
- •П оликристаллические материалы на основе алмаза киев наукова думка 1989 г оглавление
- •Предисловие
- •Глава I написана а. А. Шульженко и в. А. Шишкиным, глава II — в. А. Шишкиным и а. А. Бочечкой, в написании глав III— V принимали участие все авторы. Список условных обозначений
- •Глава I получение и свойства поликристаллических материалов на основе алмаза
- •Материалы, синтезированные из неалмазного углерода
- •Материалы, спеченные из микропорошков алмаза
- •Многослойные поликристаллические материалы
- •Материалы на металлической или металлокерамической связках
- •Структура поликристаллических материалов
- •Глава II аппараты высокого давления для получения поликристаллических материалов
- •Типы аппаратов
- •Эксплуатация аппаратов
- •Глава III свойства алмазных порошков для получения поликристаллических материалов на основе алмаза
- •Прочность порошков синтетического алмаза при сжатии
- •Прочность порошков синтетического алмаза при сжатии
- •Зависимость свойств алмазных порошков от содержания включений
- •Изменение состава алмазных порошков при нагреве и взаимодействии с газами
- •Изменение физико-механических свойств алмазных порошков при нагреве под давлением
- •Глава IV твердофазное спекание алмазных порошков при высоких давлениях
- •Холодное уплотнение порошков алмаза
- •Уплотнение порошков алмаза при термобарическом воздействии
- •Формирование структуры поликристаллов при спекании порошков
- •Зависимость свойств спеченных поликристаллов от состава поверхности алмазных порошков
- •Элемент или функциональная группа
- •Взаимодействие сжатого алмазного порошка с газами
- •Глава V жидкофазное спекание алмазных порошков при высоких давлениях
- •Взаимодействие алмаза с переходными металлами
- •Механизм пропитки алмазных порошков
- •Кинетика пропитки алмазных порошков жидкими металлами и сплавами металл — углерод
- •Пропитка алмазных порошков кобальтом из твердосплавной подложки
- •Спекание поликристаллов на основе алмаза методом пропитки алмазных порошков
- •Список литературы
Глава I написана а. А. Шульженко и в. А. Шишкиным, глава II — в. А. Шишкиным и а. А. Бочечкой, в написании глав III— V принимали участие все авторы. Список условных обозначений
А — молярная масса вещества
а — температуропроводность
b — вектор Бюргерса
C — концентрация вещества по массе
Са — отношение количества атомов элемента или соединения к общему количеству атомов в системе
С1 — объемное содержание вещества
СP — теплоемкость вещества при постоянном давлении
dЗ — средний размер спекаемого зерна
d — средний эффективный диаметр пор
— постоянная решетки кристалла
Е, Еа — энергия оже-электрона, активации
Ею — модуль Юнга
F — изображение температуры при преобразовании Лапласа
G — свободная энергия Гиббса
Gc — модуль сдвига
Н — энтальпия вещества
h — толщина поликристаллического слоя
I — сила тока
I0 (х), I1(х) — модифицированные функции Бесселя первого рода нулевого и первого порядков
J0 (x), J1 (x) — функции Бесселя первого рода нулевого и первого порядков
KP — константа равновесия реакции
Кп — коэффициент проницаемости
L — размер областей когерентного рассеяния рентгеновского излучения
l — глубина проникновения жидкости при пропитке
m — масса вещества
— коэффициент изометричности
N_ — плотность дислокаций
— число эмиттированных оже-электронов
P — разрушающая нагрузка
p — давление
Q — энергия тепла
q — относительная величина износа
R — универсальная газовая постоянная
RЭ — электросопротивление
Rц — радиус цилиндра
r — расстояние от оси цилиндра
rк — радиус кривизны поверхности
rп — усредненный радиус поры
S — энтропия вещества
— площадь поперечного сечения
s — изображение времени при преобразовании Лапласа
Т — температура
V — молярный объем
— содержание пор диаметра
в общем объеме пор
— коэффициент теплообмена
— надежность
— коэффициент теплового расширения
— коэффициент сжимаемости
— пористость
— величина микроискажений решетки
— динамическая вязкость
— краевой угол смачивания
— теплопроводность
— кинематическая вязкость
— коэффициент Пуассона
— плотность вещества
— удельное электросопротивление
— константа скорости пропитки
— предел прочности при сжатии
— коэффициент поверхностного натяжения
— время
Глава I получение и свойства поликристаллических материалов на основе алмаза
Материалы, синтезированные из неалмазного углерода
Поликристаллические материалы на основе алмаза по своим физико-механическим свойствам могут быть близкими к монокристаллам, а по некоторым — и превосходить их. Так, большинство алмазных поликристаллов обладает изотропией свойств, отличается высокой износостойкостью и превосходит монокристаллы по трещино-стойкости (ударной вязкости).
