Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Обобщая изложенные результаты, можно заключить, что процесс образования в алмазе агрегированных форм примесного азота (Л-центров) за счет растворенного атомарного азота (С-центров) лучше всего описывается в рамках модели распада пересыщенных твердых растворов в соответствии с теорией Хэма и, следовательно, предполагает довольно активное протекание
28* 435 диффузионных процессов. Такой механизм процесса, промежуточных (существующих только на начальных стадиях) двух- и трехатомных центров свидетельствуют о том, что Л-центры не являются парой азотных атомов и тем более ростовыми дефектами, как это предполагается в ряде работ. Низкие скорости реакции перехода С-центров в Л-центры связаны скорее всего с тем, что процесс лимитируется диффузией и, следовательно, является весьма чувствительным к реальной структуре кристаллов, в частности, к насыщению вакансиями. Не исключено также, что они наряду с азотом принимают участие в образовании Л-центров.
Экспериментальные данные позволяют полагать, что процесс агрегирования примесного азота может развиваться двумя путями: при низких температурах (<2220 К) происходит образование Л-центров, двух- и трехатомных центров H3, N3, что указывает на возможности формирования 02-центров; при более высоких температурах наряду с Л-центрами образуются только сложные центры S2, S3, НА и, возможно, В1.
Полученные данные об особенностях реальной структуры природных алмазов свидетельствуют о том, что и в природном кристаллообразовании алмаза имеют место постгенетические термические воздействия, близкие к исследованным в данной работе. Учитывая характер природных процессов, вряд ли можно предполагать меньшие температуры и давления в период роста, чем в послеростовой период. Это приводит к выводу, что нижняя температурная граница природного алмазообразования для большинства алмазов составляет 1770—1870 К-
Монокристаллы, подвергнутые термобарической обработке, с известным соотношением С- и Л-центров были использованы для изучения влияния условий отжига на некоторые прочностные параметры алмаза (исследования проведены во ВНИИАЛМАЗе Ю. А. Клюевым и др.).
Для определения таких прочностных параметров, как твердость H и критический коэффициент интенсивности напряжений Kic (трещиностойкость), использовалась методика, предложенная в 1965 г. В. Дайером. В соответствии с ней значение Kic определяется по протяженности радиальных трещин с вокруг отпечатков твердости. Величина Kie описывается эмпирической зависимостью:
„ 0,2H Vа In 4,5 с/а -ф-'
где а — половина длины диагонали отпечатков идентора Вик-керса; Ф определяется соотношением
Ф = 0,6 In-—--[-0,28= —,
or (4 + v) ах
где от — предел текучести; v — коэффициент Пуассона. 436 С меньшей точностью выражение для К.\с можно записать так:
К,
1С —
?c'1
где ? — эмпирический коэффициент; р — нагрузка на индентор. Твердость определялась по формуле
P1 sin О
H =
2 а2
где 9—угол заточки индентора; а—диагональ отпечатка.
Выбор величины нагрузки р и режимов вдавливания индентора осуществлялся экспериментально. При этом результаты измерений свидетельствуют о том, что для точности, измерений а я с величина нагрузки на индентор должна быть максимально большой. Однако при этом возрастает значение а/с, что в свою очередь увеличивает погрешность определения Kic (примерно до 35— 40%). После проведения методических измерений величина нагрузки на индентор была выбрана «9Н. При этом точность измерения Kie составляла не более +20 Соизмерения размеров отпечатков и радиальных трещин производились посредством окуляр-микрометра с точностью ±0,5 мкм. Микровдавливание проводилось на микротвердомере ПМТ-3, переоборудованном для приложения больших нагрузок.
Рентгенографическое исследование показало, что совершенство кристаллического строения монокристаллов синтетического алмаза после термообработки в некоторых случаях существенно нарушается. Это скорее всего связано с нарушением гидростатических условий в камере высокого давления, вследствие чего может происходить пластическая деформация кристаллов. Поэтому для исследования механических свойств были отобраны только алмазы, совершенство кристаллического строения которых претерпело наименьшие изменения. Результаты измерений приведены в табл. 26.
Таблица 26
Результаты измерения твердости н трещиностойкостн кристаллов алмаза, подвергнутых термобарнческой обработке
Условия термообработки Нагрузка. H Твердость, ГПа Трещинно-стойкость MH м1" Степень превращения С-дефек- тов в Л-дефекты, %
P = 8 ГПа; T= 2100 /С;/== 8,7 105 14 51
- 18 000 с
P = 8 ГПа; T = 2250 К; і = . 8.7 92 15 50
= 7200 с
P = 8 ГПа; T = 2300 К; t = 8,7 84 12 10
— 1800 с
437 Как видно из приведенных данных, твердость алмаза после термической обработки существенно не изменяется, однако тре-щиностойкость Kic возрастает почти в два раза по сравнению с необработанными синтетическими алмазами (твердость ~90 ГПа и Kic = 7 МН/м1'5). Из таблицы также видно, что при превращении около половины С-дефектов в А-дефекты значения К\с для этих синтетических алмазов превышают среднее значение трещиностойкости природных алмазов смешанного типа, которое составляет 11 МН/м15.
