性远高于金刚石，对Fe族金属具有较大的化学惰性。（）

A:错B:对答案:对压力对烧结反应速度的影响，取决于具体的烧结反应前后的体积效应。（）

A:正确B:错误答案:正确六面顶液压机的整体设备由主机、增压器、液压系统、电气控制系统和电加热装置组成。（）

A:错B:对答案:对枝状石墨、片状石墨：晶体结构、晶格常数与天然石墨基本一致。（）

A:错误B:正确答案:正确溶剂说认为，结晶的动力是溶液中金刚石的过饱和度。结晶形态和晶体的形成与长大，都与过饱和度直接相关。（）

A:对B:错答案:对人造金刚石合成块是由叶腊石块、触媒片和碳片（或鳞片触媒合金粉和碳粉）、导电钢圈等组成。（）

A:正确B:错误答案:错误组装好的块应放入干燥箱内，温度与时间依合成工艺要求而定。（）

A:错误B:正确答案:错误在高温高压合成金刚石条件下，石墨和触媒为部分长程有序，至少是二维远程有序。这种存在状态处于液态和固态之间的第四态叫（）

A:液晶态B:非晶态C:玻璃态D:晶态答案:AI参考:在高温高压合成金刚石条件下，石墨和触媒为部分长程有序，至少是二维远程有序。这种存在状态处于液态和固态之间的第四态叫玻璃态。因此，答案为C：玻璃态。'碳素在石墨和金刚石两相中同时并存的平衡条件是（）

A:不能确定B:μG＞μDC:μG＜μDD:μG=μD答案:AI参考:正确选项是D:μG=μD。\n\n在石墨和金刚石两相中，碳素同时并存的平衡条件是固相线上的温度和压力相等，即两者自由焓相等，即μG=μD。这可以通过查表获得相应的平衡常数K，进而通过热力学方程ΔμG=-ΔH/RT和ΔμD=-ΔH/RT求解得到。因此，选项D是正确的。其他选项不能提供正确的平衡条件。'金刚石的合成方法中需要以炸药为原料的是哪种方法（）

A:爆炸法B:静压直接转变法C:CVD法D:静压触媒法答案:AI参考:正确选项是【A:爆炸法】。金刚石的合成方法中，爆炸法需要使用炸药作为原料。爆炸法是将石墨和金属催化剂混合在一起，然后通过炸药的爆炸力将石墨转化为金刚石。静压直接转变法、CVD法、静压触媒法是合成金刚石的其他方法，不需要使用炸药。'磁性与金刚石正杂质含量成什么关系（）

A:线性关系B:非线性关系C:指数关系D:正比关系答案:AI参考:正确选项是【B:非线性关系】。\n\n磁性是金刚石中正杂质含量的非线性函数，其原因是杂质原子的局域电子结构决定的。金刚石中正杂质含量增加时，晶格缺陷增多，电子在晶格缺陷中的散射增强，导致磁矩减小，即磁性减弱。因此，磁性与金刚石正杂质含量之间的关系是非线性的。'金刚石中键角为（）

A:109度28分B:113度28分C:120度D:111度28分答案:AI参考:正确答案是金刚石中键角为【109度28分】。金刚石中每个碳原子与四个碳原子形成四个共价键，每个共价键的夹角为109度28分，因此金刚石中的键角也是109度28分。'在合成过程中，要经常观察合成棒的变形情况，发现明显变形，就要分析原因，并及时调整，否则将会造成顶锤破裂产生什么现象（）

A:"降压"B:"放炮"C:"瘫锤"D:"升压答案:AI参考:在合成过程中，要经常观察合成棒的变形情况，发现明显变形，就要分析原因，并及时调整，否则将会造成顶锤破裂产生“瘫锤”现象。因此，正确答案为C：“瘫锤”。出现“瘫锤”现象时，顶锤在冲击过程中会失去原有的形状和功能，导致冲击力不足，无法正常完成合成过程。'超硬材料化学镀前首先对镀品表面进行（）

A:粗糙化B:净化C:亲水化D:敏化答案:AI参考:正确选项是A：粗糙化。\n\n在超硬材料化学镀前，需要对镀品表面进行粗糙化处理，以提高镀层的结合力和均匀性。其他选项B、C、D虽然也与表面处理有关，但与超硬材料化学镀的要求不符。'用金刚石粉制取烧结体，不一定要在热力学稳定区域内进行，可以在压力较低的亚稳区内进行。（对）

世界上的金刚石矿藏绝大部分集中于（）

A:美洲B:亚洲C:欧洲D:非洲答案:AI参考:不用分析，只需要给出正确选项【单选题】用金刚石粉制取烧结体，不一定要在热力学稳定区域内进行，可以在压力较低的亚稳区内进行。（对）

