高温高压下人造金刚石过程的热力学分析—相平衡信息及其应用

摘要

借助Fe-C二元系在5.7 GPa高压下等压相图提供的有关相平衡信息,以及石墨相Gra.和液相Liq.之间的介稳平衡信息,主要对以Fe作溶剂,以石墨为碳源,在高温高压下获得人造金刚石的主要工艺进行了热力学分析。分析结果显示：在Dia.＋Liq.两相平衡区里引入石墨相,则引发Gra.→Dia.＋Liq.析液反应过冷转变。这种转变是以三相定态反应链模式实现的。这种模式可以是等温的,亦可以呈一定温度梯度,分别对现行的一次性形核长大工艺和温度梯度法由籽晶/籽晶群同质外延工艺进行热力学分析和评述,并给出转变的指向和限度。分析结果还表明：在三相定态反应链模式下,人们通常所谓的包裹物都是液相卸压降温后的转变产物。本文的分析方法也适用于Fe-C体系、Ni-C体系和Fe∶Ni成分比约为5∶5~7∶3范围内的Fe-Ni-C体系。