По принятой в настоящее время классификации [168] поликристаллические сверхтвердые материалы (ПСТМ) делятся на четыре группы.
I группа — ПСТМ, получаемые при высоких давлениях и температурах путем превращения графита в алмаз в присутствии специальных сплавов-растворителей углерода. К этой группе относятся, например, поликристаллы типа баллас (АСБ) и карбонадо (АСПК). Следует отметить, что в месторождениях алмазов встречаются при- родные поликристаллы подобных типов.
II группа — ПСТМ, получаемые путем спекания алмазных порошков в условиях высоких статическихдавлений и температур.
III группа — ПСТМ, получаемые при высоких статических давлениях и температурах на подложке из твердого сплава или стали, а также ПСТМ в твердосплавной или металлической обойме.
IV группа — ПСТМ, получаемые методом спекания алмазных порошков при более низких давлениях (до 1, 9 ГПа) в присутствии связующего материала.
Основной особенностью способов получения поликристаллических алмазов I группы (баллас, карбонадо) является введение сплава-растворителя в виде стержня или конуса в центр реакционной зоны, которая находится в тепловом контакте с охлаждаемыми деталями аппарата высокого давления (АВД). Площадь поперечного сечения стержня из металла или сплава-растворителя углерода не превышает 10 % площади сечения реакционной зоны, заполненной неалмазным углеродом, чаще всего графитом [29].
Поликристаллы АСБ (баллас) представляют собой шаровидные агрегаты радиально-лучистого строения из синтетических алмазных кристаллитов со средним размером 0,3 мм, диаметр агрегатов колеблется от 6 до 10 мкм. Поликристаллы АСБ имеют мозаичную структуру и характеризуются плотностью дислокаций порядка 2 • 108 см-2; углами разориентировки зерен - блоков мозаики (размером около 10 мкм) — 10—20' и кристаллитов 5—10° [97]. Составляющие баллас алмазные частицы, как правило, являются двойниковыми сростками алмазных пластинчатых образований по плоскости (111), толщина сростков составляет 1—10 мкм. Число таких пластинчатых сростков в пределах одного кристаллита доходит до 10. Плоскости двойникования обычно радиально ориентированы и могут составлять в длину до 1 мм [121]. Поликристаллы АСБ имеют большой разброс плотности как в пределах одного поликристалла, так и между различными образцами внутри одной партии — от 3,7 до 4,1 г/см3 в зависимости от содержания в них металла и непрореагировавшего графита.
Физико-механические свойства АСБ во многом зависят от состава и количества металлических включений, содержание по массе которых обычно колеблется в интервале от 2 до 12 %, но может достигать 20 %. Плотность отдельного поликристалла АСБ увеличивается от периферии к центру, содержание металлических включений тоже растет от периферии к центру. Такое распределение включений металла формируется в процессе синтеза балласа (АСБ), причем металлические включения встречаются двух видов: внутри кристаллитов — ориентированные включения фазы переменного состава с гранецентриро-ванной кубической решеткой и параметром ячейки 3,52— 3,63 А; по границам алмазных зерен в виде длинных цепочек неориентированных частиц, по составу отличающихся от ориентированных включений [97]. Включения в синтетических балласах по составу соответствуют раствору углерода (Са = 1 - 5 %) в сплаве-растворителе
Ni — Cr. Кроме металлических алмазы АСБ содержат и другие включения, в том числе и графит.
Микроструктура поликристаллов АСБ имеет ярко выраженное радиальное строение, размер алмазных зерен изменяется в основном от 10 до 400 мкм, но отдельные зерна могут достигать 1 и даже 2 мм, причем в центре образца преобладают зерна меньшего размера, имеющие удлиненное строение, к периферии — преобладают более крупные агрегаты из зерен искаженной октаэдрической формы со слабо заметными межзеренными границами.
Следует отметить, что на структуру поликристаллических алмазов типа баллас влияют морфологические особенности структуры исходного углеродного материала. Дефектность в структуре графитов (трещины, поры и др.) переходит в аналогичную дефектность структуры балласа, текстура крупнозернистого графита отражается на текстурированности зерен поликристаллов. Это объясняется тем, что исходный углеродный материал в процессе синтеза претерпевает преимущественно ради-ально направленный полиморфный переход кристаллической графитовой фазы в алмазную [105].
