Д. В. Харьков графит в науке и ядерной технике г. Новосибирск 013 Монография

 
 
Рис.4.6. 
Зависимость межплоскостного расстояния исходных коксов от 
температуры обработки: 1 – кокс ФФС;2 – сферолитовая составляющая КНПС;3 
– игольчатый кокс [120]. 
В исходном состоянии углеродные графитируемые материалы 
представляют собой образования из достаточно крупных по величине 
углеродных гексагональных слоев с большим количеством изгибов, 
вакансий, групп вакансий и существенного количества гетероатомов. 
Отмечаются и плоские участки нескольких слоев, расположенных 
примерно параллельно, образующие области когерентного рассеяния, 
которые на этом этапе часто неправильно называют кристаллитами. 
Группы плоскостей могут располагаться либо в виде линейно-
протяженных систем (струйчатые составляющие), либо в виде 
сферических 
образований 
(сферолитовая 
структура). 
В 
начале 

---

117 
термического воздействия происходит постепенное выпрямление 
отдельных слоев, миграция вакансий и удаление гетероатомов, что 
приводит к увеличению параллельности в группах слоев и определенной 
стабилизации по местоположению краевых и винтовых дислокаций. 
Причем краевые дислокации в системах упаковок располагаются 
статистически. Предполагается, что для графитруемых углеродов это 
происходит до температур порядка 1300 – 1500°С. 
Следующий этап включает процесс перемещения полигонизационной 
стенки дислокаций с образованием мало- и большеугловых границ и 
протекает, вероятно, в предкристаллизационный период (~ 2100°С), когда 
дальнодействующие поля дислокаций полигонизационной сетки приводят 
к значительному увеличению внутренних напряжений, что отчетливо 
выявляется в эксперименте по графитациии изотопного материала. 
Полигонизация
*
дислокаций, вызываемых термическими напряжениями, 
приводит к образованию внебазисных двойников. Стабилизация 
двойниковых образований на этом этапе происходит путем скольжения 
вследствие аккомодации, приводящей к снятию напряжений на краях 
двойника. 
Дальнейшим этапом совершенствования структуры является 
термический сброс двойниковых образований, отвечающий сбросу 
поверхностной энергии. При этом вначале происходит уменьшение углов 
внебазисного двойникования (выпрямление систем плоскостей), затем – 
процесс взаимодействия винтовых дислокаций с вакансиями в системе пар 
плоскостей, что приводит к перераспределению по количеству 
вышеуказанных последовательностей (
G
i
) в соседних парах плоскостей.
Сброс двойниковых образований носит в основном характер 
мартенситных превращений. Следует помнить, что выпрямление 
двойникового образования может происходить ступенчато, проходя через 
дискретные углы, соответствующие рациональным углам, которым 

---

118 
отвечают максимумы на зависимости энергии границы от угла наклона. 
Очевидно, этим можно объяснить растянутость по температуре и времени 
процесса структурного совершенствования, хотя каждый элементарный 
акт сброса двойника в данном материале может протекать с большими 
скоростями.
Влияние выпрямления двойникового образования экспериментально 
доказано в работе [120] при исследовании процесса графитации при 
высоких давлениях при температуре ниже плавления металла или сплава – 
катализатора, используемого для синтеза алмазов. Процесс твердофазной 
графитации в присутствии атомов переходных металлов состоит в 
распрямлении областей когерентного рассеяния, причем в этом случае 
высота области когерентного рассеяния (ОКР) от времени процесса 
практически не зависит, поскольку совершенствование структуры 
протекает очень быстро. Происходит диффузия атомов металла по границе 
внебазисного двойникования, где формируется полигонизационная стенка 
дислокаций, обладающих повышенной энергией. Далее происходит 
одновременный разрыв углеродных связей и уменьшение поверхностной 
энергии границы областей когерентного рассеяния с одновременным 
уменьшением угла внебазисного двойникования (предположение автора 
настоящей главы).