高溫高壓條件下溶液中......



高溫高壓條件下溶液中金剛石晶體生長的驅(qū)動力可以歸納為兩種：即由過剩壓引起的驅(qū)動力和由溫度差引起的驅(qū)動力。前一種是碳原子在一定

壓力溫度的溶液中從石墨向金剛石轉(zhuǎn)移的驅(qū)動力；后一種是碳原子在一定壓力溫度的溶液中從較高溫的金剛石向較低溫的金剛石轉(zhuǎn)移的驅(qū)動力

。
由表面自由能差引起的驅(qū)動力可以稱為金剛石晶體生長的第三種驅(qū)動力，這種說法源于對采用金屬助劑的金剛石多晶體燒結(jié)中金剛石異常粒

成長特征的分析。
實驗結(jié)果表現(xiàn)以下共同特征：
1、所有樣品中都沒有發(fā)現(xiàn)石墨相
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2、異常粒成長開始發(fā)生的位置總是在金屬助劑相對富集的地方，與在樣品中所處的幾何位置和可能估計的溫度壓力分布都沒有對應(yīng)關(guān)系
3、金剛石異常成長晶粒與周圍細(xì)小晶粒之間通常存在一層金屬膜，其厚度在幾微米至數(shù)十微米之間
4、金剛石異常成長晶粒的生長速度隨溫度升高而明顯增加
5、原料粒度越小，金剛石異常粒成長現(xiàn)象越容易發(fā)生，且生長速度越快
6、與原料金剛石粒度的表面相比，金剛石異常成長晶粒表面相對平整
這種金剛石異常粒成長現(xiàn)象表明：在體系中發(fā)生了明顯的單方向的物質(zhì)運輸過程。碳從原料微粉金剛石中通過金屬溶液大量轉(zhuǎn)移到異常發(fā)育

的較大的晶粒中去，使這種晶粒迅速長大，同時消耗掉周圍的微粉。
促使碳原子單方向輸運的原因并非如前所述的兩種驅(qū)動力：
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首先在所有樣品燒結(jié)的各個階段都沒有發(fā)現(xiàn)石墨相，這就確信由過剩壓引起的驅(qū)動力不存在；同時異常粒在樣品中所處的幾何位置和可能估

計的溫度壓力分布都沒有對應(yīng)關(guān)系，是隨機(jī)的，而且，金剛石異常成長晶粒的生長速度對溫度和原料粒度非常敏感，這就確信由溫度差引起的

驅(qū)動力也不存在。
可以推想存在一種只與粒度相關(guān)的驅(qū)動力，在這種驅(qū)動力作用下，一方面碳原子不斷從細(xì)小晶粒表面溶入金屬，另一方面碳原子不斷從金屬

中析出到出大的晶粒表面上去。實際上，溶解和析出在大小晶粒表面都應(yīng)該是同時存在的，只是當(dāng)它們靠的很近時，在微粉表面溶解快于析出

，而在大晶粒表面析出大于溶解，其原因時微粉具有大的多的比表面積，其表面自由能比大晶粒的表面自由能高，尤其是在微粉粒度很小時，

這種差別更明顯。