Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Внешняя форма кристаллов алмаза, полученных в системе Ni—Mn — графит, обычно представлена морфологическим, рядом куб — октаэдр с соответствующими комбинационными формами (рис. 139). Смена форм в данной последовательности в зависимости от термодинамических факторов обсуждалась выше. В спе-390 цифических условиях, а имен- (Ж)
но при повышенных температурах вблизи линии равновесия графит—алмаз в облике кристаллов преимущественное развитие получает форма ромбододекаэдра. Обычно {110} и {311} развиты слабо и наблюдаются, как правило, на кристаллах с пониженным содержанием примесного азота, в силу чего заметного влияния на габитус изучавшихся алмазов они не оказывали.
Наблюдения показывают, что часто внешняя симметрия синтетического алмаза ниже его истинной mSm. Это определяется неизометричностью питания, сохраняющей элементы внешней симметрии кристалла, совпадающие с аналогичными элементами среды кристаллизации, и формирующей ложные формы роста и ложные элементы огранения. При послойном расположении графита и металла в описанных конфигурациях поля температур (см. гл. 2) среда кристаллизации по отношению к индивиду может обладать локальной симметрией:
— шара (CooL00OoP), случай равномерного и всестороннего питания всех граней кристалла, реализуется в области центра реакционного объема при сравнительно малых размерах кристалла; —цилиндра или эллипсоида вращения (CL00OoL2OoP), питающий поток поступает по радиусам круговых сечений цилиндра или эллипсоида, реализуется в зоне вдоль вертикальной оси камеры;
— конуса (L00OoP)j случай набегающего потока, характерен для периферийной области вблизи экваториального сечения реакционного объема;
— трехосного эллипсоида (C3L23P) при неравномерном питании по трем взаимно перпендикулярным направлениям, реализуется во всех остальных зонах реакционного пространства.
Границы между указанными зонами весьма условные, поэтому степень искажения облика кристаллов различна. Факторы р-Г-условий и химического состава среды кристаллизации способны подавлять или интенсифицировать развитие определенных форм, однако во всех случаях прослеживается закономерное влияние симметрии питания, приводящее, как будет показано ниже, к формированию изометричиых, удлиненных или уплощенных кристаллов.
Для синтетических алмазов, так же как и для природных, типичными являются двойниковые образования и сростки. По
391
Рис. 139. Внешняя форма кристаллов алмаза, полученных в системе Ni—Mn— графит характеру срастания кристаллы можно разделить на две группы: закономерные и незакономерные сростки. К первой группе отно-' сятся двойники и параллельные сростки, ко второй — неправильные сростки н агрегаты. В алмазах двойниковой плоскостью и плоскостью срастания является (111). В этой плоскости один из индивидов повернут относительно другого на угол 60°, а двойниковая ось перпендикулярна к плоскости (111), т. е. совпадает с одной из тройных осей симметрии (шпинелевый закон двойни-кования).
Механизм образования двойников роста изучен еще недостаточно, но он должен предусматривать отложение определенных группировок атомов углерода, существующих в пересыщенном растворе в двойниковом положении. Например, тетраэдрическая группировка углеродных атомов может присоединяться к грани (111) алмаза в двух позициях. В одном случае она расположится над октаэдрической пустотой, не нарушая геометрии кубической плотнейшей упаковки, в другом — под гранью «заселенного» тетраэдра, повернутого на угол 60°, т. е. в двойниковом положении по отношению к первому. В последнем случае и возникает гексагональная плотнейшая упаковка, типичная для двойниковой границы. Энергетическая разница между нормальной и двойниковой конфигурацией алмазной решетки невелика. При этом вероятность образования двойников роста должна возрастать с увеличением пересыщения, поскольку возрастет степень ассоциации атомов углерода в растворе и скорость кристаллизации также должна зависеть от присутствия определенных примесей в среде кристаллизации.
Специальными экспериментами показано, что число двойников среди кристаллов алмаза, полученных в системе Ni—Mn — графит, незначительно. Однако с повышением давления (что равносильно увеличению пересыщения) при прочих равных условиях число двойников возрастает (рис. 140), но даже при давлении 4,6 ГПа число двойников по отношению к общему числу кристаллов алмаза составляет порядка 10 %. Следует отметить, что такие двойники чаще всего представлены двумя индивидами кубо-октаэдрической формы, в одинаковой степени изометричными или уплощенными.
Среди кристаллов синтетического алмаза значительно чаще двойников наблюдаются незакономерные сростки, которые образуются при соприкосновении близко расположенных и одновременно растущих индивидов. При этом число и форма сростков зависят от давления и длительности процесса. Для нижних и средних значений из исследованного интервала давлений и длительности процесса синтеза характерно формирование сростков, состоящих из двух или нескольких кристаллов, а также врост-ков одного кристалла в другой. При более высоких давлениях, когда по границе графит — металл возникает большое число центров кристаллизации, даже при длительности процесса 600 с может образоваться единый сросток в виде друзы. Важно от-392 4.2
