Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Хаджи В.Е. -> "Синтез минералов Том 1" -> 168

Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.

Хаджи В.Е. Синтез минералов Том 1 — М.: Недра, 1987. — 487 c.
Скачать (прямая ссылка): sintezmineralovt11987.djvu
Предыдущая << 1 .. 162 163 164 165 166 167 < 168 > 169 170 171 172 173 174 .. 212 >> Следующая


В промежуточной зоне поверхность затравок, обращенная к источнику углерода, растет без следов предварительного растворения, а противоположная (теневая по отношению к потоку углерода) растворяется (см. рис. 137), и образуется также монокристаллический графит. Интенсивность растворения затравок в этом 386 случае пропорциональна окружающей температуре и длительности цикла. При достаточно сильном растворении теневой поверхности затравок наблюдается рост нитевидных кристаллов алмаза (см. рис. 136, а). Количество «усов» может быть различным (от десятка до ста), а плотность их распределения наибольшая по следам ребер и вершин кристалла; длина «усов» достигает (3—4) • Ю-4 м при толщине (3—10) • Ю-7 м. Боковая поверхность нитевидных кристаллов часто покрыта штриховкой, характерной для граней (110) алмаза, а также имеет следы растворения "(см. рис. 136, б). Что касается наросшего на эти затравки слоя, то наибольшую его толщину имеют участки, располагавшиеся перпендикулярно к потоку углерода. Толщина нароста плавно убывает с уменьшением угла наклона растущей поверхности к потоку. При толщине нароста более 2 - 10 1 м проявляется тенденция к скелетной и блочной формам роста, образуются «паразитные» кристаллы (см. рис. 136, а).

Выявленные особенности одновременного роста и растворения затравочных*кристаллов алмаза в р, T-условиях, отвечающих области устойчивости графита {зона метастабильного роста), при наличии градиента температуры величиной до 5-Ю4 К/м можно объяснить тем, что вблизи поверхности затравки создается достаточно большое концентрационное пересыщение к алмазу (см. рис. 134, область С), а не только к графиту. При этом грань кристалла, располагавшаяся перпендикулярно к потоку и ориентированная к источнику углерода, естественно, должна расти с наибольшей скоростью, а теневая — растворяться, что и наблюдается в эксперименте. Растворение теневой поверхности затравок приводит к появлению шероховатого рельефа, выступы которых являются пассивными местами растворения и потенциально активными для роста. При достаточной высоте выступа и наличии локального градиента температуры вдоль него вершина выступа оказывается в условиях достаточного перепада температуры, чтобы расти за счет растворения своей подложки. Ясно, что скорость роста усов должна быть соизмерима со скоростью растворения затравки. Качественно это иллюстрирует рис. 136, а. В среднем скорость роста нитевидных кристаллов алмаза имеет величину порядка 3-10~7 м/с, что соответствует скорости растворения затравок. Ориентирующее воздействие подложки на нитевидный кристалл безусловно, но наблюдается также влияние условий питания уса в направлении его роста.

В торцевой, наиболее холодной части реакционного объема (зона роста) затравочные кристаллы имеют всесторонний нарост (см. рис. 137, в), как правило, со следами слабого предварительного растворения. Выделения монокристаллического графита здесь незначительны. В отдельных экспериментах при давлении 4 ГПа в зоне роста параллельно с ростом затравок отмечено также образование отдельных спонтанных кристаллов алмаза размером, который соответствовал величине нароста на затравках. На рис. 138 (кривая 1) показана зависимость макси-25* 387 мальной скорости роста затравок от их расстояния до нагревателя. Наблюдаемое снижение скорости роста затравок, располагающихся в более холодной, торцевой зоне реакционного объема, где градиент температуры сравнительно невелик (5-109— IO4 К/м), может быть объяснено менее интенсивным переносом углерода, который лимитируется в этом случае концентрационной, а не термодиффузией. Избыток углерода при снижении интенсивности потока выделяется в зоне метастабильного роста в виде монокристаллического графита.

Кроме того, характер теплового поля и условия питания растущих кристаллов в зоне с малыми градиентами температуры, где не происходит образование метастабильного графита, обеспечивают более слабую зависимость скорости роста затравок от длительности цикла по сравнению с результатами, полученными в камерах прямого нагрева. В частности, эффективная длительность процесса роста затравок в этих условиях достигает нескольких часов при скорости около 1,7-10~8 м/с. Образующийся нарост толщиной до 2-Ю4 м имеет небольшое число дефектов, тяготеющих к границе с затравочным кристаллом.

Полученные данные по кинетике растворения и роста затравочных кристаллов в системе Ni—Mn — графит при различных величинах и направлениях температурного перепада позволили провести экспериментальные исследования по оценке влияния природы источника углерода и состава металла-растворителя на процесс роста алмаза на затравку.

Как было показано в гл. 16, растворение и рост алмаза в растворе— расплаве металлов в изучавшихся условиях лимитируются процессом переноса углерода, который может осуществляться путем термо- или концентрационной диффузии. С целью изменения механизма, лимитирующего скорость роста кристаллов алмаза, в качестве источника углерода использовались графит, содержащий цирконий (массовая доля 25 %), а также прессованная смесь порошков синтетического алмаза и никеля (в соотношении 3:2) с размером частиц (1—4)-10-7 м. В последнем случае графитовый нагреватель камеры с горизонтально расположенным реакционным объемом изолировался танталовой трубкой с толщиной стенки 3-Ю"4 м. Предполагалось, что указанные композиционные углесодержащие материалы за счет меньшей площади контакта с углеродом, присутствия тугоплавкого металла-наполнителя и т. д. обеспечат снижение интенсив-388
Предыдущая << 1 .. 162 163 164 165 166 167 < 168 > 169 170 171 172 173 174 .. 212 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed