WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

«Магистерская работа на тему: Экспериментальное изучение роста кристаллов алмаза в карбонатных растворах-расплавах переменного состава Выполнила: Магистрант 2 года ...»

-- [ Страница 3 ] --

На рис.12 изображен график зависимости максимального размера кристаллов алмаза от выдержки опыта. Нормальная скорость роста октаэдрической грани при ГПа и 1700С варьирует от 0.4 при 30 мин. до 0.3 мкм/мин при 60 мин. выдержках эксперимента. При этом в условиях 8.5 ГПа и 1610С данное значение меняется от 1. мкм/мин при 10 мин. до 0.7 мкм/мин при 30 мин. выдержке эксперимента. То же происходит в некоторых образцах, где наблюдаются кристаллы с максимальным размером кристаллов алмаза в 100 мкм. В 5 минутном эксперименте нормальная скорость роста может составлять 5.9 мкм/мин. Из полученных данных следует, что нормальная скорость роста в первые минуты эксперимента может достигать максимальные значения (5.9 мкм/мин), но при увеличении выдержки скорость роста кристалла алмаза будет стремиться к 0.

Уменьшение нормальной скорости роста кристаллов при увеличении времени выдержки можно объяснить эффект «потери объема». Данный эффект является следствием перехода менее плотного графита в более плотный алмаз в условиях высокого гидростатического давления. Такой переход ведет к снижению давления в камере образца при постоянном усилии пресса, что приводит к снижению пересыщения. Можно ожидать, что в замкнутой системе при заданных РТ параметрах существует оптимальная продолжительность синтеза, при которой достигается максимальный размер синтезируемых кристаллов. Дальнейшее увеличение времени синтеза приведет к исчезновению пересыщения, необходимого для роста алмаза.

Рис.9. Снимки экспериментов по кристаллизации алмаза в карбонат-углеродной системе (8.5 ГПа, 30 минут).

(б) № 1870 - 1610С обильная спонтанная кристаллизация алмаза.

Рис. 10. Снимки экспериментов по кристаллизации алмаза в карбонат-углеродной Рис. 11. Зависимость плотности нуклеации алмазной фазы (а) и линейного размера кристаллов алмаза (б) от давления (1610С, 10 мин).

Пунктирная линия – вспомогательная, для указания направления.

кристаллов алмаза, мкм Максимальный размер Пунктирные линии – вспомогательные, для указания направления 3.2. Граничные условия роста алмаза на затравке Материалы по росту алмаза на затравке представлены в работах по кристаллизации алмаза из карбонатных (Спивак, 2005), карбонат-силикатных (Спивак, 2005; Литвин и др., 1999) и сульфидных сред (Шушканова, 2008). РТ диаграммы с условиями и результатами экспериментов в указанных средах представлены на рис.13.

Пунктирная линия ограничивает область лабильных растворов, где наряду с ростом алмаза на затравке происходит спонтанная кристаллизация алмаза (серые ромбы), и область метастабильных пересыщений, в которой происходит рост алмаза на затравке (черные треугольники). Полые треугольники отвечают за эксперименты, в которых происходило растворение затравки, соответственно, данные эксперименты находятся в области равновесия графита. Сплошная черная линия отвечает границе равновесия графит/алмаз, серая линия соответствует эвтектической кривой плавления смеси. По данным диаграммам «интересной» зоной для поиска управляемого роста на затравке можно ожидать в пределах 5.5 -7.0 ГПа и при 1400 – 1700С.

На рис.14. представлена диаграмма проведенных экспериментов в области стабильности алмаза в безжелезистой карбонат - углеродной среде (опыты при мин.). Серыми ромбами обозначаются эксперименты с массовой кристаллизацией алмазной фазы, черными треугольниками – рост алмаза на затравке, а красными треугольниками – поисковые исследования по оптимизации роста алмаза на затравке.

Звездочками показаны эксперименты, в которых наблюдался гладкогранный «благоприятный» рост алмаза на затравке.

