人造金刚石作为天然金刚石的替代品,是一种用途广泛的超硬材料。以铁镍金属粉末作为触媒、高纯石墨作为碳源,在高温高压下合成金刚石,是目前工业化生产金刚石的主要方法。因此,加强触媒材料的研究,优化改进铁镍触媒配方,对提升合成金刚石的品质具有重要意义。铁和镍等金属可以在一定温度压强下与一氧化碳反应生成羰基化合物,然后经过热分解处理,可以得到了纯度高、粒度细、活性大的粉末。这种经过加羰、去羰处理的粉末称作羰基粉末。本文以高温高压合成金刚石的溶剂理论为指导,以羰基铁粉、羰基镍粉为新型触媒材料,替代了传统水雾化触媒,利用六面顶压机,在高温高压下合成出优质的金刚石。主要研究内容和结果如下:对羰基铁粉和羰基镍粉制备触媒的混合工艺进行了对比试验,结果表明将二者混合均匀所需要的工艺时间是6小时。对混合均匀的铁镍触媒与石墨的混合工艺进行了对比试验,结果表明铁镍触媒和石墨混合90分钟达到最佳状态。通过调整羰基铁粉和羰基镍粉配比的实验,三种方案合成出的金刚石单产基本一致,峰值粒度都是40/45。随着羰基镍粉含量的增加,金刚石的静压强度和冲击韧性明显提高。考虑触媒的成本因素,确定了触媒中羰基铁粉与羰基镍粉最佳比例是为7:3。通过调整触媒和石墨比例的实验,三种实验方案合成的金刚石粒度都集中在40/45,生长稳定一致。随着触媒比例的增加,35/40粒度金刚石比例有所减少。当羰基触媒与石墨比例是3:7时,合成金刚石的效果最好,合成金刚石的单产、静压强度和冲击韧性均更为优异。综合实验合成结果,按照7:3的比例使用羰基铁粉和羰基镍粉制备新型羰基铁镍触媒,并进一步部将其与石墨按照3:7的比例制成芯柱,能够合成出优质的金刚石单晶颗粒。金刚石颜色透度好,晶形规则,表面缺陷和内部杂质少,单块产量可以达到223ct,静压强度达到434.14N,TI可达83.3%,TTI达到81.8%,二者差值仅为1.5%,稳定性能好。按照同样配比和工艺,用羰基铁镍粉末触媒和水雾化触媒分别进行了合成金刚石的试验,结果表明羰基铁镍粉末合成的金刚石生长均匀稳定,比使用水雾化触媒合成的金刚石的产量更高,粒度更大,静压强度和冲击韧性等性能更加优异。粒度更细,球形度更好,纯度更高的羰基铁镍粉末作为触媒可以合成出更加优异的金刚石。