Поликристаллические алмазы типа карбонадо (АСПК) получают синтезом из неалмазного углеродного материала в присутствии металла или сплава-растворителя, который вводится в центр реакционной зоны в виде тонкого стержня с площадью поперечного сечения не более 0,04 площади сечения реакционной зоны, при температуре не менее 1200 °С и давлении не менее 8,0 ГПа в течение времени, достаточного для кристаллизации алмаза [11]. Контакт одного из торцов стержня сплава-растворителя с поверхностью АВД способствует созданию в реакционной зоне неоднородного теплового поля с большими градиентами температуры. Поликристаллы карбонадо имеют мелкозернистое строение с небольшим содержанием локальных металлических и графитовых включений. Наличие расплавленного металла растворителя в процессе синтеза способствует взаимному прорастанию отдельных синтезируемых кристаллов алмаза, формирующих образец карбонадо, и их двойникованию по плоскости (111). Продолжительность синтеза алмазов АСПК зависит от давления и составляет от долей секунды до одной минуты.
Физико-механические свойства поликристаллических алмазов АСБ и АСПК в значительной степени определяются содержанием металлических и неметаллических включений, их распределением и составом. Прочность и износостойкость алмазных поликристаллов зависят от прочности зерен алмаза, плотности их упаковки и прочности сцепления зерен между собой.
Включения в образцах синтетических карбонадо и балласа бывают двух видов: ориентированные (закономерно сопряженные с решеткой алмаза) и неориентированные. В качестве металлов-растворителей при синтезе поликристаллических алмазов (АСБ, АСПК) чаще других применяют никель, железо, кобальт и их сплавы с такими металлами, как хром, марганец и др. Наиболее прочные поликристаллы алмаза — синтезированные в присутствии кобальта и никеля, а также в присутствии их сплавов с хромом. Необходимо отметить, что прочность алмазов АСПК превосходит прочность алмазов АСБ, а содержание включений, наоборот, в АСПК значительно ниже, чем в АСБ. Так, прочность на сжатие шаровидных образцов АСПК составляет 430—450, а АСБ — только 210 МПа. Динамическая прочность алмазов АСПК также выше, чем АСБ. Поликристаллические алмазы можно упрочнять, подвергая их металлизации адгезионно-активными металлами и сплавами, в результате чего прочность алмазов возрастает не менее чем в 3 раза [29]. Эффект упрочнения объясняется цементацией и залечиванием дефектов алмазных зерен, составляющих поликристаллы.
Износостойкость (абразивная способность) поликристаллических алмазов зависит в основном от прочности сцепления между собой алмазных зерен, из которых состоят поликристаллы. Абразивная способность алмазов АСБ и АСПК, выраженная отношением массы снятого материала шлифовального круга из кабрида кремния при правке его указанными алмазами к потере их массы, имеет значительный разброс (от 15 до 300 г/мг). Это свидетельствует о большой неоднородности свойств исследуемых образцов поликристаллических алмазов, причем образцы, отличающиеся наиболее высокой плотностью, т. е. имеющие наибольшее количество металлических включений, имеют самую низкую абразивную способность (ниже 5 г/мг) и практически непригодны для использования в правящем и режущем инструментах. По данным работы [97], абразивная способность поликристаллических алмазов резко падает, когда содержание никеля в заготовках превышает 3—4 %. Электропроводность поликристаллических алмазов определяется также количеством и распределением по объему металлических примесей. Разброс значений эффективного удельного сопротивления даже в пределах одной партии очень велик, средние значения для алмазов АСБ составляют 2—10, а для АСПК — 10—20 Ом • м и не зависят от содержания металлических включений.
При
синтезе поликристаллических алмазов
АСБ и АСПК жидкий металлический расплав
контактирует с поверхностью углеродных
материалов, проникая по трещинам,
порам и капиллярам внутрь реакционной
зоны, обволакивая каждый кристаллит
углеродного материала От интенсивности
растекания расплава металла-растворителя
по углеродному материалу (чаще всего
по графиту), скорости растворения
углерода в расплаве и скорости его
транспортировки к фронту кристаллизации,
а также от скорости роста алмазных зерен
во многом зависит качество синтезируемых
алмазных поликристаллов. Использование
при синтезе металлов и сплавов-растворителей,
способных хорошо смачивать поверхность
графита и алмаза, должно благоприятно
повлиять на степень превращения
графита в алмаз, так как увеличивается
площадь контактной поверхности расплава
и твердой фазы (графита), а это
существенно увеличивает скорость
растворения углерода в расплаве. Свойства
межфазной границы графит— расплав
должны определять также величину и
морфологию синтезируемых алмазных
частиц, их сцепление между собой.