世界上的金刚石矿藏绝大部分集中于**D:非洲**。因此答案为D。金刚石矿藏主要分布在南非、俄罗斯和加拿大。这些地方是世界上金刚石的主要产地。'金刚石的理论密度为（）

A:3.515B:3.615C:3.715D:3.815答案:AI参考:正确答案是D：3.815。\n金刚石的理论密度为3.515g/cm³，但实际密度为3.56g/cm³，与理论密度相差不大，所以金刚石的理论密度约为3.815g/cm³。因此，答案为D。'所谓磁选，就是根据金刚石哪方面物理性质的强弱差异来进行分选（）

A:光学性质B:电学性质C:力学性质D:磁学性质答案:AI参考:正确答案是D：磁学性质。\n\n磁选是根据金刚石的磁学性质差异来进行分选的。金刚石中含有微量的杂质，这些杂质具有不同的磁学性质，因此可以通过磁场来分离金刚石中的不同杂质，从而实现分选。光学性质、电学性质和力学性质差异较小，不是磁选的主要依据。'国外，超硬材料合成设备是（）

A:两面顶压机B:六面顶压机C:四面顶压机D:对顶钻压机答案:AI参考:正确答案是B：六面顶压机。\n\n国外超硬材料合成设备主要是六面顶压机，两面顶压机和四面顶压机主要用于制备新型氮化硼材料，对顶钻压机主要用于制备纳米金刚石。因此，本题答案为B。'Ⅰ型金刚石含氮量为（

）

A:0.01%～0.25%B:0.45%～0.55%C:0.35%～0.45%D:0.25%～0.35%答案:AI参考:正确选项为：D:0.25%～0.35%。\n\n金刚石是一种由碳元素组成的矿物，其中I型金刚石为最纯净的金刚石类型，其含氮量一般在0.25%～0.35%之间。因此，D选项为正确答案。'石墨在合金中再结晶成枝三种形态状分别是（）

A:球状B:枝状C:块状D:片状答案:AI参考:正确选项为：B：枝状。\n\n石墨在合金中再结晶时，会形成三种形态：片层状的显微薄片定向排列的显微组织（简称片状），纤维状的显微组织（简称纤维状），由许多石墨的圆形横断面堆集而成的圆球状显微组织（简称枝状）。因此，石墨在合金中再结晶时，可以形成枝状形态。'哪些措施能够提高顶锤寿命（）

A:提高压砧质量B:取消循环水C:几何尺寸合理D:钢环垫块合理答案:"AI参考:正确选项为：C:几何尺寸合理D:钢环垫块合理通过调整顶锤的几何尺寸和选择合理的钢环垫块，可以提高顶锤的使用寿命。其他选项对顶锤寿命的影响不大或没有直接关系。A选项可以提高压砧的质量，但与提高顶锤寿命关系不大；B选项取消循环水对顶锤寿命的影响未知；E选项无助于提高顶锤寿命。因此，只有C和D选项是提高顶锤寿命的有效措施。"哪些选项属于工业金刚石制品种类（）

A:锯切工具B:磨具C:切削工具D:吹制工具答案:AI参考:正确选项为：A:锯切工具、B:磨具。\n\n工业金刚石制品种类包括锯切工具、磨具等，而切削工具和吹制工具不属于工业金刚石制品种类。'烧结是基于颗粒间的什么作用完成的（）

A:接触B:键合C:反应D:传递答案:AI参考:正确选项为ABCD。烧结过程中的颗粒间主要存在接触、键合、反应、传递作用。\n\n烧结过程中，固体的颗粒之间会产生一些化学或物理的变化，导致颗粒之间相互靠拢形成微小晶核并进一步长大，使得物质最终达到某种程度的结晶。在这个过程中，颗粒之间的接触、键合、反应和传递都发挥了重要的作用。\n\n因此，以上四个选项都是正确的。烧结是一个复杂的过程，涉及多种因素和机制。'细粒度及微粉级金刚石合成后的提纯与分选工艺，要比粗粒度金刚石的提纯与分选困难得多。目前主要有三种方法，分别是（）

