szintetikus gyémánt
Fejlesztése kutatás nyomástartó edények szintéziséhez szükséges gyémánt miatt a nevét egy úttörő kutatás területén a magas nyomás, a Nobel-díjas professzor, a Harvard Egyetem PW Bridgman. Hídember tekinthető szintézisét gyémánt, mint egy kihívás, hogy a találékonyság és a technikai készség, és mint mondják, a kísérletek kért minden alkalommal egy új technikát, amely növelné a maximális nyomást. Bridgman nem csak egy kiváló tudós és feltaláló, hanem egy érdekes író. Megírta a gyémánt szintézis [111: „Kísérletek, hogy ezt az izgalmas kérdés téve a teljes spektrumát az emberiség: az emberek, vagy ragyogó tudós, hogy nyíltan sarlatánok és csalók, megadta neki a hírszerzés és a szenvedély.” Hídember megjegyezte, hogy 25 éven keresztül átlagosan 2-3 évente azt állította, hogy tartsa a titka a gyémánt szintézis és felajánlotta, hogy egy részvény a nyereség felosztása cserébe építésének finanszírozására szolgáló berendezés gyakorlati megvalósítása az ötlet. Azt is írta, jellegzetes humor, hogy „a problémát, és arra kéri a detektív regény, és gyakran arra a következtetésre jutottam, hogy azok, akik sikeresen oldja meg, és ezáltal tegye az életét, hogy veszélyben a Diamond Syndicate.”
Csakúgy, mint Parsons, Bridgman hamar rájött, hogy csak egy nagy nyomás nem képes átalakítani a grafit a gyémánt. Az elmélet szerint, a gyémánt egy stabil kristályos formája a szén nyomáson mintegy 20.000 atmoszféra, de kísérletek Bridgman nyomáson 425000 atm szobahőmérsékleten és 70,000 atm piros hő, átalakítása grafit gyémánt nem fordul elő. Ugyanakkor a gyémánt atmoszférikus nyomáson viselkedik, mint egy teljesen stabil fázis. Feleségem, aki még nem változott a gyémánt gyűrű, adtam neki közben eljegyzését, hogy gránátok nagyobb, nem akarta elhinni, hogy egy napon a gyémánt is alakulnak grafit, akkor is, ha a grafit stabilabb fázisban, mint a gyémánt, míg napi hőmérsékleten és nyomáson. Alacsony nyomáson metastabil gyémánt, grafit, valamint a metastabil forma maradhat még a feltételeket, amelyek mellett a gyémánt stabil.
Átalakítása gyémánt be grafit is végezhetjük iagreve körülbelül 1500 ° C-on, és azt javasolják, hogy a fordított átalakulás nagy nyomás szükséges hőmérséklete ugyanabban a sorrendben. 1941-ben, a pénzügyi támogatást a cégek „Norton” és a „General Electric” Bridgman elindított egy projektet, de a szintézis gyémánt magas hőmérsékleten a. Prekalcináijuk 3000 „C grafitos helyeztük speciális tartályban 1000 tonna sajtó. Bent a hengert termeszek reakcióban használt, amely létrehoz egy hőmérséklet akár 3000 ° C-on néhány másodpercre a nyomás 30.000 atm. Kísérletek négy évig tartott, de a gyémánt nem sikerült elérni. a berendezés szállították a növény a cég „Norton”, ahol azt használják a további kísérletek és más munkát.
Készülék szintetizáló gyémánt, által javasolt Hall, az úgynevezett „öv” (öv), mert a központi része, ahol a gyémánt szintézis, támogatott volfrámkarbid gyűrűt, egy nagy szakítószilárdságú acélból lepel Lang \ 19]. Két kúpos dugattyút hajtja a nagy hidraulikus sajtó edzett acél. A fő nehézség létrehozásában nagy nyomás és hőmérséklet az acél és egyéb építőanyagok gyorsan elveszítik erejüket hevítve. Ez a probléma megoldható csak fűtés a belső elmozdulás és a megfelelő hőszigetelés, hogy megakadályozza a túlzott felmelegedése a dugattyúk és a biztonsági öv. „General Electric” csoport sikeresen használják a természetben előforduló ásvány pirofillitból anyag lágy elég jó nyomást átadó és ezzel egyidejűleg, amelynek magas az olvadáspontja. Az üreg által képzett a dugattyú és a biztonsági öv, elhelyezett cellát pirofillit szerelt elektromos kemencében formájában grafit cső, amely a kívánt hőmérséklet elérését. A hiányosságok között a dugattyúk és a tömörített fémhevederes és pirofillitet tömítések, aki elvégezte a szerepe termikus és elektromos szigetelők.
