К материалам контейнеров
предъявляются следующие требования: низкое сопротивление сдвигу, т.
е. способность хорошо передавать давление с рабочей поверхности пуансонов
к реакционной зоне; малая сжимаемость; низкая теплопроводность;
низкая электропроводность; отсутствие фазовых превращений в условиях
длительных выдержек при высоких давлениях и температурах; высокая
температура плавления (>1600°С), которая не должна уменьшать с ростом
давления; химическая инертность по отношению к материалам реакционной
зоны; высокая химическая чистота.
Задача данного этапа работы
заключается в разработке технологии по изготовлению контейнеров, пригодных
для длительных экспериментов (несколько суток) по выращиванию крупных
монокристаллов алмаза. Для решения данной проблемы необходимо: подобрать
оптимальный материал с учетом вышеперечисленных требований; изучить
влияние механических свойств и плотности контейнера на процесс передачи
давления от пуансонов к реакционной зоне. Дополнительное требование —
это универсальность материала и технологии изготовления контейнера
для использования его в любых типах АВД (наковальня с лункой, белт и
многопуансонные аппараты).
Среди используемых для
изготовления контейнеров материалов наиболее широкое распространение
при синтезе алмазных порошков получили природные минералы пирофиллит
А1203 • 4Si02 • Н20 и
литографский камень СаС03 (~95 %) + Si02 •
А1203 • Fe203 (~5 %).
Значительно реже используют такие материалы, как тальк 3MgO •
4Si02 • Н20, хлористое серебро AgCl, нитрид
бора BN и ряд других.
Хлористое серебро обладает очень
малым коэффициентом внутреннего трения (0,03 при 2,5- 109
Па). Поэтому.при его использовании имеет место равномерное (практически
гидростатическое) распределение напряжений в твердом теле при сжатии.
Однако термостойкость его невысока (Т = 456 °С при
атмосферном давлении). С ростом давления температура плавления AgCl
возрастает [6], но не достаточно для использования его в
качестве материала для контейнеров (рис. 6.17).
Пирофиллит и литографский камень
имеют коэффициент внутреннего трения 0,25 Рис. 6.17. Р, т -
диаграмма при Р = 2,5 • 109
Па и хуже передают давле-плавления
AgCl ние Установлено, что образование
градиен-