Вибори директора
  1. Головна
  2. Структура
  3. Фізичне матеріалознавство та фізика міцності
  4. 22. Відділ фізики міцності і пластичності матеріалів
  5. Котко А.В.
  6. Публікація

Особливості формування нанодисперсної зеренної структури в процесі РТ-спікання порошкугексагонального алмазу (лонсдейліту)

Г.С.Олєйник 1,
 
А.В.Котко 1,
 
Ю.М.Солонін 1,
 
О.О.Бочечка 2,
 
А.І.Чернієнко 2,
 
Є.М.Луцак 2
 

1 Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України , Київ
2 Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М.Бакуля НАНУ, Київ
oleynik@ipms.kiev.ua

Usp. materialozn. 2020, 1:114-126
https://doi.org/10.15407/materials2020.01.114

Анотація

Представлено результати електронно-мікроскопічного дослідження частинок порошку лонсдейліту з домішками кубічного алмазу та полікристалічних зразків на його основі, одержаних під тиском Р = 7,7 ГПа в інтервалі температур 1700—1900 оС. Для частинок лонсдейліту характерна в основному потрійна текстура [11 2- 0]л різного ступеня досконалості. Встановлено структурні механізми перетворень в частинках лонсдейліту, які обумовлюють формування нанозеренної структури під час спікання. Початкова стадія —механічне диспергування частинок та внаслідок пластичної деформації скидоутворенням, що сприяє їх фрагментації без порушення суцільності. Названі процеси призводять до руйнування текстури в частинках. Починаючи з 1700 оС проходить фазове перетворення лонсдейліт → кубічний алмаз з орієнтаційним співвідношенням площин (111)а || (001)л . Воно реалізується в межах рейок як елементів субструктури лонсдейліту. За температури 1900 оС розмір виявлених елементів структури (зерен) складає 5—15 нм. В подальшому проходить самоасоціація таких зерен (самозбірка) в агрегати розмірами до 70 нм, а також процес коалесценції зерен в агрегатах з утворенням монокристалічного стану. Наступна стадія формування зеренної структури обумовлена утворенням меж між зернами та розвитком збиральної рекристалізації. Після спікання (Т = 2100 оС) розмір зерен в зразках не перевищує 100 нм. Встановлено, що перетворення в лонсдейліті проходять структурними механізмами, які характерні для вюртцитних модифікацій нітриду бору та карбіду кремнію (сильне розупорядкування в напрямку базисної осі, пластична деформація скидоутворенням, формування багатошарових політипів в процесі фазового перетворення гексагональної фази в кубічну).


Завантажити повний текст

ЗЕРНА, КОАЛЕСЦЕНЦІЯ, ЛОНСДЕЙЛІТ, СПІКАННЯ, ФРАГМЕНТАЦІЯ, ЧАСТИНКИ

Посилання

1. Liu J., Zhan G., Wang Y., Yan X., Liu F., Wang P., Lei L., Peng F., Kou Z., Xe D. Superstrong micro-grained polycrystalline diamond compact through work hardening under high pressure. Appl. Phys. Lett. 2018. Vol. 112. P. 61901.
https://doi.org/10.1063/1.5016110

2. Олейник Г.С., Ярош В.В., Даниленко Н.В. Влияние ударной предобработки исходных порошков алмаза на формирование микроструктуры поликристаллических материалов на его основе. Сверхтвердые материалы. 2000. № 1. С. 12—21.

3. Бочечка О.О. Фізико-хімічні основи спікання алмазних порошків під дією високого тиску та високої температури. К.: Наук. думка, 2019. 238 с.

4. Олейник Г.С., Котко А.В. Самоорганизация частиц ультрадисперсного алмаза в условиях нагрева при высоком давлении. Письма в ЖТФ. 2008. Т. 34, № 15. С. 55—61.

5. Олейник Г.С., Котко А.В., Трофимова Л.Н. Особенности формирования зеренной структуры в компактных материалах на основе исходных порошков алмаза динамического синтеза. Электронная микроскопия и прочность материалов. К.: Ин-т пробл. материаловедения НАН Украины. 2006. Вып. 13. С. 160—170.

6. Irifune T., Kurio A., Sakamoto S., Inoue T., Samiya H. Ultrahard polycrystalline diamond from graphite. Nature. 2003. Vol. 421. P. 599-600.
https://doi.org/10.1038/421599b

7. Samiya H., Irifune N. Microstructure and mechanical properties of hardness nano-polycrystalline diamonds. Sсi. Technical. Rev. 2008. Nо. 66. P. 85—92.

8. Samiya H., Irifune N., Kurio F., Sakamoto S., Inoue T. Microstructure features of polycrystalline diamond synthesized directly from graphite under static high pressure. J. Mater. Sci. 2004. Vol. 39. P. 445-450.
https://doi.org/10.1023/B:JMSC.0000011496.15996.44

9. Huang Q., Yu D., Xu W., Ma Y., Wang Y. Nanotwinned diamond with unprecedented hardness and stability. Nature. 2014. Vol. 510 (7504). P. 250-243.
https://doi.org/10.1038/nature13381

10. Tang H., Yan X., Yu P., Hu Q., Wang Y., Wu L., Zou Q., Ke Y., Zhao Y. Revealing the formation mechanism of ultrahard nanotwinned diamond from onion carbon. Carbon. 2018
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2017.12.027

doi: 190.1016/j. carbon. 2017.123.027.
https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00570.2017

11. Олейник Г.С., Даниленко Н.В. Пластическая фрагментация кристаллов 2НBN и 6НSiC при термобарической обработке. Кристаллография. 2002. № 6. С. 906—913.

12. Олейник Г.С. Структурные превращения при формировании сверхтвердых материалов на основе исходных порошков вюртцитного нитрида бора. Сверхтвердые материалы. 2012. № 1. С. 3—26.

13. Курдюмов А.В., Слесарев В.Н., Островская Н.Ф. Особенности структуры и механизм формирования лонсдейлита. Докл. АН СССР. 1980. Т. 255, № 6. С. 1382—1385.

Публікації