Можно выделить область «благоприятного» роста алмаза на затравке в пределах температур 1400 – 1700С и давлений 7 – 7.5 ГПа. На рис.15 представлены фотографии затравок с гладкогранным (рис.15 а) и интенсивным ростом с макрослоями карбонат – синтетического алмаза на октаэдрической грани (рис.15 б). Также были проведены эксперименты при 7.25 ГПа, температуре 1600С и выдержках от 10 до 60 минут (рис.16). В данных условиях процесс роста ярче выражен при больших выдержках, это связано с тем, что при таких давлениях насыщение раствора углеродом замедляется (т.е. может проявляться не в первые минуты, в отличие от роста спонтанных кристаллов алмазов).

Суммируя все данные, можно выделить область 5.5 – 7.5 ГПа и 1400 -1700С, в пределах которой в карбонатных, карбонат-силикатных и сульфидных системах можно управлять ростом алмаза на затравке. Для получения более равномерного нароста алмаза на затравке следует использовать длительные выдержки ( 60 мин.).

Рис.13. Диаграммы РТ условий экспериментов, проведенных в разных средах:

(а) карбонатных, (б) карбонат-силикатных, (в) сульфидных (описание в тексте).

Рис.14. Диаграмма РТ условий представительных экспериментов в безжелезистой карбонат – углеродной среде при выдержке 30 мин. (описание в тексте).

Рис. 15. Рост карбонат - синтетического алмаза на затравке Рис.16. Рост карбонат - синтетического алмаза на затравке 3.3. Морфология кристаллов карбонат - синтетического алмаза Так как алмаз образуется в условиях, которые не позволяют изучить in situ процессы роста его кристаллов, то установить механизмы роста можно только путем изучения морфологии рельефа граней на атомно-молекулярном уровне. Это может быть успешно осуществлено с помощью сканирующей спектроскопии.

Выполненные опыты при давлениях 7.0–8.5 ГПа показали, что алмаз эффективно кристаллизуется в растворах-расплавах многокомпонентной карбонат - углеродной системы (K2CO3, Na2CO3, MgCO3, CaCO3).



одновременно с плавлением под давлением использованных стартовых смесей и происходит в первые минуты выдержки. Тем не менее, выдержки в опытах были более продолжительными до 60 мин, чтобы обеспечить достаточное время для ростовых реакций на поверхностях монокристаллических затравок.

В данной главе приводятся результаты по исследованию морфологии спонтанных кристаллов карбонат - синтетического алмаза и особенностей элементарных механизмов роста карбонат - синтетического алмаза на разноименных гранях {111} и {100} затравочных монокристаллов металл – синтетического алмаза в многокомпонентных карбонат – углеродных расплавах-растворах при высоких давлениях. Особое внимание уделено формам и особенностям развития наноступеней при гладкогранном росте карбонат - синтетического алмаза. Также изучены связи РТ параметров экспериментов с морфологией спонтанной кристаллизации карбонат - синтетических алмазов.

3.3.1. Спонтанные кристаллы карбонат - синтетического алмаза Для получения спонтанной нуклеации алмаза проводились опыты при температурах 1350 С, давлениях 7.0 - 8.5 ГПа и выдержках 5 – 60 минут с использованием карбонатной среды состава (мас. %): K2CO3 35.0, Na2CO3 10.0, MgCO3 25.0, CaCO3 30.0. В результате были получены кристаллы алмаза спонтанной нуклеации со средним размером 45 мкм, максимальный размер кристаллов составил 150 мкм. В основном алмазы кристаллизуются в форме октаэдров, а кубические или кубооктаэдрические формы, как в случае с металл - синтетическими алмазами, не наблюдаются.

Существуют несколько морфологических классификаций алмаза. Так, в книге (Алмазные месторождения Якутии, 1959) выделяют алмазы октаэдрического габитуса, алмазы переходной формы, алмазы ромбододекаэдрического габитуса. Классификация Орлова Ю.Л. природных кристаллов алмаза более широкая, в ней были выделены плоскогранные кристаллы октаэдрического, тетраэдрического, ромбододекаэдрического и кубического габитусов, а также их комбинационные формы (Орлов, 1963). Гневушев М.А. и Бартошинский З.В. выделяют такие морфологичесике типы алмазов, как: плоскогранные октаэдры; кристаллы, сложенные тригональными слоями; алмазы с полицентрическим строением граней; кристаллы, сложенные дитригональными слоями; кристаллы с занозистой штриховкой; кристаллы, с округлоступенчатыми гранями, алмазы с блоковой скульптурой; округлые алмазы и кристаллы кубического габитуса (Гневушев, Бартошинский, 1959).

