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合成钻石的形成机制

2010-12-26 17:32:19 本文行家:maliyatianshi

合成钻石, 实质上就是人为地建立一定条件, 使非钻石结构碳转变成钻石结构碳。在这种相变过程中, 压力、温度及其他有关因素等是变化的条件, 碳原子及其集团的运动和相互作用等是变化的根据。

  合成钻石, 实质上就是人为地建立一定条件, 使非钻石结构碳转变成钻石结构碳。在这种相变过程中, 压力、温度及其他有关因素等是变化的条件, 碳原子及其集团的运动和相互作用等是变化的根据。压力、温度及其他有关因素等外因是通过碳原子及其集团的运动和相互作用等内因而起作用的。

  1、碳的同质异像变体

  碳是人类最早发现和利用的元素, 碳有着种类繁多和数量庞大的化合物, 但是只有钻石和石墨是由纯碳组成的晶体。它们在晶体结构上有很大的差异, 故被称为碳的同质异像变体。

  钻石和石墨在晶体结构、形态和物理性质上的差异主要由它们成键的形式不同所造成的。

  2、合成钻石的形成机制

  合成钻石的形成过程, 既遵守一般相变(使非钻石结构碳转变成钻石结构碳) 的成核和生长的共性规律, 又具有特殊相变的成核和生长的个性规律。

  1) 直接法合成钻石的形成机制

  直接法合成钻石是利用瞬时静态超高压高温技术和动态冲击波技术及静态、动态混合超高压高温技术, 使石墨等碳质原料直接转变成钻石。

  2) 触媒法合成钻石的形成机制

  触媒法合成钻石是利用比直接法低的压力, 如低于120×108 Pa 的静态超高压高温技术(一般用60×108 Pa 左右) , 通过石墨等碳质原料同某些金属或合金的反应生长钻石。显然所用的金属和合金能降低石墨等碳质原料生成钻石所需的压力和温度, 并增加这种相变的速率。

  3) 外延法合成钻石的形成机制

  外延法合成钻石, 是在钻石亚稳区利用热解或电解某些含碳物质时析出的碳, 在钻石晶种或某些起基底作用的物质上外延生长出钻石。由于原子有规律地在晶种或杂质基底上排列, 并向外延伸, 形成一晶格结构完整的单晶层(这个新单晶层是原来晶种晶面平行向外延伸的结果) , 所以, 把这过程称为外延。
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