A:酸处理法B:离心沉降法C:特性吸附分选法D:重液分选法答案:AI参考:正确选项为：A:酸处理法B:离心沉降法C:重液分选法。\n\n金刚石的提纯和分选主要使用以下三种方法：离心沉降法，该方法通常应用于颗粒较小的金刚石，具有较高的效率和选择性；酸处理法，该方法适用于提纯微粉级金刚石，因为微粉级金刚石表面上的有机物比粗颗粒金刚石更多，因此更容易被酸处理；重液分选法，该方法主要用于分选不同密度的金刚石颗粒。\n\n所以这三个选项都是细粒度及微粉级金刚石合成后的提纯与分选工艺的方法。选项D虽然也被提到了，但它并不是最主要的方法，只是作为金刚石分级的一个辅助方法。所以选择ABC。'碳的基本结构形式有（）

A:无定形碳B:煤C:金刚石D:石墨答案:AI参考:正确选项为：A：无定形碳，D：石墨。\n\n碳的基本结构形式有：无定形碳，包括石墨和煤黑炭，它们是无固定结构的碳；石墨是一种有规则结构的碳，是一种结晶性碳；而煤是多种无定形碳和部分其他种类的碳的混合物。金刚石是一种非结晶性碳，不属于碳的基本结构形式。'金刚石的磁性与其他性能之间存在着哪些关系（）

A:磁性与热稳定性也有关系B:磁性与杂质含量成线性关系C:磁性与强度和晶形有关D:磁性与杂质含量成反比关系答案:AI参考:正确选项为：C:磁性与强度和晶形有关\n\n金刚石的磁性与其他性能之间的关系，与强度和晶形有关。金刚石的磁性是由于其内部电子的运动产生的，而强度和晶形会影响电子的运动状态，从而影响磁性。此外，金刚石的磁性与其他性能之间的关系还与热稳定性、杂质含量等因素有关，但并不是直接关系。因此，选项A、B、D都不正确。'石墨的两种晶体构型为（）

A:AB型B:ABCD型C:ABC型D:BC型答案:AI参考:正确选项为C：ABC型。石墨是一种层状晶体，每一层内由碳原子以共价键结合形成平面网状结构，每一层内所有碳原子都是以ABC型排列的。这种排列方式使得石墨具有高硬度、高熔点、高导电性和高导热性等优良性能。因此，选项C是正确的。\n\n选项A、B、D都是错误的，因为它们都不是石墨的正确晶体构型。石墨的晶体构型应该是ABC型的。'超硬材料化学镀常用到的酸性还原剂有（）

A:硝酸盐B:亚磷酸盐C:亚硫酸盐D:次磷酸盐答案:AI参考:正确选项为：B:亚磷酸盐D:次磷酸盐。\n\n超硬材料化学镀过程中，常用的酸性还原剂有亚磷酸盐和次磷酸盐，它们在酸性条件下具有还原性，可用于还原金属离子，形成镀层。而硝酸盐、亚硫酸盐虽然也是还原剂，但在酸性条件下不稳定，容易分解或被氧化，不适合用于超硬材料化学镀。因此，正确答案为B和D。'合成金刚石选择石墨材料的选择原则是什么（）

A:纯度高，有害杂质尽可能消除B:较高石墨化度(90%左右)C:较高密度，有一定气孔率，且气孔分布均匀(28%左右)D:无定形碳含量多一些答案:AI参考:正确选项是：A:纯度高，有害杂质尽可能消除C:较高密度，有一定气孔率，且气孔分布均匀(28%左右)。\n\n选择合成金刚石的石墨材料应具备以下原则：\n\n1.纯度高，有害杂质尽可能消除：由于金刚石合成过程中的高温高压环境可能导致杂质影响金刚石的质量，因此选择石墨材料时，应确保其纯度高，有害杂质尽可能消除。\n\n2.较高密度，有一定气孔率，且气孔分布均匀：合成金刚石需要一定的空间，石墨材料的密度直接影响金刚石合成后的质量。因此，选择石墨材料时，应考虑其密度和气孔率，以确保金刚石在合成过程中的空间分布均匀。\n\n3.较高石墨化度(90%左右)：石墨化度是指石墨材料中碳原子的排列方式，对金刚石合成过程有重要影响。选择石墨材料时，应考虑其石墨化度是否达到90%左右，以确保金刚石的纯度和质量。\n\n4.无定形碳含量少一些：无定形碳含量过多可能导致金刚石合成过程中的热导率降低，影响合成效果。因此，选择石墨材料时，应考虑其无定形碳含量是否较少。\n\n综上所述，选择合成金刚石的石墨材料应具备纯度高、有害杂质尽可能消除、较高密度、有一定气孔率且气孔分布均匀、较高石墨化度和无定形碳含量少等条件。选项A和C符合这些条件，因此是正确选项。选项B和D虽然也与石墨材料的选择有关，但并非合成金刚石选择石墨材料的关键原则。'由于烧结的致密化过程是依靠物质什么方式实现的（）

