在Fe-Ni-C体系中高温高压生长金刚石单晶,通过对触媒和金属包覆膜的物相结构表征、相图分析以及热力学计算等方法探讨金刚石形核长大的碳源供给.研究发现:在金刚石形核的初期,由于石墨的不断熔入,触媒熔体会迅速形成对碳的过饱和溶液,并析出初生渗碳体.金刚石单晶合成之后触媒和金属包覆膜的组织与物相均以渗碳体为主.相图分析发现,金刚石的形核长大伴随有渗碳体的分解.热力学计算表明,在金刚石稳定生长区域,渗碳体向金刚石转变的相变自由能比石墨-金刚石的相变自由能更负.由此说明,Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的直接碳源并非石墨,而是渗碳体,即金刚石单晶来源于渗碳体高温高压的金刚石化而不是石墨的直接转化.
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