Интенсивность смачивания и капиллярные
явления при высоких температурах и
давлениях определяюще влияют на пропитку
компактной графитовой заготовки, из
которой синтезируются алмазные
поликристаллы. Более подробно
межфазные и капиллярные явления при
синтезе алмазов рассмотрены в работах
[30, 96]. Межфазную энергию на границе
расплава с твердым телом экспериментально
определить трудно, однако ее изменение
при атмосферном давлении можно однозначно
найти измерением краевых углов смачивания
и поверхностного натяжения жидкой
фазы
из уравнения Юнга
.
Однако формирование равновесной формы
капли металла на поверхности твердого
тела, в нашем случае на графите или
алмазе, при высоких давлениях
происходит в жидкой или твердой среде,
поэтому определение
не имеет смысла.
Основой сплавов-растворителей, используемых при синтезе алмаза, чаще всего служат металлы VIII группы периодической системы элементов. Исходя из зависимости краевых углов смачивания поверхности графита и алмаза от состава сплавов-растворителей, рассчитывали величину адгезионного натяжения на границе расплав — графит (алмаз). Определяли также степень превращения графита в алмаз при синтезе в присутствии этих же сплавов-растворителей. Сопоставляя эти данные, установили корреляционную зависимость между ними. Следует отметить, что повышение давления приводит к незначительному изменению поверхностной энергии веществ. Авторами работ [98, 172] разработан метод измерения краевых углов смачивания твердых тел металлическими расплавами в условиях высоких давлений.
Формирование равновесной формы капли расплавленного металла на поверхности твердого тела при заданной температуре происходило при гидростатическом давлении в среде расплавленного флюса. Поэтому уравнение Юнга для краевого угла необходимо записать следующим образом:
(1.1)
— межфазные
натяжения на границах твердое тело —
расплав флюса, расплав металла — расплав
флюса и твердое тело — расплав металла
соответственно;
—
краевой угол смачивания расплавом
металла твердого тела.
Отсюда следует, что значения краевого угла содержат систематическую ошибку по сравнению с краевым углом, измеренным при той же температуре в вакууме. Оценим эту ошибку:
,
где
и
— краевые углы смачивания в расплаве
флюса и вакууме;
и
— поверхностное натяжение расплава
металла и твердого тела в вакууме.
Определим стоящие в скобках выражения
, (1.3)
,
где
и
— краевые углы смачивания флюсом
металла и твердой подложки;
(1.4)
Следовательно,
систематическая ошибка при определении
краевого угла смачивания зависит от
величины отношения
,
от величины угла смачивания флюсом
металла и от самого краевого угла
смачивания металлом твердого тела.
Величина этой ошибки составляет не
более 2 % [98]. Рассмотренный метод позволил
провести изучение смачиваемости алмаза
и графита расплавами металлов в области
температур 1700‑2800 К и давлений 4—10
ГПа.
При атмосферном давлении или в вакууме смачиваемости алмаза расплавами металлов при таких температурах изучить невозможно из-за графитизации алмаза. Прямые измерения контактных углов смачивания графита металлами VIII группы периодической системы и их сплавами показали, что при высоких давлениях эти углы имеют несколько меньшие значения, чем при атмосферном давлении. Это свидетельствует о незначительном повышении энергии взаимодействия расплава металлов с графитом.
Повышение
температуры в большинстве случаев
улучшает смачиваемость, при этом характер
и направление изменения межфазной
энергии для металлов VIII группы и сплавов
на их основе, изученные измерением
адгезионных свойств алмаза при
умеренных температурах, сохранится,
особенно если различия в межфазных
характеристиках велики. Кроме того, с
изменением состава сплавов изменяются
не только капиллярные характеристики,
а и другие свойства, в частности
растворимость углерода в расплаве.
Вместе с тем повышение давления также
приводит к изменению растворимости
углерода в расплавах, но, как показано
в работе [249], эти изменения незначительны.
Давления выше 5 ГПа могут влиять на
адгезионную активность компонентов
сплавов-растворителей углерода, тем
самым изменяя смачиваемость графита и
алмаза расплавом, межфазное натяжение
(
),
работу адгезии, имеющие решающее значения
для синтеза поликристаллических
алмазов. Как правило, для большинства
сплавов-растворителей углерода с
увеличением давления увеличивается
степень смачивания графита расплавом.
