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本发明公开了一种低压下基于石墨制备金刚石的方法，该方法结合第一性原理理论计算和实验研究，通过将过渡族金属沉积到石墨表面，实现了低压下石墨向金刚石的转变；本发明具有条件温和、成本低廉的优势，并且对设备要求较低、工艺简单、易于操作，得到的过渡金属终止的金刚石具有半导体性质，为金刚石电子器件应用提供新材料。

本发明涉及一种超高硬度纳米孪晶氮化硼块体材料及其制备方法。具体地，本发明公开了一种含高密度孪晶的纳米晶立方氮化硼块体材料及其合成方法，以纳米球形氮化硼(圆葱头结构)颗粒(优选地，粒径为5‑70nm)为原料，通过高温高压合成了纳米孪晶氮化硼块体。所获的纳米孪晶氮化硼块的体积为1‑2000mm3；维氏硬度为60‑120GPa；晶粒尺寸为5‑100nm。本发明与现有技术相比，所获得的纳米孪晶氮化硼块具有远高于普通立方氮化硼单晶体的硬度(普通立方氮化硼单晶的硬度仅为49GPa左右)，其最高的维氏硬度达到120GPa，与金刚石单晶的硬度相当。纳米孪晶氮化硼块在高速切削和精密与超精密加工等机械加工领域、磨料磨具和拉丝模及特种光学器件等领域具有广阔的应用前景。

本发明涉及金刚石复相材料及其制备方法。本发明以洋葱碳为原料，通过高温高压的合成方法制备出一种包含3C、2H、4H、6H、8H、10H、9R、15R、21R多种类型金刚石相的新型金刚石复相块材。在块材的晶粒内可以发现2H、3C、4H、6H、8H、9R、10H、15R、21R中的两种或两种以上类型的金刚石相，其中3C型金刚石具有超细纳米孪晶组织结构，孪晶宽度1‑15nm。本发明所公开的金刚石复相块材内部晶粒尺寸为2‑80nm，其维氏硬度为150‑260GPa，断裂韧性为12‑30MPa·m1/2。这种金刚石复相块材在精密与超精密加工领域、拉丝模、磨料磨具及特种光学元件等领域具有广阔的应用。

本发明涉及一种超高硬度纳米孪晶金刚石块体材料及其制备方法。具体地，本发明公开了一种含高密度孪晶的纳米晶金刚石块体材料及其合成方法，以无金刚石核的纳米球形碳(洋葱结构碳，以下简称无核洋葱碳)颗粒(优选地，粒径为5-70nm)为原料，通过高温高压合成了纳米孪晶金刚石块体。所得到的纳米孪晶金刚石块的体积为1-2000mm3；维氏硬度为155-350GPa；努普硬度为140-240GPa；孪晶宽度为1-15nm。本发明与现有技术相比，所获得的纳米孪晶金刚石块体具有远高于金刚石单晶体和超硬多晶金刚石的硬度(金刚石单晶的维氏硬度仅为100GPa左右，超硬多晶金刚石的最高努普硬度为140GPa)，其最高的维氏硬度达到350GPa、最高的努普硬度达到240GPa。纳米孪晶金刚石块体在地质钻探、高速切削和精密与超精密加工等机械加工领域、磨料磨具和拉丝模及特种光学器件等领域具有广阔的应用前景。

本发明公开了工业压力下合成无粘结剂聚晶氮化硼块材的方法及其应用，属于聚晶氮化硼合成领域，方法主要包括将cBN、hBN、oBN、pBN中的任意一种或任意几种粉末混合进行提纯、真空加热预处理后预制成柱状坯体，再在高温和工业压力下处理得到聚晶氮化硼块材；应用主要在于加工制备成切削刀具，实现对铁基材料以及硬质合金(WC)等高硬难加工材料的切削加工。本发明大幅降低合成压力，适合工业化生产。

本发明提供了一种硼掺杂纳米聚晶金刚石及其制备方法，属于复合材料技术领域。本发明碳纳米葱或无定形碳为碳源，以晶体硼(B)或非晶硼(B)为硼源(作为杂质元素)，采用高温高压(10～22GPa/1600～2150℃)烧结方法制备硼掺杂纳米聚晶金刚石，通过掺杂硼引入的空穴在金刚石中形成受主能级，吸附价带中的电子形成自由电子，从而可以改善纳米聚晶金刚石的电学性能；而且，本发明以B作为传压介质和晶核，降低了碳源的烧结压力和烧结温度，提高了碳源的转换率，所制备的硼掺杂纳米聚晶金刚石兼具聚晶金刚石硬度高和化学惰性强的优点，同时具有良好的电学性能，弥补了现有聚晶金刚石电学性能差的缺点。

本发明提供一种高熵合金结合的WC硬质合金基体金刚石复合片及其制备方法，其特征在于，所述金刚石复合片由硬质合金基体和金刚石层构成，所述硬质合金基体由高熵合金和WC组成，其中，高熵合金的质量分数为10wt.％，WC的质量分数为90wt.％。本发明提供的复合片，高温稳定性较好，硬度和断裂韧性相较于传统金刚石复合片材料有较大优势，可以克服Co资源短缺，解决Co对金刚石复合片的负面影响。

本申请涉及一种纳米晶碳化硅超硬块材及其制备方法。该纳米晶碳化硅超硬块材的平均晶粒尺寸小于100nm，维氏硬度等于或高于40GPa。该制备方法包括以下步骤：A)预处理：称取一定质量的碳化硅纳米粉，酸洗处理，水稀释至接近中性后取出烘干；B)预压成型：将A)预处理后的原料进行预压，得到预压坯体；C)烧结：对步骤B)得到的预压坯体进行高温高压烧结；D)出料：对步骤C)中的高温高压烧结设备进行降温卸压，取出烧结后的碳化硅块体，进行任选的后处理，获得了纳米晶碳化硅超硬块材。

本发明公开了一种兼具断裂韧性和硬度的B6O‑金刚石复合材料及其制备方法，以B6O和炭黑纳米粉体为原料，在高压和高温下合成烧结良好的B6O‑金刚石复合材料。炭黑在高压高温条件下转化为金刚石纳米颗粒，同时形成高强度B6O‑金刚石共格界面。超细B6O和金刚石纳米颗粒与高强度B6O‑金刚石共格界面协同构建了优异的复合材料力学性能。B6O‑金刚石复合材料的硬度(43GPa)与聚晶金刚石PCD(40～60GPa)相当，而断裂韧性(7.6MPa·m1/2)比之前合成的多晶B6O陶瓷(1.7～3.1MPa·m1/2)和B6O基复合材料(3～4MPa·m1/2)提高了数倍。通过断裂行为分析表明，B6O‑金刚石复合材料的增韧机制主要为纳米孪晶增韧、裂纹偏转和裂纹桥接。

本发明公开了一种水热合成碳球制备聚晶金刚石微米球的方法，属于材料制备领域。该方法是以0.1‐0.2mol/L的葡萄糖溶液为原料，利用水热法在200℃烘箱中恒温24小时合成碳微米球；制备的碳微米球分散到球磨得到的氯化钠超细粉体中形成的混合物为原料，装入模具压制成型，脱模后装入氧化镁埚中，与传压介质氧化镁、铼管炉、铬酸镧圈、氧化铝柱组成组装块，放入烘箱120℃恒温3‐4小时；取出组装块置于高温高压装置中，在超高压下，高温反应，得到聚晶金刚石微米球。本发明制备聚晶金刚石微米球不添加任何催化剂，获得的金刚石微米球大小均匀，块体致密，维氏硬度达到60‐80GPa。