Экспериментальное изучение травления поверхности микрокристаллов синтетического алмаза в присутствии cu и fe при высоком давлении

Ишутин И.А.; Чепуров А.А; Жимулев Е.И

doi:10.14258/izvasu(2020)1-02

Инд. авторы:	Ишутин И.А., Чепуров А.А, Жимулев Е.И
Заглавие:	Экспериментальное изучение травления поверхности микрокристаллов синтетического алмаза в присутствии cu и fe при высоком давлении
Библ. ссылка:	Ишутин И.А., Чепуров А.А, Жимулев Е.И Экспериментальное изучение травления поверхности микрокристаллов синтетического алмаза в присутствии cu и fe при высоком давлении // Известия Алтайского государственного университета. - 2020. - № 1. - С.18-21. - ISSN 1561-9443. - EISSN 1561-9451.
Внешние системы:	DOI: 10.14258/izvasu(2020)1-02; РИНЦ: 42550846;
Реферат:	rus: Исследованы микрокристаллы синтетического алмаза, извлеченные из металл-алмазного композита. Композит на основе металлов Cu и Fe был получен спеканием при давлении 4 ГПа и температуре 1300°С. Эксперименты проведены на аппарате высокого давления типа разрезная сфера «БАРС». Ячейка высокого давления изготавливалась из тугоплавких оксидов ZrO₂, СаО и MgO с трубчатым графитовым нагревателем. В композите зерна алмаза находились в тесном контакте с соседними алмазами, а металлическая фаза заполняла межзерновое пространство между ними. Изучение кристаллов алмаза выявило появление на поверхностях граней алмаза новообразованных микро-морфологических структур в виде многочисленных каверн неправильной формы на гранях октаэдра, а также холмиков на гранях куба, морфологические элементы которых повторяют контуры грани алмаза. Таким образом, результаты работы свидетельствуют о происходивших процессах травления поверхности алмаза в ходе эксперимента, который связан с присутствием в составе композита металлического железа. Травление такого типа формирует микрошероховатый рельеф на поверхности кристаллов алмаза, что может рассматриваться в качестве дополнительного условия для улучшения связки металл-алмаз в композитах на основе меди. eng: In the present work, microcrystals of synthetic diamond extracted from a metal-diamond composite were investigated. A composite based on Cu and Fe was obtained by sintering at a pressure of 4 GPa and a temperature of 1300°C. The experiments were carried out using a split-sphere high-pressure apparatus BARS. The high-pressure cell was made of refractory oxides ZrO₂, CaO, and MgO using a tubular graphite heater. In the composite, diamond grains were in close contact with neighboring diamonds, and the metal phase filled the interstices. The study of the diamond crystals demonstrated the appearance of newly formed micromorphological structures on the surfaces in the form of numerous cavities of irregular shape on the faces of octahedron, as well as pyramids on the faces of cube, the morphological elements of which follow the contours of the cube face of the diamond. Thus, the results of the work evidence for the processes of etching of the diamond crystals during the experiments, which is associated with the presence of metallic iron in the composite. This type of etching forms a roughly cavernous surface on the diamond crystals, which can be considered as an additional factor for improving the metal-diamond bond in copper-based composites.
Ключевые слова:	Iron particles; алмаз; травление поверхности; частицы железа; diamond; Surface etching;
Издано:	2020
Физ. характеристика:	с.18-21
Цитирование:	1. Field E.J. The properties of natural and synthetic diamonds. London, 1992. 2. Kidalov S.V., Shakhov F.M. Thermal Conductivity of Diamond // Composites, Materials. 2009. V. 2. 3. Weber L., Tavangar R. Diamond-based Metal Matrix Composites for Thermal Management made by Liquid Metal Infiltration-Potential and Limits // Advanced Materials Research. 2009. V. 59. 4. Yoshida K., Morigami H. Thermal properties of diamond/ copper composite material // Microelectronics Reliability. 2004. V. 44. 5. Екимов Е.А., Суетин Н.В., Попович А.Ф., Ральченко В.Г., Громницкая Е.Л., Моденов В.П. Влияние микроструктуры и размера зерна на теплопроводность алмазных композитов, полученных при высоких давлениях // Неорганические материалы. 2008. Т. 44. № 3. 6. Екимов Е.А., Зотеев А., Боровиков Н.Ф. Спекание наночастиц алмаза в присутствии кобальта // Неорганические материалы. 2009. Т. 45. № 5. 7. Ekimov E.A., Ralchenko V., Popovich A. Synthesis of superconducting boron-doped diamond compacts with high elastic moduli and thermal stability // Diamond and related materials. 2014. V. 50. 8. Malinovsky I.Y., Shurin Ya.I., Ran E.N., Godovikov A.A., Kalinin A.A., Doroshev A.M. A New Type of "Split Sphere" Apparatus. DELP International Symposium-Second Japan - USSR Symposium, Misasa, Japan, 1989. 9. Tomilenko A.A., Chepurov A.I., Sonin V.M., Bul'bak T.A., Zhimulev E.I., Chepurov A.A., Timina T.Yu., Pokhilenko N.P. The synthesis of methane and heavier hydrocarbons in the system graphite-iron-serpentine at 2 and 4 GPa and 1200 °C. High Temperatures-High Pressures. 2015. V. 44. № 6. 10. Kennedy C.S., Kennedy G.C. The equilibrium boundary between graphite and diamond // J. of Geophysical Res. 1976. V. 81(14). 11. Tonkov E.Yu., Ponyatovsky E.G. Phase transformations of elements under high pressure // CRC Press. 2004. 12. Sonin V.M., Chepurov A.I., Fedorov I.I. The action of iron particles at catalyzed hydrogenation of {100} and {110} faces of synthetic diamond // Diamond and Related Materials. 2003. V. 12.