При заданных p — Т параметрах это
значительно повышает степень превращения
графита в алмаз. Кроме того, металлические
расплавы, обладая высокой адгезией к
углеродным материалам, интенсивно
обволакивают частицы исходного графита
в реакционной шихте, увеличивая тем
самым скорость растворения углерода.
В то
же время можно предположить, что
использование в качестве растворителей
некоторых адгезионно-активных металлов
(Сг, Nb, Ti), приводящих к сильному
взаимодействию расплава с углеродом и
образованию слоя промежуточной карбидной
фазы, способно затруднить транспорт
углерода к поверхности растущего
кристалла и уменьшить в конечном счете
степень превращения графита в алмаз в
процессе синтеза. Степень смачиваемости
твердого тела металлическим расплавом,
обусловливаемая характером и
интенсивностью взаимодействия
контактирующих фаз, в первую очередь,
зависит от химического сродства
компонентов расплава и вещества твердой
фазы. Мерой интенсивности взаимодействия
может служить величина
изобарно-изотермического потенциала
реакции металла с углеродом (
G).
Она же может характеризовать, в
частности, карбидообразующую способность
контактирующего с углеродной поверхностью
расплава.
Для экспериментов были взяты расплавы германия с добавками никеля, марганца, хрома, ванадия и титана. Германий, будучи неактивным к углероду, выполнял роль растворителя тугоплавких переходных металлов. Изменяя концентрацию активного компонента либо сам активный элемент, можно получать сплавы, по-разному смачивающие графит и алмаз и имеющие различные значения межфазной энергии на границе с этими твердыми фазами. Таким образом, представлялось возможным использовать при синтезе алмаза расплавы, одинаково смачивающие графит и алмаз и имеющие приблизительно равные значения межфазной энергии границы раздела расплав — твердая фаза, но характеризующиеся вследствие введения в расплав различных переходных металлов различной величиной G (разной карбидообразующей способностью). Отметим, что величина изобарно-изотермических потенциалов реакции использованных в работе металлов с углеродом возрастают в ряду от никеля к титану.
Смачиваемость графита и алмаза металлическими расплавами определялась в вакууме 1 • 10-3 Па при 1200 °С. Для исследований применяли монокристаллический германий, переплавленные в вакууме для дополнительной очистки и дегазации при помощи электронно-лучевого нагрева электролитические никель, марганец, хром, ванадий, иодидный титан, тантал марки ТВЧ, ниобий зонной очистки, графит марки МПГ-6 и монокристаллы природного алмаза (плоскость 111). Измерялись конечные краевые углы смачивания, остающиеся неизменными в течение длительной выдержки, различной для изученных систем и колеблющейся в пределах от 10 до 150 мин.
Превращение графита в алмаз в присутствии расплавов германия с никелем, марганцем, ванадием, титаном и хромом осуществляли в АВД типа тороид при р = 7,0 ГПа и Т = 1800 °С. С целью стабилизации температуры реакционный состав выдерживался при 1400 °С в течение 30 с. Время синтеза во всех экспериментах составляло 60 с. Сплавы для синтеза готовили методом аргонно-ду-говой плавки. Степень превращения графита в алмаз определяли как отношение массы образовавшихся алмазов к массе исходного графита.
Q05 Q1 0,15
0,2 0,3 Q5 0,7 0,9
Са,молярная доля
Рис. 1. Концентрационные
зависимости смачиваемости графита
расплавами на основе германия с добавками
Ni (1), Мп (2), Сг (3), V (4), Nb (5), Ti (6), Та (7)
Для синтеза алмаза были выбраны расплавы, одинаково смачивающие графит (краевой угол 50°). Капиллярные и адгезионные свойства выбранных расплавов приведены в табл. 1. Зависимости степени превращения графита в алмаз и адгезионного натяжения расплавов на границе с алмазом от величины изобарно-изотермического потенциала реакции металла с углеродом представлены на рис. 2, из которого видно, как по мере роста интенсивности карбидообразования в системе (более отрицательные значения G) степень превращения графита в алмаз резко уменьшается. В присутствии сплавов германия с титаном и ванадием степень превращения практически равна нулю
Таблица 1. Капиллярные и адгезионные свойства металлических расплавов при смачивании поверхности алмаза и графита
Добавка в расплав германия |
Са, %
|
, градусы |
се. , мДж/м2 |
се. cos, мДж/м2 график 1 алмаз |
Wa, мДж/м2 график 1 алмаз |
||
Ni |
95 |
— |
2100 |
1350 |
— |
3450 |
— |
Мп |
67 |
35 |
850 |
546 |
696 |
1396 |
1546 |
Сг |
27 |
35 |
1100 |
707 |
901 |
1807 |
2000 |
V |
3 |
27 |
600 |
386 |
535 |
986 |
1135 |
Ti |
2 |
25 |
600 |
386 |
544 |
986 |
1144 |
Рис.
