Инд. авторы:	Богданов Д.Г., Богданов А.С., Плотников В.А., Макаров С.В., Чепуров А.А, Жимулев Е.И
Заглавие:	Механические свойства термобарически спеченного детонационного алмаза
Библ. ссылка:	Богданов Д.Г., Богданов А.С., Плотников В.А., Макаров С.В., Чепуров А.А, Жимулев Е.И Механические свойства термобарически спеченного детонационного алмаза // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2020. - Т.17. - № 1. - С.112-118. - ISSN 1811-1416.
Внешние системы:	DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2020.01.018; РИНЦ: 42843378;
Реферат:	rus: Термобарическое спекание детонационного наноалмаза при давлении 5 ГПа и температурах 1100-1500 °С позволяет получить поликристаллические агрегаты, распределенные в структуре компакта таким образом, что определяет большую дисперсию микротвердости по поверхности образца. Показано, что среднее значение микротвердости растет, а величина дисперсии уменьшается при увеличении температуры спекания. Так, например, повышение температуры от 1100 до 1500 °С сопровождается ростом среднего значения микротвердости от 8,8 до 12,2 ГПа и снижением дисперсии микротвердости от 4,9 до 1,5. Характерно, что разброс особенно велик на периферии образца, где значения микротвердости (образец, спеченный при 1200 °С) могут лежать в интервале от 3,2 до 12 ГПа. Примесный слой нанокристалла детонационного алмаза влияет на процессы консолидации частиц двояким образом. С одной стороны примесный слой препятствует контакту между смежными нанокристаллами, с другой - примесный слой, его летучая составляющая активно формирует флюидную составляющую процесса термобарического спекании. При этом во флюид, по-видимому, уходит и часть металлических примесей, таких как железо, алюминий, кальций и др. Например, частицы железа, присутствующие на поверхности наноалмазного ядра, способны активно двигаться по поверхности алмаза и агломерироваться в более крупные скопления частиц. Вовлеченные в состав флюида летучие соединения, количество которых может достигать 20 масс. %, и примесных атомов других элементов обнажают участки поверхности наноалмазного ядра, по которым могут формироваться ковалентные связи между смежными кристаллами. eng: Thermobaric sintering of detonation nanodiamonds at a pressure of 5 GPa and temperatures of 1100-1500 °C allows to obtain polycrystalline aggregates distributed in the compact structure in such a way that determines a large dispersion of microhardness over the surface of the sample. It was shown that the average microhardness increases and the dispersion decreases with increasing sintering temperature. For example, an increase in temperature from 1100 to 1500 °C is accompanied by an increase in the average microhardness from 8,8 to 12,2 GPa and a decrease in the dispersion of microhardness from 4,9 to 1,5. It is characteristic that the scatter is especially large at the periphery of the sample, where the microhardness values (sample, sintered at 1200 °C) can lie in the range from 3,2 to 12 GPa. The impurity layer of detonation diamond nanocrystal affects the processes of particle consolidation in two ways. On the one hand, an impurity layer prevents contact between adjacent nanocrystals, on the other hand, an impurity layer, its volatile component actively forms the fluid component of the thermobaric sintering process. In this case, a part of the metal impurities, such as iron, aluminum, calcium, etc., apparently also goes into the fluid. For example, iron particles present on the surface of a nanodiamond core are able to actively move along the surface of a diamond and agglomerate into larger clusters of particles. Volatile compounds involved in the fluid, the amount of which can reach 20 wt %, and impurity atoms of other elements expose sections of the surface of the nanodiamond core, through which covalent bonds between adjacent crystals can form.
Ключевые слова:	microhardness dispersion; microhardness; thermobaric sintering; Detonation diamond; флюидная составляющая процесса спекания; дисперсия микротвердости; микротвердость; термобарическое спекание; детонационный алмаз; fluid component of the sintering process;
Издано:	2020
Физ. характеристика:	с.112-118
Цитирование:	1. Sumiya H., Toda N., Satoh S. Mechanical Properties of Synthetic Type IIa Diamond Crystal // Diamond & Related Materials. - 1997. - V.6, No.12. - P. 1841-1846. 2. Шульженко А.А., Соколов А.Н., Лошак М.Г., Александрова Л.И., Заика Н.И. Физико-механические свойства и структура алмазных поликристаллических композиционных материалов, полученных из порошков различной дисперсности // Сверхтвердые материалы. - 2008. - №1 - С. 31-37. 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. Витязь П.А. Наноалмазы детонационного синтеза: получение и применение. - Минск: Белорусская наука, 2013. - 382 с. 6. 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. 7. 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. 8. Plotnikov V.A., Makarov S.V., Bogdanov D.G., Bogdanov A.S. The structure of detonation nanodiamond particles // AIP Conference Proceedings. - 2016. - V.1785. - P. 040045-1-040045-4. 9. Долматов В.Ю. К вопросу об элементном составе и кристаллохимических параметрах детонационных наноалмазов // Сверхтвердые материалы. - 2009. - №3. - С. 26-33. 10. Губаревич Т.М. [и др.] Исследования микропримесного состава ультрадисперсного алмаза // Сверхтвердые материалы. - 1991. - №5. - С. 30-34. 11. Кулакова И.И. Модифицирование детонационного наноалмаза: влияние на его физико-химические свойства // Российский химический журнал. - 2004. - Т.XLVIII, №5. - С. 97-106. 12. Богданов Д.Г., Макаров С.В., Плотников В.А. Кинетика десорбции примесей при нагреве детонационного наноалмаза // Известия АлтГУ. - 2010. - №1/2. - С. 156-157. 13. Бочечка А.А. Влияние дегазации на формирование поликристаллов из алмазных нанопорошков детонационного и статического синтеза // ФТТ. - 2004. - Т.46, В.4. - С. 652-655. 14. 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. 15. 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. 16. Екимов Е.А., Громницкая Е.Л., Мазалов Д.А. и др. Микроструктура и механические свойства компактов наноалмаз-SiC // ФТТ. - 2004. - Т.46, №4. - С. 734-736. 17. Витязь П.А., Сенють В.Т. Компактирование наноалмазов детонационного синтеза и свойства композиционных и поликристаллических материалов на их основе // Физика твердого тела. - 2004. - Т.46, №4. - С. 743-745. 18. Сенють В.Т. Влияние модификации наноалмазов на структурные характеристики спеченных на их основе в условиях высоких давления и температуры сверхтвердых композитов // Вестник полоцкого государственного университета. Серия В. - 2014. - №3. - С. 43-52. 19. 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. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1997. - 196 с. 20. Плотников В.А., Богданов Д.Г., Макаров С.В. Десорбция примесей при нагреве детонационного наноалмаза // Письма в ЖТФ. - 2012. - Т.38, №4. - С. 89-95. 21. Бочечка А.А. Особенности строения нанодисперсных алмазных порошков и их консолидация при воздействии высоких давлений и температур (обзор) // Сверхтвердые материалы. - 2003. - №5. - С. 3-10. 22. Bogdanov D., Plotnikov V., Bogdanov A., Makarov S., Vins V., Elisseyev A., Lin V., Chepurov A. Consolidation of nanocrystals of detonation diamonds at high-pressure high-temperature sintering // Inter. Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2018. - V.71. - P. 101-106. 23. Chepurov A.I., Sonin V.M., Chepurov A.A., Zhimulev E.I., Tolochko B.P., Eliseev V.S. Interaction of diamond with ultrafine Fe powders prepared by different procedures // Inorg. Mater. - 2011. - 47(8). - P. 864-868.