Инд. авторы:	Плотников В.А., Богданов Д.Г., Богданов А.С., Макаров С.В., Винс В.Г., Елисеев А.П, Чепуров А.А
Заглавие:	Структурное состояние и физико-механические свойства термобарически спеченного детонационного наноалмаза
Библ. ссылка:	Плотников В.А., Богданов Д.Г., Богданов А.С., Макаров С.В., Винс В.Г., Елисеев А.П, Чепуров А.А Структурное состояние и физико-механические свойства термобарически спеченного детонационного наноалмаза // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2017. - Т.14. - № 2. - С.250-256. - ISSN 1811-1416.
Внешние системы:	РИНЦ: 29312203;
Реферат:	rus: Представлены результаты исследования наноструктурных алмазных материалов, полученных спеканием детонационного наноалмаза в условиях высоких давлений и температур. Детонационный наноалмаз - это продукт детонации углеродсодержащих взрывчатых веществ, прошедший стадию очистки. Наноалмаз обладает уникальными физико-механическими свойствами, которые связаны с особенностью его кристаллической решетки. К наиболее значимым свойствам наноалмаза можно отнести высокую твердость и износостойкость. Показано, что консолидация наноалмазных частиц в условия термобарического спекания позволяет получить прочные поликристаллические наноалмазные агрегаты. Среднее значение микротвердости полученных образцов достигает 8,9 ГПа. Однако микротвердость распределена по поверхности образцов неравномерно. В центре микротвердость достигает 14 ГПа, на периферии - микротвердость 3-4 ГПа. В условиях термобарического спекания при давлении 5 ГПа и температуре 1100 и 1200 0С наблюдается рост нанокристаллов алмаза в структуре спеченных композиционных материалов с 4,5 нм до 4,9 и 5,2 нм соответственно. Показано, что в результате термобарического спекания происходит снижение концентрации примесных атомов детонационного наноалмаза. Возможно, что этот эффект связан с увеличением диффузионной подвижности атомов примеси за счет активирующего действия высокого давления, и сопровождается образованием областей избыточной концентрации примесных атомов. Образование таких областей снижает концентрацию этих элементов по границам алмазных ядер. По фрагментам частично очищенных границ возможно образование ковалентных связей между смежными кристаллами наноалмаза. eng: The results of the investigation of nanostructured diamond materials obtained by sintering detonation nanodiamond under conditions of high pressures and temperatures are presented. Detonation nanodiamond is a product of detonation of carbon-containing explosives, which has passed the purification stage. Nano-diamonds possess unique physical and mechanical properties, which are related to the peculiarity of its crystal lattice. The most significant properties of nanodiamond are high hardness and wear resistance. It is shown that the consolidation of nanodiamond particles into thermobaric sintering conditions makes it possible to obtain strong polycrystalline nanodiamond aggregates. The average microhardness of the obtained samples reaches 8.9 GPa. However, microhardness is distributed unevenly over the surface of the samples. Microhardness reaches 14 GPa in the center and at the periphery the microhardness reaches 3-4 GPa. Under conditions of sintering at a pressure of 5 GPa and a temperature of 1100 and 1200, the growth of diamond nanocrystals in the structure of sintered composite materials from 4.5 nm to 4.9 and 5.2 nm, respectively. It is shown that as a result of sintering, the concentration of impurity atoms in the detonation nanodiamond decreases. It is possible that this effect is associated with an increase in the diffusion mobility of impurity atoms due to the activating action of high pressure, and is accompanied by the formation of regions of an excessive concentration of impurity atoms. The formation of such regions reduces the concentration of these elements along the boundaries of diamond nuclei. By fragments of partially cleared boundaries, the formation of covalent bonds between adjacent nanodiamond crystals is possible.