2. .Зависимости адгезионного
натяжения расплавов на
границе с алмазом (1) и степени
превращения графита в алмаз (2)
от
изобарно-изотермического потенциала
реакции
металла-добавки с углеродом
(несмотря на хорошее смачивание графита и алмаза этими расплавами). Такое резкое уменьшение степени превращения в данном случае вызвано, очевидно, интенсивным карбидообразованием в системе, приводящим к резкому уменьшению содержания в расплаве несвязанного углерода и затруднением его доставки (диффузии через промежуточный карбидный слой) к поверхности растущего кристалла [30]. Полученные данные свидетельствуют о существовании достаточно общей корреляции между капиллярными, адгезионными и карбидообразующими свойствами металлических расплавов по отношению к графиту и алмазу и степенью превращения графита в алмаз в условиях синтеза при сверхвысоких давлениях в присутствии этих металлических расплавов.
Вместе с тем при нагреве до температур выше 1000 К при атмосферном давлении в синтетических алмазах происходит графитизация, которая стимулируется металлическими включениями так же, как стимулировалась перекристаллизация графита в алмаз при сверхвысоких давлениях. В итоге происходит разупрочнение и даже разрушение без приложения нагрузки синтезированных поликристал-
лов алмаза. Еще одной причиной разрушения поликристаллов при нагреве являются механические напряжения, возникающие из-за различия коэффициентов термического расширения материала включений и алмаза. Так, при нагреве до 750—850 °С в течение 60 мин более 50 % поликристаллов АСБ и АСПК разрушаются; разрушаются они и при температуре нагрева 850— 1000 °С после 5 мин выдержки [28].
Для сравнения в работе [38] исследовалась прочность после нагрева алмазных компактов, спеченных из алмазного порошка, синтезированного из углеводородов и практически не содержащего металлических включений. При нагреве до 1200 °С в инертной атмосфере на поверхности компактов появлялся тонкий серый налет, но механическая прочность оставалась без заметных изменений, в то время как образцы карбонадо рассыпались без нагрузки при нагреве в тех же условиях до 1000 °С.
В поликристаллах АСБ и АСПК при нагреве выше 800 °С происходит графитизация алмаза в местах скопления включений металла-растворителя, причем графит скапливается по границам кристаллитов, связь между ними нарушается и поликристаллы теряют свои прочностные и абразивные свойства, а при дальнейшем нагреве происходит их механическое разрушение. Из-за неравномерности распределения металлических включений по объему поликристаллов балласа и карбонадо наблюдаются большие различия в температурах начала графитизации и, несмотря на наличие совершенных и термостойких частей и блоков в образцах, в целом поликристаллы АСБ и АСПК имеют низкую термостойкость и не пригодны для изготовления из них лезвийного инструмента. Они нашли широкое применение в производстве алмазных волок.
Без применения металлических катализаторов-растворителей и алмазного источника углерода поликристаллические алмазные агрегаты получают из углеводородов при термодинамических параметрах, соответствующих области стабильности алмаза [210]. Образцы этого материала матовые, белого или светло-серого цвета. Они имеют форму цилиндра диаметром 3,8 и высотой 3 мм и выдерживают осевую нагрузку 30—50 кН. Пиктометрическая плотность составляет 3,5 ± 0,3 г/см3, удельное электросопротивление — 108 Ом • м, теплопроводность — 360—410 Вт (м • К) [181]. Основная несгораемая примесь этих агрегатов, как и природных карбонадо, — двуокись кремния.
Наиболее распространенными недостатками поликристаллов алмаза, относящихся к I группе, является их низкая термостойкость и значительная хрупкость, не позволяющая применять их в буровом и правящем инструменте.
Поликристаллические алмазы II группы лишены таких недостатков, так как спекаются из мелких алмазных порошков, имеющих хаотическую ориентировку. Они обладают изотропией физико-механических свойств, имеют высокую ударную вязкость, значительную прочность, термостойкость.