Ellentétben Parsons és a Bridgman kísérletek Ezekben a kísérletekben használt katalizátor, különösen a vas, és határozzák meg a sikeres megoldás erre a problémára. Ma már ismert, hogy a katalizátor működik, mint egy oldószer, amelyben a grafit először feloldjuk, majd kristályosodni, mint a gyémánt. Oldószer nélkül fém grafit konverziós arányt egy gyémánt nagyon kicsi, még akkor is, ha a hőmérséklet és a nyomás megfelel a gyémánt stabilitás terén. A szabadalmi leírás szerint, „General Electric” [20], egy tipikus töltés a reaktorkamrában egy keveréke 5 rész grafit, 1 rész vas] / z rész mangán és 7z része „yatnokisi vanádium. Ezt az elegyet lezárjuk, majd 1700 ° C-n”> d 95,000 atm nyomáson 2 percig, majd lehűtjük és 1500 ° C-on s min. Azóta számos vizsgálat végzett kiválasztásával oldószerek, különösen Uentorfom [21J. Most oldószerként leggyakrabban alkalmazott elegy a nikkel és a vas, amely lehetővé teszi a szintézisét gyémánt kevésbé szigorú körülmények között,
például a 50.000 atmoszféra és 1400 ° C-on is megjelenik; hogy a grafit, mint szénforrás lehet helyettesíteni más szerves anyagok, mint a fa, a szén, kátrány és még tar mogyoróvaj!
A ASEA technológiát alkalmazott nyomás 80 000-90 000 N Hőmérséklet atm 2760 „C-on, hogy koncentráljuk a nagynyomású kis térfogatú, a berendezést úgy építettük fel, amelyben hat négyszögletes gúla van beszerelve oly módon, hogy alkotnak egy harmadfokú bázist, és a csonka vertex kontúrozás belső gömb alakú kamra, amelynek térfogata mintegy 400 cm3. létrehozni erők minden piramis használt három pár hidraulikus dugattyúk. Az egész készlet dugattyúk egy csőbe helyezünk, melynek átmérője 52 cm, magassága 78 cm, a megerősített acél kábelkötegelő. a ordít végzett égő termit keveréke fém magnézium I bárium-peroxid. A kémiai reakció a munkatérfogat elér egy nagyon magas hőmérsékletű. Hőszigetelés körül termeszek biztosítani réteget zsírkő 5 mm vastag, helyeztük réz tüskével. Reagensek, grafitot, és vas-karbid helyeztük nnutrya termeszek n készített tartályt tantál. a termelt hőt az égő termit tartani csak néhány percig, majd csökken hő miatt a viszonylag nagy tömegű dugattyú. Jellemző, hogy a kis gyémánt, hogy használják a gyártása gyémánt-CIÓ fűrészek, köszörűkő és polírozó por, mind ASEA technológia és a „General Electric” vette csak két vagy három percig. Méretek gyémánt kapott mindkét esetben szignifikánsan alacsonyabb volt, én mm. Jellemzően ASEA kísérletek 20-50 alakult kristályok mérete 0,1-0,5 mm. Később vált ASEA is-a-osvaschenne elmozdulás és készülékek használt Asea; b-változás idejű hőmérséklet hevítése után termit keveréket.
polzovat elektromos fűtő áram akár 1500 A, amely megnövelt hozammal a gyémánt.
„Öv” mosó cég „General Electric” helyébe később tetraéder szerkezetét és iCal típus által kifejlesztett Hall-körüli időben [25]. A fő előnye az, hogy az viszonylag olcsó prések. Használt négy nyomja meg, függetlenül dolgozó szerelt szimmetrikus keret és konvergáló központjában működő térfogatának az első kiviteli alakban ez a kialakítás. Egy másik, egyszerűbb módosítása megköveteli csak egy hidraulikus prés, és az erőfeszítés a másik három terület fakadhat a kölcsönhatás a dugattyúk egy kúpos felülete szilárd acélból támogatást. A végső módosítása eszköz munkafelület készült gömb alakú és alkalmazott betétek volfrámkarbid, azzal jellemezve, hogy egy nagyobb keménység és a szilárdság, mint az acél, amelynek a dugattyúk készülnek. A tetraéderes tér által képzett belső felületei a lapkák szerelt speciálisan a pirofillit elem az elektromos kemence, amely egy grafitoduyu cső. Elektromos áram halad át a két szembenálló dugattyús vagy speciális elektromos bemenettel. Kemencébe helyeztük, és a fém-grafit oldószerben.
Most gyémántok gyártanak több országban, és több mint a fele az alkalmazott az iparban - szintetikus Alma-3hli árverseny a bányásznak a földről. keresztül
hónap után megjelenik a „General Electric” 1955-ben, a vezetés a dél-afrikai bányászati vállalat „De Beers” eljött a döntés arról, hogy szükség proizvodstna szintetikus gyémánt. A gyár Springs közelében Johannesburg, Dél-Afrika, tulajdonában lévő „De Beers”, kezdte, hogy a termelés 1958-ban és most már 75 egység nagynyomású berendezést. Egy leányvállalata-ben nyílt Shannon. Írország, 1963 és 1967-ben „De Beers” és ASEA (ami nem indul kereskedelmi termelés gyémánt 1964-ig) már aláírta a koprodukciós megállapodás. Ipari gyémánt Kínában gyártják, Csehszlovákia, Hollandia, Japán, és egy nagyszabású a Szovjetunióban.
A világ fogyasztása ipari gyémánt több mint 100 Mill. Carat (20 tonna) évente, és ezek előállításához szükséges több száz tonna grafit.