Високотемпературна капілярність у контактних системах металевий розплав - тверда фаза на основі вуглецю і нітриду бору - Автореферат

Проте для побудови загальної теорії міжфазних явищ, що дозволяє проводити широке наукове передбачення взаємодії між фазами, які контактують, для цілеспрямованого керування властивостями міжфазних меж, поряд із подальшим накопиченням експериментальних даних необхідно провести поглиблене вивчання механізмів процесу змочування і міжфазної взаємодії в умовах конкуруючої взаємодії компонентів розплаву між собою і з твердою фазою, зясувати взаємозвязок між структурою межі розподілу фаз після кристалізації і видом діаграми стану. Мета роботи - визначення шляхів керування змочуваністю й адгезією фаз у контактних системах тверда фаза на основі вуглецю і нітриду бору - металевий розплав, що містить компоненти, які забезпечують різну інтенсивність взаємодії між собою і з твердою фазою в умовах вакууму і високого тиску. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання: Встановити закономірності змочуваності і міжфазної взаємодії в контактних системах тверда фаза - металевий розплав різного хімічного складу з метою виявити взаємозвязок між типом діаграми стану, процесами фазоутворення на міжфазній межі й ізотермами змочування. Визначити вплив капілярних характеристик межі розподілу кристал - розплав у процесах зародження і росту кристалів алмазу з металевих розплавів і на цій основі розробити класифікацію добавок у ростові середовища для одержання кристалів із заданими властивостями. В більш ніж 80 контактних системах на основі вуглецю і нітриду бору з металевими розплавами в вакуумі і при тиску до 8 ГПА проведено поглиблене вивчення механізмів процесу змочування і міжфазної взаємодії в умовах конкуруючої взаємодії компонентів розплаву між собою та з твердою фазою.У першому розділі подано стислий огляд досліджень в області контактних явищ і фазових перетворень кристал - розплав, проведено аналіз основних положень теорії капілярності. Густина (rr), поверхневий натяг (ssрг) розплаву, змочуваність твердої фази металевим розплавом (qq) визначалися методами “лежачої краплі” і за формою меніска розплаву біля досліджуваної твердої фази. У третьому розділі приведено дані по змочуваності і контактній взаємодії в системах металевий розплав - тверда фаза на основі вуглецю і нітриду бору при атмосферному і високому тисках. Як показали дослідження, в сплавах на основі інактивних до речовини твердої фази хімічних елементів з добавками металів, що мають високу хімічну спорідненість до твердої фази, інтенсивність взаємодії між фазами, як правило, характеризується величиною зміни вільної енергії взаємодії розплаву з твердим тілом, що змочується. Процес змочування графіту розплавами Co або Ni, що містять активні до вуглецю d-метали, протікає з властивими йому особливостями.Із зіставлення форм кристалів алмазу, вирощених із метал - вуглецевих розчинників методом температурного градієнту і даних по змочуванню випливає, що існує кореляція між змочуваністю кристалу розплавом ростового середовища і його габітусом: чим гірше змочується розплавом грань кристалу, тим більший розвиток і габітусне значення вона одержує в огрануванні кристалу. Комплексне дослідження закономірностей зміни капілярних характеристик (змочуваності, адгезії, поверхневого і міжфазного натягу) у системах кристал-розплав у залежності від складу ростового середовища і будови відповідних діаграм стану дозволило зробити висновок про кореляцію між капілярними властивостями розплаву (обємними і поверхневими властивостями системи) і видом діаграми стану та розробити класифікацію добавок у ростові середовища за їхньою дією на процес кристалізації алмазу. Добавки цієї групи істотно змінюють величину міжфазної енергії межі розподілу кристал - ростове середовище, збільшують розчинність вуглецю в розплаві і впливають на процес кристалізації на стадії зароджування. Добавки цієї групи не здатні в такій же мірі, як добавки першої групи, зменшити величину міжфазної енергії межі розподілу кристал - ростове середовище, але вони істотно зменшують розчинність вуглецю в розплаві, що призводить до уповільнення швидкості росту кристалів алмазу. На основі поглиблення вивчення механізмів процесу змочування і міжфазної взаємодії в умовах конкуруючої взаємодії компонентів розплаву між собою і з твердою фазою і встановлення взаємозвязку між змочуваністю і структурою межі розподілу після кристалізації, запропоновано наступні критерії цілеспрямованого керування високотемпературними капілярними процесами в контактних системах різноманітної фізико-хімічної природи: концентрація в розплаві добавки, що має високу спорідненість до компонентів речовини твердої фази або вибір іншої добавки величина термодинамічної активності компонентів розплаву, що мають різноманітну спорідненість до речовини твердої фази ступінь відхилення системи від стану термодинамічної рівноваги за рахунок заданої різниці хімічних потенціалів одного з компонентів твердої фази у твердій і рідкой фазах структура і фазовий склад поверхні твердої фази.Проведено комплексне фізико-хімічне дослідження змочуваності і контак

Основний зміст роботи