Включения в кристаллах синтетических алмазных высокопрочных порошков
Изучены содержание внутрикристаллических включений и их элементный состав в алмазных высокопрочных шлифпорошках, синтезированных с использованием Fe–Ni в качестве сплава-растворителя. Качественные исследования выполнены на приборе DiaInspect.OSM, количественное содержание и элементный состав включен...
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2009
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5984 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Включения в кристаллах синтетических алмазных высокопрочных порошков / Н.В. Новиков, Г.П. Богатырева, Г.Д. Ильницкая, Г.Ф. Невструев, Г.А. Петасюк, В.Н. Ткач, Р.К. Богданов, А.М. Исонкин, А.П. Закора, И.Н. Зайцева // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 2. — С. 48-53. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-5984 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Новиков, Н.В. Богатырева, Г.П. Ильницкая, Г.Д. Невструев, Г.Ф. Петасюк, Г.А. Ткач, В.Н. Богданов, Р.К. Исонкин, А.М. Закора, А.П. Зайцева, И.Н. 2010-02-12T17:54:47Z 2010-02-12T17:54:47Z 2009 Включения в кристаллах синтетических алмазных высокопрочных порошков / Н.В. Новиков, Г.П. Богатырева, Г.Д. Ильницкая, Г.Ф. Невструев, Г.А. Петасюк, В.Н. Ткач, Р.К. Богданов, А.М. Исонкин, А.П. Закора, И.Н. Зайцева // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 2. — С. 48-53. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0868-5924 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5984 Изучены содержание внутрикристаллических включений и их элементный состав в алмазных высокопрочных шлифпорошках, синтезированных с использованием Fe–Ni в качестве сплава-растворителя. Качественные исследования выполнены на приборе DiaInspect.OSM, количественное содержание и элементный состав включений в порошках алмаза измерены методом рентгенофлуоресцентного интегрального анализа с использованием растрового электронного микроскопа BS-340. Вивчено вміст внутрішньокристалічних включень і їх елементний склад в діамантових високоміцних шліфпорошках, синтезованих з використанням Fe–Ni у якості сплаву-розчинника. Виконано якісні і кількісні дослідження вмісту включень в кристалах алмазу. Якісні дослідження включень в діамантових шліфпорошках виконано на приладі Diainspect.OSM. Кількісний вміст і елементний склад включень у порошках діаманту зміряно методом рентгенофлуоресцентного інтегрального аналізу з використанням растрового електронного мікроскопа BS-340. The results of study of intracrystalline inclusion content and the element composition in diamond high-strength grinding powders synthesized in the presence of alloy – solvent Fe–Ni are presented. Qualitative analysis has been carried out by device DiaInspect. OSM, quantitative content and element composition of inclusions in diamond powders have been determined by X-ray fluorescence integral analysis using a scanning electron microscope BS-340. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Включения в кристаллах синтетических алмазных высокопрочных порошков Включення в кристалах синтетичних діамантових високоміцних порошків Inclusions in crystals of synthetic diamond high-strength powders Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Включения в кристаллах синтетических алмазных высокопрочных порошков |
| spellingShingle |
Включения в кристаллах синтетических алмазных высокопрочных порошков Новиков, Н.В. Богатырева, Г.П. Ильницкая, Г.Д. Невструев, Г.Ф. Петасюк, Г.А. Ткач, В.Н. Богданов, Р.К. Исонкин, А.М. Закора, А.П. Зайцева, И.Н. |
| title_short |
Включения в кристаллах синтетических алмазных высокопрочных порошков |
| title_full |
Включения в кристаллах синтетических алмазных высокопрочных порошков |
| title_fullStr |
Включения в кристаллах синтетических алмазных высокопрочных порошков |
| title_full_unstemmed |
Включения в кристаллах синтетических алмазных высокопрочных порошков |
| title_sort |
включения в кристаллах синтетических алмазных высокопрочных порошков |
| author |
Новиков, Н.В. Богатырева, Г.П. Ильницкая, Г.Д. Невструев, Г.Ф. Петасюк, Г.А. Ткач, В.Н. Богданов, Р.К. Исонкин, А.М. Закора, А.П. Зайцева, И.Н. |
| author_facet |
Новиков, Н.В. Богатырева, Г.П. Ильницкая, Г.Д. Невструев, Г.Ф. Петасюк, Г.А. Ткач, В.Н. Богданов, Р.К. Исонкин, А.М. Закора, А.П. Зайцева, И.Н. |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Включення в кристалах синтетичних діамантових високоміцних порошків Inclusions in crystals of synthetic diamond high-strength powders |
| description |
Изучены содержание внутрикристаллических включений и их элементный состав в алмазных высокопрочных шлифпорошках, синтезированных с использованием Fe–Ni в качестве сплава-растворителя. Качественные исследования выполнены на приборе DiaInspect.OSM, количественное содержание и элементный состав включений в порошках алмаза измерены методом рентгенофлуоресцентного интегрального анализа с использованием растрового электронного микроскопа BS-340.