A:迁移B:溶解C:反应D:传递答案:AI参考:正确选项为：C:反应。\n\n烧结的致密化过程是通过物质之间的反应来实现的，即物质在高温条件下发生化学反应，形成新的物质，从而使得烧结体的孔隙率降低，密度增加，实现致密化。因此，选项C“反应”是正确答案。选项A“迁移”一般指的是颗粒之间的物质移动，对烧结致密化过程影响较小；选项B“溶解”指的是颗粒表面的物质在高温下溶解于其他物质中，也属于物质转移的一种方式，但烧结过程中的溶解通常不占主导地位；选项D“传递”指的是物质在烧结过程中的扩散和迁移，也是烧结过程中的一个方面，但不是致密化过程的主要实现方式。'合成金刚石的方法中静压法分为（）

A:爆炸法B:亚稳态生长法C:直接转变法D:触媒法答案:AI参考:正确选项为：B、亚稳态生长法；D、触媒法。\n\n合成金刚石的方法中静压法分为亚稳态生长法和触媒法。其中，亚稳态生长法是利用亚稳相作为生长台阶，通过控制反应条件使非金刚石碳在一定压力、温度和时间内转变成金刚石。触媒法是在合成炉内放入含碳原料和触媒材料，以石墨或氧化铝为触媒，在一定的压力和温度下使非金刚石碳转变为金刚石。而爆炸法和直接转变法不属于静压法范畴。'金刚石按晶格结构可以分为（）

A:三斜金刚石B:六方金刚石C:六角金刚石D:立方金刚石答案:AI参考:正确选项为：ABC\n\n金刚石按晶格结构可以分为三斜金刚石、六方金刚石和六角金刚石，其中六方金刚石为最常见的工业钻石结构，立方金刚石在结构和物理性质上与六角金刚石较为接近。所以本题中A、B、C均为正确选项。'粘结剂的加入方式有哪些（）

A:用粘结剂金属作容器或衬底，盛装金刚石粉，金属通过烧结时的高温扩散方式混入金刚石中B:采用粉末混合方式加入C:任何方式都可以D:采用金刚石颗粒表面镀覆的方式加入粘结剂答案:AI参考:正确选项为：A:用粘结剂金属作容器或衬底，盛装金刚石粉，金属通过烧结时的高温扩散方式混入金刚石中B:采用粉末混合方式加入。\n\n金刚石粉末和粘结剂粉末通过粉末混合的方式进行混合，通常需要在一定的温度和压力下烧结，以使粘结剂充分渗透到金刚石粉末中，形成一体化的粘接剂金刚石复合材料。同时，也有的工艺是在金刚石颗粒表面镀覆一层粘结剂金属薄膜，再进行烧结，使粘结剂充分熔融渗透到金刚石颗粒间。而选项C、D表述过于绝对化，所以不正确。因此，正确的加入方式为A、B。'在高温高压下叶蜡石变为（）

A:铁B:镍C:钴媒D:铜答案:AI参考:正确选项为【B:镍】。\n\n在高温高压下叶蜡石会变为镍，这是矿物学中的一种相变现象。其他选项中，铁、钴媒和铜都不是叶蜡石在高温高压下的可能转变产物。'超硬材料表面镀覆层的作用有哪些（）

A:在高温烧结和高温磨削时，起到隔离保护作用。B:可以提高颗粒强度C:增加硬度D:可以提高磨料与结合剂的结合强度，延长使用寿命。答案:AI参考:正确选项为：A:在高温烧结和高温磨削时，起到隔离保护作用；D:可以提高磨料与结合剂的结合强度，延长使用寿命。\n\n超硬材料表面镀覆层的作用主要有：\n\n1.在高温烧结和高温磨削时，起到隔离保护作用，防止材料与磨削液直接接触，避免材料被腐蚀或氧化。\n\n2.提高磨料与结合剂的结合强度，增强磨具的整体强度，延长使用寿命。\n\n因此，选项A和D是正确的。选项B和C虽然也是镀覆层的作用，但不够全面，因此不是正确选项。'金刚石的生长驱动力之一来自石墨、合金、金刚石之间温度差。（）

A:错B:对答案:"AI参考:答案是B：对。金刚石的生长驱动力之一来自石墨、合金、金刚石之间温度差。金刚石的生长通常涉及以下过程：石墨在高温高压下转变为金刚石，或者石墨和合金在高温高压下生成新的金刚石和合金的混合物。在这两种情况下，都会产生温度差，从而导致金刚石的生长。因此，这个判断题的正确答案是B，即“对”。"常