Введение к работе
Актуальность теш. Возрастание потребности народного хозяйства в порошках синтетического алмаза (СА) ставит все более актуальной задачей создание эффоктивгоге методов их получения и последующей обработки с целью улучшения потребительских свойств. Как известно, на практико в.процессах контроля, улучшения качества и обработки алмазных порошков, в большинство случаев применяются такие мотоды, как дробление на мельницах, травление в расплавах и т.д. Также распространены различные методы сортировки и дополнительной обработки алмазов. Комбинируя методы сортировки моясно из одного и того ;ке исходного сырья получать специальные марки алмазных порошков с заданными физико-химическими и механическими свойствами. Ведутся теоретические и экспериментальные исследования СА в направлении разработки новых методов синтеза монокристаллов с заданными свойствами, гдо достигнуты определенные успехи. Однако, несмотря на многочисленные исследования по разработке неразрупащих методов упрочнения алмаза эта проблема ntAia далека от своего эффективного решения.
Совершенствование технологии производственных процессов, повышенно качества продукции и снижение ее себестоимости lie могут быть реализованы без применения современных достижений науки и техники, что в полной мере относится и к рассматриваемой нами проблеме. Одни:.- из наиболее перспективных направлений является использование лазеров в технологии обработки и улучшения качества порозпсов СА. По сравнению с известными методами, лазерная обработка представляет собой альтернативный путь, потенциальные возможности которого до сих пор достаточно но изучены. Разработка лазери й технологии улучшения физико-механических свойств СА важна в деле дальнейшего развития неразрушаюдих методов их упрочнения. Существующие способы обработки алмаза с использованием излучения лазеров ыояно свести к таким технологическим операциям, как сверление, раскалывание, подрезка кристаллов и т.д. Причем, практически все результаты были получены на кристаллах природного алмаза (ПА).
На пути внедрения лазер^п в алмазную промышленность существуют определенные трудности, что в значительной степени связано
со слабой изученностью механизма взаимодействия лазерного излучения (ЛИ) с кристаллами СА. Также сказывается практическое отсутствие сведений, о влиянии ЛИ на потребительские характеристики СА. В этой связи исследование механизма взаимодействия ЛИ с кристаллами СА с целью улучшения их качества является актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является исследование физических и механических свойств кристаллов СА при лазерном воздействии и разработка на-их основе нового эффективного способа обработки СА непрерывным лазерным излучением.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
выявить закономерности взаимодействия Ш-лазерного излучения (С0о- и ИАГ-лазеры) с кристаллами СА;
исследовать влияния условий лазерного нагрева на физические и механические свойства СА;
вияснить механизмы изменения механических и электрических свойств СА, обработанных излучением СОд-лазора;
последовать и виявить режимы лазерной обработка, позволяющие улучшить эксплуатационные свойства кристаллов СА.
. Научная новизна, полученных результатов сводится к следую- . тему:
изучзш изменения оптических свойств кристаллов СА при облучении непрерывным ПК-лазерным излучением. Показана возможность использования непрерывного излучения СС^-лазера для эффективной обработки кристаллов СА за счет селективного-а локального воздействия на'их дофокты.
проведеш комплексные исследования влияния условий лазерного воздействия на прочность, электропроводность и термостойкость кристаллов СА марки АС32 315/250 и АС50 400/315. Показана связь повышения проводимости облученных кристаллов СА со снижением их скорости окисления.
показано значительное влияние состояния поверхности и диоперсностц металлических включений на прочность облученных СД. Указаны диапазоны плотности энергии излучения, при которых достигается максимальное повышение прочности СА.
установлен механизм повышения прочности кристаллов СА посла лазерной обработки.
Практическая ценность получениях результатов заключается в обосновании высокой эффективности и. возмолиюсти роализаиди снособа лазерной обработки, позводяштго повысить прочность и электропроводность крнсгаллоз СА. Разработашшй способ основан на использовании непрерывного излучения СОо-лазора для улучшения эксплуатационных свойств СА вместо громоздких и трудоемких аппаратур. Результати исследования в настоящее время нашли выход в практику и могут бить использованы при дальнейших разработках я совершенствовании нвр'азрушаэдих методов упрочнения СА.
Работа является'плановой, утверддзна Учшпл.і советом Института фкошш HAH Киргизской Республики и выполнена в рамках научных исследований по томе: "Исследование взаимодействия элоктродугоБОЙ плазмы и лазерного' излучения с твердым толом и применение плазменных струй для спектрального анализа и обработки дисперсных материалов" JS Гос.регистрации 01860078644 и договора о каучно-тохннческом содружестве' !Ь 758 мэзду Институтом физики и Институтом сверхтвердых материалов АН Украины в І98&-І990 гг.
Основные полоданш, выносишо на зашиту.
-
Результаты экспериментальных исследований особенностей поглоавтельной способности кристаллов СА с различным содери-нием моталлячоских включений излучения С02- и ИАГ-лазоров непрерывного действия.
-
Установленные закономерности влияния условий лазерной обработки на прочность, электропроводность и термостойкость СА маркл АС32 315/250 и АС50 400/315.
-
Экспериментальное обоснование возможности реализаціш способа по пышения прочности кристаллов СА, основанного на использовании для облучения непрерывного излучения С02-лазера.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Ш и ІУ Всесоюзных конференциях "Взаимодействие излучения, плазменных и электронных потоков с веществом"(Сухуми, 1988; Фрунзе, 1990), П Республиканской конференции по физике твердого тела (Сш, 1989), I Республиканской конференции молодых ученых и преподавателей физики (Фрунзе, 1990), ІУ научной сессии аспирантов Кыргосуииверситета (їрунзе, 1990), ІУ Межотраслевом семинара "Электронный парамагнитный резонанс и оптическая спектроскопия дефектов и примесей в алмазе" (Бишкек, 1991), Мазду-
народной научно-технической конференции "Актуальные проблемі електронного приборостроения"- (Новосибирск, 1992).
Публикация.
Основные положения, диссертации опубликованы в 13 печатных работах, в том число 2 авторских свидетельствах.
Структура диссертации и объем. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, приложения и списка литературы (117 наименований). Работа изложена на 127 страницах текста, содержит 7 таблиц, 40 рисунков.