Вивчено вміст внутрішньокристалічних включень і їх елементний склад в діамантових високоміцних шліфпорошках, синтезованих з використанням Fe–Ni у якості сплаву-розчинника. Виконано якісні і кількісні дослідження вмісту включень в кристалах алмазу. Якісні дослідження включень в діамантових шліфпорошках виконано на приладі Diainspect.OSM. Кількісний вміст і елементний склад включень у порошках діаманту зміряно методом рентгенофлуоресцентного інтегрального аналізу з використанням растрового електронного мікроскопа BS-340.
The results of study of intracrystalline inclusion content and the element composition in diamond high-strength grinding powders synthesized in the presence of alloy – solvent Fe–Ni are presented. Qualitative analysis has been carried out by device DiaInspect. OSM, quantitative content and element composition of inclusions in diamond powders have been determined by X-ray fluorescence integral analysis using a scanning electron microscope BS-340.
|
| issn |
0868-5924 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5984 |
| citation_txt |
Включения в кристаллах синтетических алмазных высокопрочных порошков / Н.В. Новиков, Г.П. Богатырева, Г.Д. Ильницкая, Г.Ф. Невструев, Г.А. Петасюк, В.Н. Ткач, Р.К. Богданов, А.М. Исонкин, А.П. Закора, И.Н. Зайцева // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 2. — С. 48-53. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT novikovnv vklûčeniâvkristallahsintetičeskihalmaznyhvysokopročnyhporoškov AT bogatyrevagp vklûčeniâvkristallahsintetičeskihalmaznyhvysokopročnyhporoškov AT ilʹnickaâgd vklûčeniâvkristallahsintetičeskihalmaznyhvysokopročnyhporoškov AT nevstruevgf vklûčeniâvkristallahsintetičeskihalmaznyhvysokopročnyhporoškov AT petasûkga vklûčeniâvkristallahsintetičeskihalmaznyhvysokopročnyhporoškov AT tkačvn vklûčeniâvkristallahsintetičeskihalmaznyhvysokopročnyhporoškov AT bogdanovrk vklûčeniâvkristallahsintetičeskihalmaznyhvysokopročnyhporoškov AT isonkinam vklûčeniâvkristallahsintetičeskihalmaznyhvysokopročnyhporoškov AT zakoraap vklûčeniâvkristallahsintetičeskihalmaznyhvysokopročnyhporoškov AT zaicevain vklûčeniâvkristallahsintetičeskihalmaznyhvysokopročnyhporoškov AT novikovnv vklûčennâvkristalahsintetičnihdíamantovihvisokomícnihporoškív AT bogatyrevagp vklûčennâvkristalahsintetičnihdíamantovihvisokomícnihporoškív AT ilʹnickaâgd vklûčennâvkristalahsintetičnihdíamantovihvisokomícnihporoškív AT nevstruevgf vklûčennâvkristalahsintetičnihdíamantovihvisokomícnihporoškív AT petasûkga vklûčennâvkristalahsintetičnihdíamantovihvisokomícnihporoškív AT tkačvn vklûčennâvkristalahsintetičnihdíamantovihvisokomícnihporoškív AT bogdanovrk vklûčennâvkristalahsintetičnihdíamantovihvisokomícnihporoškív AT isonkinam vklûčennâvkristalahsintetičnihdíamantovihvisokomícnihporoškív AT zakoraap vklûčennâvkristalahsintetičnihdíamantovihvisokomícnihporoškív AT zaicevain vklûčennâvkristalahsintetičnihdíamantovihvisokomícnihporoškív AT novikovnv inclusionsincrystalsofsyntheticdiamondhighstrengthpowders AT bogatyrevagp inclusionsincrystalsofsyntheticdiamondhighstrengthpowders AT ilʹnickaâgd inclusionsincrystalsofsyntheticdiamondhighstrengthpowders AT nevstruevgf inclusionsincrystalsofsyntheticdiamondhighstrengthpowders AT petasûkga inclusionsincrystalsofsyntheticdiamondhighstrengthpowders AT tkačvn inclusionsincrystalsofsyntheticdiamondhighstrengthpowders AT bogdanovrk inclusionsincrystalsofsyntheticdiamondhighstrengthpowders AT isonkinam inclusionsincrystalsofsyntheticdiamondhighstrengthpowders AT zakoraap inclusionsincrystalsofsyntheticdiamondhighstrengthpowders AT zaicevain inclusionsincrystalsofsyntheticdiamondhighstrengthpowders |
| first_indexed |
2025-11-26T00:09:41Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:09:41Z |
| _version_ |
1850591450223345664 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
48
PACS: 81.20.Ev
Н.В. Новиков, Г.П. Богатырева, Г.Д. Ильницкая, Г.Ф. Невструев,
