Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Наряду с этим изучалось влияние термобарической обработки на электрическое сопротивление монокристаллов алмаза. Сопротивление образцов определялось мостом Р4053 или с помощью измерителя малых токов ИН Т-0,5. Установлено, что нелегированные и легированные бором (р-тип проводимости) кристаллы не изменяют своего сопротивления до температуры 2070 К при длительности отжига до 2 ч. В то же время электрическое сопротивление легированных Л8-образцов (п-тип проводимости) с увеличением температуры отжига с 1770 К до 2120 К и при длительности ее воздействия 2 ч увеличивается на два-три порядка (до IO11—IO13 Ом-м), но не достигает еще уровня нелегированных (~1016 Ом-м). Возможно, отсутствие в природе кристаллов алмаза с электронным типом проводимости и объясняется низкой термической стойкостью соответствующих электрически активных дефектов.
Влияние отжига при температурах 970— 1370К на механические и магнитные свойства кристаллов алмаза*
При изготовлении алмазного инструмента кристаллы синтетического алмаза обычно подвергаются воздействию высоких температур, что обычно приводит к снижению их механических свойств и, как следствие, к снижению работоспособности инструмента. Применение синтетических кристаллов алмаза для армирования буровых коронок, где требования к механическим свойствам алмаза особенно высоки, выделяет задачу исследования прочностных свойств и термостойкости кристаллов в ряд особо важных.
Оценка качества алмазных порошков и зерен согласно ГОСТ 9206—80 проводится в основном по величине разрушающей нагрузки (показатель прочности), которая в общем случае сильно зависит от макро- и микродефектов поверхности и объема кристаллов, а также других морфологических характеристик. В частности, В. А. Калининым в 1972 г. установлено, что при наличии в алмазе дефектов в виде больших включений и микротрещин его разрушающая нагрузка снижается на 28—45 %. Одновременно Н. Ф. Кирова определила, что средняя удельная прочность окта-эдрических кристаллов на 15 % выше, чем у переходных форм, и на 25 % выше, чем у кубических.
* Раздел составлен по экспериментальным данным А. Ф. Вязаикнна.
438 Таблица 37
Классификация кристаллов синтетического алмаза по морфологическим признакам
Число кристаллов с мини- Номер
Число полногран- Число кристаллов. мальным содержанием
иых кристаллов, % имеющих форму. % включений и других дефек- группы
тов объема и поверхности, %
Не более 10 От куба до кубоокта- 1
эдра 50 — 2
От кубооктаэдра до ок- _ 3
таэдра 50 — 4
От куба до кубоокта- 30 5
эдра 50 30 6
30 7
30 8
Не более 30 От кубооктаэдра до 30 9
октаэдра 50 30 10
30 11
30 12
От куба до кубоокта- 30 13
эдра 50 30 14
30 15
30 16
Более 30 От кубооктаэдра до ок- 30 17
таэдра 50 30 18
30 19
30 20
Примечание. Число черных и непрозрачных кристаллов составляет 30 % во всех случаях.
В результате специального исследования зависимости механической прочности синтетического алмаза от определенного комплекса морфологических характеристик разработана классификация кристаллов по морфологическим признакам (табл. 27) и определены зависимости разрушающей нагрузки кристаллов различных фракций от номера группы по классификации (табл. 28). Из таблиц видно, что с увеличением номера группы (т. е. с улучшением морфологических характеристик) возрастает и показатель прочности кристаллов. Это обстоятельство позволяет использовать данную классификацию для первичной оценки качества алмазных порошков и зерен.
Из результатов работ В. А. Гаргина, Н. Н. Белянкиной и др., проведенных в 1980—1981 гг., в которых изучалось влияние отжига в различных средах (воздух, инертный газ, вакуум) на раз-
439 Таблица 28
Зависимость разрушающей иагрузкн кристаллов различных фракций от номера группы по морфологической классификации
Номер группы Средняя разрушающая нагрузка (в усл. ед.) для кристаллов размером (в м)
200/160-10-* 315/250' 10 ® 500/400-10—® 630/500-10-*
1 1,0
5 1,3
10 2,0
15 2,6
20 3,2
рушающую нагрузку синтетического алмаза, следует, что характер зависимости показатель прочности — температура отжига при длительности выдержки до 1,5- IO3 0C мало меняется от состава среды. Это позволило ограничиться проведением в вакууме отжига (6,6-Ю-3 Па) длительностью 300 с. Установлено, что воздействие высокой температуры на монокристаллы алмаза может приводить к следующим эффектам: 1) образованию сколов, связанным с наличием внутренних напряжений и включений в кристаллах; 2) плавлению металлических включений и их миграции по объему алмаза с образованием микро- и макротрещин и последующим выходом расплавленного металла на его поверхность;
3) изменению цвета и прозрачности кристаллов. Специальные эксперименты по отжигу при температуре 1220—1370 К образцов, состоящих* из кристаллов, однородных по морфологическим признакам, выявили отсутствие закономерной связи между исходной разрушающей нагрузкой и ее применением после отжига. Это в еще большей степени справедливо для реальных партий алмаза, которые представляют собой неоднородную по морфологическим признакам совокупность кристаллов (табл. 29, 30).
