1. Вытворчасць алмазаў з карбідным пакрыццём
Прынцып заснаваны на змешванні металічнага парашка з алмазам, награванні да фіксаванай тэмпературы і ізаляцыі на працягу пэўнага часу ў вакууме. Пры гэтай тэмпературы ціск пары металу дастатковы для пакрыцця, і ў той жа час метал адсарбуецца на паверхні алмаза, утвараючы пакрыты алмаз.
2. Выбар пакрытага металу
Каб зрабіць алмазнае пакрыццё трывалым і надзейным, а таксама лепш зразумець уплыў складу пакрыцця на сілу нанясення, неабходна выбраць метал пакрыцця. Мы ведаем, што алмаз з'яўляецца алаамарфізмам вугляроду (C), а яго рашотка — правільным тэтраэдрам, таму прынцып нанясення металічнага складу заключаецца ў тым, што метал мае добрую сувязь з вугляродам. Такім чынам, пры пэўных умовах на мяжы падзелу адбываецца хімічнае ўзаемадзеянне, утвараючы трывалую хімічную сувязь і ўтвараючы мембрану Me-C. Тэорыя інфільтрацыі і адгезіі ў сістэме алмаз-метал паказвае, што хімічнае ўзаемадзеянне адбываецца толькі тады, калі праца адгезіі AW > 0 і дасягае пэўнага значэння. Кароткія перыядычныя металічныя элементы групы B перыядычнай табліцы, такія як Cu, Sn, Ag, Zn, Ge і г.д., маюць дрэнную сувязь з вугляродам (C) і нізкую працу адгезіі, а ўтвораныя сувязі з'яўляюцца малекулярнымі сувязямі, якія не з'яўляюцца трывалымі і не павінны быць выбраны; Пераходныя металы ў доўгай перыядычнай табліцы, такія як Ti, V, Cr, Mn, Fe і г.д., маюць вялікую працу адгезіі з сістэмай C. Моц узаемадзеяння C і пераходных металаў павялічваецца з колькасцю электронаў d-слоя, таму Ti і Cr больш падыходзяць для пакрыцця металаў.
3. Эксперымент з лямпай
Пры тэмпературы 8500°C алмаз не можа дасягнуць свабоднай энергіі атамаў актываванага вугляроду на паверхні алмаза і металічнага парашка для ўтварэння карбіду металу, і не менш за 9000°C для дасягнення энергіі, неабходнай для ўтварэння карбіду металу. Аднак, калі тэмпература занадта высокая, гэта прывядзе да цеплавых страт у алмазе ад гарэння. Улічваючы ўплыў памылкі вымярэння тэмпературы і іншых фактараў, тэмпература выпрабавання пакрыцця ўстаноўлена на ўзроўні 9500°C. Як відаць з залежнасці паміж часам ізаляцыі і хуткасцю рэакцыі (ніжэй), пасля дасягнення свабоднай энергіі ўтварэння карбіду металу рэакцыя працякае хутка, і з утварэннем карбіду хуткасць рэакцыі паступова запавольваецца. Няма сумненняў, што з падаўжэннем часу ізаляцыі шчыльнасць і якасць пласта палепшацца, але праз 60 хвілін якасць пласта не моцна змяняецца, таму мы ўстанаўліваем час ізаляцыі на ўзроўні 1 гадзіны; чым вышэй вакуум, тым лепш, але абмежавана ўмовамі выпрабавання, мы звычайна выкарыстоўваем 10-3 мм рт.сл.
Прынцып паляпшэння магчымасцей устаўкі пакета
Вынікі эксперыментаў паказваюць, што цела плёну мацнейшае для пакрытага алмаза, чым для непакрытага алмаза. Прычынай высокай здольнасці цела плёну да пакрытага алмаза з'яўляецца тое, што на паверхні або ўнутры любога непакрытага штучнага алмаза ёсць паверхневыя дэфекты і мікратрэшчыны. З-за наяўнасці гэтых мікратрэшчын трываласць алмаза зніжаецца, з іншага боку, элемент C алмаза рэдка рэагуе з кампанентамі цела плёну. Такім чынам, цела шыны з непакрытага алмаза з'яўляецца выключна механічнай экструзіяй, і гэты тып укладыша надзвычай слабы. Пры нагрузцы вышэйзгаданыя мікратрэшчыны прывядуць да канцэнтрацыі напружання, што прывядзе да зніжэння трываласці ўкладыша. Выпадак алмаза з перагрузкай адрозніваецца: з-за пакрыцця металічнай плёнкай дэфекты рашоткі алмаза і мікратрэшчыны запаўняюцца, з аднаго боку, трываласць пакрытага алмаза павялічваецца, а з другога боку, запоўненыя мікратрэшчыны больш не выклікаюць з'явы канцэнтрацыі напружання. Што яшчэ больш важна, інфільтрацыя звязанага металу ў корпусе шыны пераўтвараецца ў вуглярод на паверхні алмаза. Інфільтрацыя злучэнняў злучае метал з алмазам. У выніку кут змочвання злучанага металу з алмазам змяншаецца ад больш чым 100° да менш чым 500°, што значна паляпшае злучальны метал для змочвання алмазаў, ператвараючы корпус шыны ў злучальны пакет пакрыцця алмазаў, які быў усталяваны з дапамогай арыгінальнага механічнага экструзійнага пакета, а менавіта злучэнне пакрыцця алмаза з корпусам шыны, тым самым значна паляпшаючы сувязь корпуса плёнкі.
Здольнасць устаўкі ў пакет. У той жа час мы таксама лічым, што іншыя фактары, такія як параметры спякання, памер часціц пакрытага алмаза, клас, памер часціц цела плёну і г.д., аказваюць пэўны ўплыў на сілу ўстаўкі ў пакет. Адпаведны ціск спякання можа павялічыць шчыльнасць прэсавання і палепшыць цвёрдасць цела плёну. Адпаведная тэмпература спякання і час ізаляцыі могуць спрыяць высокатэмпературнай хімічнай рэакцыі паміж складам корпуса шыны, пакрытым металам і алмазам, так што злучальны пакет трывала зацвярдзее, клас алмаза будзе добрым, крышталічная структура падобнай, падобныя фазы раствараюцца, а пакет лепш зацвярдзее.
Урывак з Лю Сяохуэй
Час публікацыі: 13 сакавіка 2025 г.