Г.А. Петасюк, В.Н. Ткач, Р.К. Богданов, А.М. Исонкин, А.П. Закора,
И.Н. Зайцева
ВКЛЮЧЕНИЯ В КРИСТАЛЛАХ СИНТЕТИЧЕСКИХ АЛМАЗНЫХ
ВЫСОКОПРОЧНЫХ ПОРОШКОВ
Институт сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля НАН Украины
ул. Автозаводская, 2, г. Киев, 04074, Украина
E-mail: bogatyreva@ism.kiev.ua
Изучены содержание внутрикристаллических включений и их элементный состав в
алмазных высокопрочных шлифпорошках, синтезированных с использованием Fe–
Ni в качестве сплава-растворителя. Качественные исследования выполнены на при-
боре DiaInspect.OSM, количественное содержание и элементный состав включений
в порошках алмаза измерены методом рентгенофлуоресцентного интегрального
анализа с использованием растрового электронного микроскопа BS-340.
Введение
Кристаллы синтетических алмазов образуются при высоких давлениях и
температурах в присутствии сплавов переходных металлов. В процессе рос-
та кристалл алмаза захватывает в виде включений и примесей все побочные
фазы, присутствующие в реакционной камере. При этом включения и при-
меси становятся объемными дефектами и оказывают непосредственное
влияние на прочностные характеристики порошков. Известно, что при не-
стабильных условиях синтеза за один цикл в реакционном объеме получают
зерна алмаза различного размера и с различным содержанием внутрикри-
сталлических металлических включений сплава-растворителя [1]. Как пра-
вило, реальный кристалл алмаза отличается от соответствующей идеальной
структуры наличием дефектов от точечных до объемных. Структура реаль-
ного кристаллического материала представляет собой блоки кристалличе-
ской решетки, соединенные друг с другом. В промежутках между блоками
находятся трещины, посторонние включения, примеси, а в самих блоках –
дислокации, вакансии и прочие образования, которые снижают прочностные
характеристики кристаллов [2]. Количество и характер дефектов являются
функцией способа и условий получения кристаллов. В результате совершен-
ствования процесса синтеза рядом ведущих зарубежных фирм получены ал-
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
49
мазы с очень высокой прочностью, из которых могут быть изготовлены ал-
мазные порошки марок АС200–АС400 [3].
Методы исследования
Для исследования были выбраны алмазные шлифпорошки зернистостью
400/315 марки АС200, из которых изготовили три образца (№ 1, 2 и 3), раз-
личающиеся по содержанию в них внутрикристаллических включений β [4].
Все образцы подвергали термохимической обработке – сначала при 1000°C
в инертной среде, а затем химической в минеральных кислотах. В образцах
алмаза было изучено содержание внутрикристаллических включений и их
элементный состав до и после термохимической обработки. Качественный
анализ по включениям в алмазных шлифпорошках выполняли на приборе
DiaInspect.OSM [5]. Для исследований были отобраны отдельные пробы от
алмазных шлифпорошков образцов № 1 и 3 до и после термохимической об-
работки (всего 4 пробы-навески). Содержание и элементный состав включе-
ний в порошках алмаза измеряли методом рентгенофлуоресцентного инте-
грального анализа с использованием растрового электронного микроскопа
BS-340 и энергодисперсного анализатора рентгеновских спектров Link-860
[6]. Прочность порошков определяли по разрушающей нагрузке до (P, N) и
после термохимической обработки (РТХО, N) [7,8]. Согласно ДСТУ 3292–95
[8] прочность порошков алмаза определяется по значению статической на-
грузки, разрушающей алмазные зерна, помещенные между двумя парал-
лельными пластинами, в ньютонах.
Результаты и обсуждение
На приборе DiaInspect.OSM был выполнен качественный анализ алмаз-
ных шлифпорошков. На рис. 1 представлены фотографии образцов № 1 и 3
до и после термохимической обработки. Как видно из рисунка, кристаллы
алмаза образца № 1 имеют гладкие поверхности граней и являются более
прозрачными по сравнению с кристаллами образца № 3. Кристаллы образ-
цов № 1 и 3 до термохимической обработки более прозрачны, чем после нее.