Для описания полученных спонтанных кристаллов карбонат - синтетического алмаза использовалась морфологическая классификация Орлова Плоскогранные кристаллы алмаза.

Кристаллы октаэдрического габитуса.

В полученных экспериментальных образцах встречаются кристаллы, имеющие форму октаэдра с острыми прямыми ребрами и плоскими гранями (рис.17 а,б). На таких кристаллах плоскости граней имеют характер зеркально гладкой поверхности.

Параллельные сростки и двойники кристаллов алмаза.

Для синтетических алмазов, как и для природных, типичными являются двойниковые образования и сростки. По характеру срастания выделяют закономерные и незакономерные сростки. К первой группе относится двойники и параллельные сростки, ко второй - неправильные сростки и агрегаты. В алмазах двойниковой плоскостью и плоскостью срастания является {111}.

В этой плоскости один индивид повернут относительно другого на 60, а двойниковая ось перпендикулярна к плоскости {111}, т.е. совпадает с одной из осей симметрии. Данное отношение отражает шпинелевый закон двойникования. Образование двойников роста должно предусматривать отложение определенных группировок атома углерода, существующих в пересыщенном растворе в двойниковое положение (Современная кристаллография, 1979).

Двойники кристаллов Среди полученных кристаллов карбонат - синтетических алмазов часты случаи двойникования по шпинелевому закону, причем в подавляющем числе случаев в двойниковании участвуют идеально плоскогранные партнеры, гранный шов представляет собой чткую прямую линию (рис.18. линия 1). Как правило, в двойниковых сростках индивидуумы бывают различной степени уплощения. Октаэдрические кристаллы часто образуют пластинчатые кристаллы правильной треугольной формы, что является результат. уплощения по оси L3 (рис.18 а,б).

В редких случаях наблюдались полисинтетические двойники алмаза. Они представляют собой спиральные циклические двойники, которые состоят из плоскогранных октаэдров алмаза (рис.19 а,б).

Параллельные сростки Нередко среди кристаллов алмаза наблюдаются параллельные сростки. Параллельное срастание может происходить по всем трем кристаллографическим осям, но в полученных экспериментальных образцах были обнаружены параллельные срастания по L3 (рис.20). В данном срастании участвуют два индивидуума.

Поликристаллы.

Характерно образование сростков (рис.21 а), и поликристаллических блоков алмаза, являющихся экспериментальным аналогом природных алмазитов (Kurat, 2000; Литвин, Курат, 2005). Карбонат–синтетические алмазиты сложены октаэдрическими микрокристаллами и «шпинелевыми» двойниками алмаза (рис.21 б). Их размеры изменчивы в пределах 0.2 - 40 мкм.

Формирование поликристаллических сростков карбонат–синтетических алмазов осуществляется с использованием исключительно октаэдрических граней и границ срастания.

Как известно, габитус кристалла зависит от скоростей роста граней, и наибольшая площадь поверхности кристалла принадлежит граням, скорости которых минимальны в процессе роста данного кристалла. Таким образом, объяснение закономерного изменения габитуса от условий кристаллизации связано с различной скоростью роста одних граней по отношению к другим.

Облик кристаллов формируется в результате преобладающего развития той или иной габитусной формы и определяет их внешний вид. Искаженные формы кристалла, такие как изометричные, удлиненные или уплощенные, есть результат взаимодействия между симметрией кристалла и симметрией питающей среды. В свою очередь, симметрию питающей среды могут определять силы тяжести, температура, давление, электрическое поле и т.д. Образующийся в подобной неоднородной среде кристалл может обладать только теми элементами внешней видимой симметрии, которые совпадают с элементами симметрии среды его образования (Орлов, 1963).



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |
 



Похожие работы:

«1. Пояснительная записка Рабочая программа по дисциплине Основы физколлоидной химии и технологии синтеза ВМС разработана в соответствии с Государственным общеобязательным стандартом технического и профессионального образования по специальности 0702000 Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых. Рабочая программа предназначена для учащихся на базе основного и среднего общего образования для уровней квалификации специалиста повышенного и среднего звена. Курс Основы...»

«ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Учебно-методический комплекс по дисциплине для подготовки дипломированного специалиста по направлению 280000 Безопасность жизнедеятельности, природообустройство и защита окружающей среды специальности 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание СЫКТЫВКАР 2012 1 УДК 54 ББК 24.1 О-28 Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой целлюлозно-бумажного производства,...»

«-1ЖИЗНЬ и КВЧ ИЗЛУЧЕНИЕ. Жизнь и электромагнитные поля. Ефремов Ю.И. 1. История КВЧ. обзорная статья. 2. Действие КВЧ на живые объекты. 3. Некоторые эффекты КВЧ. 4. Лечебное действие КВЧ. 5. КВЧ акупунктура. 6. Зоны Захарьина – Геда. 7. Заметки. 8. Жизнь и электромагнитные поля. /в меню/ Электромагнитные поля составляют неотъемлемую часть факторов, при воздействии которых, формировалась живая природа. Электрические, электрохимические, электробиологические процессы являются необходимой частью...»

«АНТОНЮК Людмила Петровна РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА БАКТЕРИИ AZOSPIRILLUM BRASILENSE SP245: ОСОБЕННОСТИ АЗОТНОГО ОБМЕНА И ВЛИЯНИЕ ЛЕКТИНА ПШЕНИЦЫ (АГГЛЮТИНИНА ЗАРОДЫШЕЙ ПШЕНИЦЫ) 03.00.04 – биохимия Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва 2002 2 Р а б о т а в ы п о л н е н а в л а б о р а т о р ии б ио х им ии И н с т и т ут а б ио х им ии и ф из ио л о гии р а с т е н и й и м ик р о о р га низ м о в Р А Н, г. С а р а т о в Н а уч н ы й к о н с у л ь т а...»

«Проректор по научной и инновационной работе В.А.Катаев Башкирский государственный медицинский университет, 2013 Государственное задание на 2012-2014 гг. (прикладные научные исследования) Изучение генетических маркеров прогноза рецидива и лимфогенного метастазирования при злокачественных заболеваниях мочевого пузыря, предстательной железы и почки (проф. Павлов В.Н.) Разработка инновационных методов диагностики и прогнозирования онкогематологических заболеваний на основе выделения...»

«Учебно-исследовательская работа по химии Тема: Исследование чая Ф.И.О. учащегося: Иванова Оксана Вячеславовна Группы 80 по профессии Продавец, контролер-кассир Научный руководитель Куль Татьяна Николаевна, преподаватель химии, биологии, экологии Высшей категории, стаж работы 17 лет. Залари - 2010 Учебно-исследовательская работа. Тема: Исследование чая. Обучающаяся 80 группы, ОГОУ НПО ПУ№50, профессия Продавец, контролер-кассир Иванова О.В. Содержание Введение Основная часть 3 Глава 1. Чай как...»

«Мастер-классы для учителей химии и биологии г. Биробиджан, 2006 год Лидеры образования ЕАО - 2006. Мастер-классы для учителей химии и биологии. – Биробиджан: ОблИУУ, 2006, 44 с. Сборник рекомендован к печати и практическому применению в ОУ Еврейской автономной области решением редакционно-издательского совета областного ИУУ от 6.10.2006 года. Составитель Зуева Т.Г., методист ОблИУУ Ответственный редактор Файн Т.А., директор ОблИУУ, к.п.н., доцент, член-корреспондент МАНПО, почетный работник...»

«УДК 541.128.13:542.952.1:547.313.4:546.831 226 Новые катализаторы на основе диоксида циркония для изомеризации алканов нефтяных фракций П.Н.Кузнецова*, В.П.Твердохлебовб, Л.И.Кузнецоваа, А.В.Казбановаа, Д.А.Мельчаковв, Н.Н. Довженкоб Институт химии и химической технологии СО РАН, а Россия 660049, Красноярск, ул. К. Маркса, 42 Сибирский федеральный университет, б Россия 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79 ОАО Ачинский НПЗ, Роснефть в Россия 662110, Красноярский край, Большеулуйский район,...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.