Ключевые слова:	термобарическое спекание; микротвердость спеченных образцов; Detonation nanodiamond; impurity atoms; Impurity concentration; high pressure high temperature sintering; примесные атомы; концентрация примесей; детонационный наноалмаз; microhardness of sintered samples;
Издано:	2017
Физ. характеристика:	с.250-256
Цитирование:	1. Мясников И.Ю., Чернышева М.Г., Бадун Г.А. Адсорбция биологически активных веществ на наноамазах детонационного синтеза // Сборник тезисов докладов 10 Международной конференции Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология. 2016. С. 290-291. 2. Gu W., Peters N., Yushin G. Functionalized carbon onions, detonation nanodiamond and mesoporous carbon as cathodes in Li-ion electrochemical energy storage devices // Carbon. 2013. V.53. P. 292-301. 3. Лямкин А.И., Петров Е.А., Ершов А.П., Сакович Г.В., Ставер А.М., Титов В.М. Получение алмазов из взрывчатых веществ // Докл. АН СССР. 1988. т.302. №3. С. 611-613. 4. Долматов В.Ю. Детонационные наноалмазы: синтез, строение, свойства и применение // Успехи химии. 2007. 76(4). С. 375-397. 5. Кощеев А.П. Термодесорбционная масс- спектрометрия в свете решения проблемы паспортизации и унификации поверхностных свойств детонационных наноалмазов // Российский Химический Журнал. 2008. т.52. №5. С. 88-96. 6. Богданов Д.Г., Макаров С.В., Плотников В.А. Десорбция примесей при нагреве детонационного наноалмаза // Письма в ЖТФ. 2012. т.38. в.4. С. 89-95. 7. Plotnikov V.A., Makarov S.V., Bogdanov D.G., Bogdanov A.S. The structure of detonation nanodiamond particles // AIP Conference Proceedings. 2016. 1785. P. 040045-1-040045-4. 8. Долматов В.Ю. К вопросу об элементном составе и кристаллохимических параметрах детонационных наноалмазов // Сверхтвердые материалы. 2009. №3. С. 26-33. 9. Губаревич Т.М. и др. Исследования микропримесного состава ультрадисперсного алмаза // Сверхтвердые материалы. 1991. №5. С. 30-34. 10. Кулакова И.И. Модифицирование детонационного наноалмаза: влияние на его физико-химические свойства // Российский химический журнал. 2004. т.XLVIII. №5. С. 97-106. 11. Богданов Д.Г., Макаров С.В., Плотников В.А. Кинетика десорбции примесей при нагреве детонационного наноалмаза // Известия АлтГУ. 2010. №1/2. С. 156-157. 12. Бочечка А.А. Влияние дегазации на формирование поликристаллов из алмазных нанопорошков детонационного и статического синтеза // ФТТ. 2004. т.46. в.4. С. 652-655. 13. Долгушин Д.С., Анисичкин В.Ф., Комаров В.Ф. Ударно-волновое компактирование ультрадисперсных алмазов // Физика горения и взрыва. 1999. т.35. №3. С. 143-145. 14. Плотников В.А., Демьянов Б.Ф., Макаров С.Ф. Влияние алюминия на взаимодействие нанокристаллов детонационного алмаза при высокотемпературном отжиге // Письма в ЖТФ. 2009. т.35. №10. С. 73-79. 15. Шульженко А.А., Соколов А.Н., Лошак М.Г., Александрова Л.И., Заика Н.И. Физико-механические свойства и структура алмазных поликристаллических композиционных матери-алов, полученных из порошков различной дисперсности // Сверхтвердые материалы. 2008. №1. С. 31-37. 16. Витязь П.А. Наноалмазы детонационного синтеза: получение и применение. Минск: Беларусская наука. 2013. 382 с. 17. Чепуров А.И., Федоров И.И., Сонин В.М. Экспериментальное моделирование процессов алмазообразования / РАН, Сиб. отд -ние, Объед. ин-т геологии, геофизики и минералогии, КТИ монокристаллов. Науч. ред. А.И. Чепуров, А.Г. Кирдяшкин. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1997. 196 с. 18. Гинье А. Рентгенография кристаллов. Теория и практика. М.: Государственное издательство физико-математической литера-туры, 1961. 604 с. 19. Gaebel T., Bradac C., Chen J., Say J.M., Brown L., Hemmer P., Rabeau J.R. Size-reduction of nanodiamonds via air oxidation // Diamond and Related Materials. 2012. V.21. P. 28-32. 20. Плотников В.А., Богданов Д.Г., Макаров С.В. Детонационный наноалмаз. Монография. Изд-во АлтГУ, Барнаул, 2014. 222 с. 21. Ракитин Р.Ю., Полетаев Г.М., Аксенов М.С., Старостенков М.Д. Механизмы диффузии по границам зерен в двумерных металлах // Письма в Журнал технической физики. 2005. т.31. №15. С. 44-48. 22. Андрухова О.В., Козлов Э.В., Дмитриев С.В., Старостенков М.Д. О возможных механизмах атомного разупорядочения в бинарных сплавах // Физика твердого тела. 1997. т.39. №8. С. 1456-1460. 23. Старостенков М.Д. Кристаллогеометри-ческое описание планарных дефектов в сверхструктурах: автореф.. д-ра физ.-мат. наук. Барнаул, 1994. 85 с. 24. Dem'yanov B.F., Kustov S.L., Starostenkov M.D. Computer simulation of the interaction of vacancies with the special tilt grain boundaries // Materials Science and Engineering: A. 2004. V.387-389. No.1-2 Spec. Iss. P. 738-742. 25. Иванов С.Г., Гурьев А.М., Старостенков М.Д., Иванова Т.Г., Левченко А.А. Особенности приготовления насыщающих смесей для диффузионного борохромирования // Известия высших учебных заведений. Физика. 2014. т.57. №2. С. 116-118. 26. Mulyukov R.R., Starostenkov M.D. Structure and physical properties of submicrocrystalline metals prepared by severe plastic deformation // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2000. т.13. №1. С. 301. 27. Безносюк С.А., Потекаев А.И., Старостенков М.Д. Теоретические основы компьютерного наноинжиниринга биомимети-ческих наносистем : монография / М. С. Жуковский [ и др.] ; Алтайский гос. ун-т [и др.]. Томск, 2011. 236 с. 28. Полетаев Г.М., Дмитриенко Д.В., Старостенков М.Д. Атомная структура тройных стыков границ наклона в никеле // Фунда-ментальные проблемы современного материаловедения. 2012. т.9. №3. С. 344-348.