Функциональные возможности прибора DiaInsрect.OSM с использовани-
ем просвечивающей оптической микроскопии позволяют проводить визу-
альный анализ включений. Процедура визуализации сводится к следующе-
му. Фокусируется и фиксируется как стартовый самый верхний уровень
кристалла. Затем в фокус вводится и фиксируется самый нижний конечный
его уровень. Задаются мультифокусные установочные параметры, которые
касаются количества уровней сканирования между начальной и конечной
точками и точной настройки вычислительных функций. Сразу же в цифро-
вом виде отображаются начальная и конечная высоты, а также ширина шага
между уровнями высоты. После этого выполняется процедура многократной
фокусировки, результатом наложения отдельных ее картинок есть общая
картина мультифокусного изображения.
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
50
Образец № 1
а
б
Образец № 3
а
б
Рис. 1. Изображения образцов № 1 и 3 до (а) и после (б) термохимической очистки
Возможности прибора DiaInspect.OSM позволили зафиксировать в от-
дельных кристаллах алмаза включения. Так, на рис. 2 показаны отдельные
кристаллы алмаза: прозрачный исходный (а) и термохимически обработан-
ный (б). При этом в прозрачном исходном кристалле зафиксированы вклю-
чения во всем его объеме, на менее прозрачных кристаллах алмаза, в основ-
ном после термохимической обработки, визуализируются преимущественно
поверхностные включения. После просмотра большого количества кристал-
лов алмаза и на основании визуального сравнения можно сделать вывод, что
после термохимической обработки их прозрачность заметно снижается.
В образцах алмаза были определены количественное содержание вклю-
чений и их элементный состав (табл. 1). Как видно из таблицы, состав вклю-
чений в образцах в основном представлен элементами сплава-растворителя
железа и никеля.
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
51
а б
Рис. 2. Кристаллы алмаза до (а) и после (б) термохимической очистки
Таблица 1
Элементный состав включений в алмазных шлифпорошках до и после
термической обработки
Элементный состав, %№
образца Mg Al Ca Ti Fe Co Ni Mn Cu
До термической обработки
1 – – 0.015 – 0.161 0.016 0.114 0.003 0.022
2 – – 0.026 – 0.212 0.031 0.124 0.007 0.039
3 0.014 0.060 0.040 0.016 0.222 0.058 0.139 0.010 0.058
После термической обработки
1 – – – – 0.141 – 0.093 0.001 –
2 – – 0.020 – 0.154 – 0.103 0.005 0.031
3 – 0.022 0.029 – 0.183 – 0.106 0.008 0.044
Таблица 2
Содержание примесей и включений в алмазных шлифпорошках до и после
термохимической обработки
До обработки После обработки
содержание примесей
и включений, mass%
содержание примесей
и включений, mass%№ об-
разца P, N сплава-
растворителя общее
РТХО, N сплава-
растворителя общее
1 414.2 0.275 0.331 383.5 0.234 0.235
2 358.0 0.336 0.439 289.1 0.257 0.313
3 305.5 0.361 0.617 198.0 0.289 0.392
Общее содержание включений и элементов сплава-растворителя в кристаллах
алмаза, а также прочность порошков до и после термохимической обработки
приведены в табл. 2. Из таблицы следует, что общее содержание включений в
кристаллах алмаза до термохимической обработки находится на уровне 0.331–
0.617 mass%, а после обработки – на уровне 0.235–0.392 mass%. При этом состав
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
52
617 mass%, а после обработки – на
уровне 0.235–0.392 mass%. При этом
состав включений представлен в ос-
новном элементами сплава-раствори-
теля Fe и Ni в количестве от 58.5 до
83%. После высокотемпературной
обработки в инертной среде и после-
дующей химической обработки со-
держание внутрикристаллических
металлических включений в кри-
сталлах алмаза снижается пример-
но на 30%.
Проведенная специальная сор-
тировка высокопрочных порошков
марки АС200, разработанная в ИСМ
НАН Украины, позволила получить порошки алмаза, различающиеся между
собой по содержанию в них внутрикристаллических включений до 2 раз и по
прочности – в 1.7 раза (рис. 3). После отделения зерен алмаза с высоким со-
держанием включений прочность алмазных порошков, подвергнутых высо-
котемпературным воздействиям, возрастает на 20%.
Показатели бурения гранита коронками, оснащенными шлифпорошка-
ми алмаза с содержанием внутрикристаллических включений на уровне
0.3–0.4 mass%, полученными в результате сортировки, на 20–30% превосхо-
дят аналогичные показатели работы бурового инструмента, оснащенного
исходными порошками.
Выводы
1. Экспериментально установлено, что на приборе DiaInspect.OSM воз-
можно проведение качественного анализа по включениям в образцах алмаза –
визуально. Показано, что если кристалл алмаза прозрачный, то фиксируются
включения во всем его объеме, на менее прозрачных кристаллах, в основном
после термохимической обработки, визуализируются преимущественно по-
верхностные включения.
2. В результате проведенных исследований установлено, что общее содер-
жание включений в кристаллах алмаза до термохимической обработки нахо-
дится на уровне 0.331–0.617 mass%, а после – на уровне 0.235–0.392 mass%.
При этом состав включений в кристаллах алмаза представлен в основном
элементами сплава-растворителя Fe и Ni в количестве от 58.5 до 83%.
1. М.B. Новіков, Сучасне матеріалознавство XXI cтopiччя, Наукова думка, Киев (1998).
2. Г.Б. Бокий, Г.Н. Безруков, Ю.А. Клюев, А.М. Налетов, В.И. Непша, Природные
и синтетические алмазы, Наука, Москва (1986).
Рис. 3. Зависимость прочности алмазов P
от содержания включений β образцов
№ 1, 2 и 3: 1 – до термообработки; 2 –
после термообработки
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
53
3. Н.В. Новиков, Г.П. Богатырева, Р.К. Богданов и др., Породоразрушающий и
металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления
и применения 10, 160 (2007).
4. М.В. Новіков, Г.П. Богатирьова, Г.Ф. Нєвструєв, Г.Д. Ільницька, Деклараційний
пат. 20031211734 України, 69948 А, МКИ В 24 D 3/00. Шліфувальний порошок
i cпociб його одержання, Заявл. 16.12.2003, Опубл. 15.09.04, Бюл. № 9.
5. E. List, J. Frenzel, H. Vollstadt, Industrial diamond review 1, 42 (2006).
6. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализатор, Мир,
Москва (1979).
7. ТУУ 28.4-05417344-2003. Шлифпорошки синтетических алмазов марок АС200,
АС250, АС300, АС350, АС400. Технические условия. Госстандарт Украины,
Киев (2003).
8. ДСТУ 3292–95. Порошки алмазные синтетические, Госстандарт Украины, Киев
(1996).
М.В. Новіков, Г.П. Богатирьова, Г.Д. Ільницька, Г.Ф. Невструєв, Г.А. Петасюк,
В.Н. Ткач, Р.К. Богданов, А.М. Ісонкін, А.П. Закора, І.Н. Зайцева
ВКЛЮЧЕННЯ В КРИСТАЛАХ СИНТЕТИЧНИХ ДІАМАНТОВИХ
ВИСОКОМІЦНИХ ПОРОШКІВ
Вивчено вміст внутрішньокристалічних включень і їх елементний склад в
діамантових високоміцних шліфпорошках, синтезованих з використанням Fe–Ni у
якості сплаву-розчинника. Виконано якісні і кількісні дослідження вмісту включень
в кристалах алмазу. Якісні дослідження включень в діамантових шліфпорошках
виконано на приладі Diainspect.OSM. Кількісний вміст і елементний склад
включень у порошках діаманту зміряно методом рентгенофлуоресцентного
інтегрального аналізу з використанням растрового електронного мікроскопа BS-340.
N.V. Novikov, G.P. Bogatyreva, G.D. Ilnitskaya, G.F. Nevstruev, G.A. Petasjuk,
V.N. Tkach, R.K. Bogdanov, A.M. Isonkin, A.P. Zakora, I.N. Zaitseva
INCLUSIONS IN CRYSTALS OF SYNTHETIC DIAMOND
HIGH-STRENGTH POWDERS
The results of study of intracrystalline inclusion content and the element composition in
diamond high-strength grinding powders synthesized in the presence of alloy – solvent
Fe–Ni are presented. Qualitative analysis has been carried out by device DiaIn-
spect.OSM, quantitative content and element composition of inclusions in diamond pow-
ders have been determined by X-ray fluorescence integral analysis using a scanning elec-
tron microscope BS-340.
Fig. 1. Images of samples № 1 and 3 before (а) and after (б) thermochemical cleaning
Fig. 2. Crystals of diamond before (а) and after (б) thermochemical cleaning
Fig. 3. Dependence of the strength of diamonds Р on inclusion content β of samples № 1,
2 and 3: 1 – before thermochemical cleaning, 2 – after thermochemical cleaning
|