Поверхностная энергия алмаза
Большая разница в поверхностных энергиях этих двух плоскостей, вероятно, объясняет то, что скол происходит преимущественно по плоскости (111) и что естественный рост алмаза в природе не происходит никогда по плоскости (100). Если при попытке сделать углубление в поверхности алмаза используется сферический наконечник алмазной иглы, то остаточный отпечаток не образуется и повреждения поверхности под действием нагрузки ниже критической не наблюдается. При использовании нагрузки выше критической вокруг области контакта наблюдается некоторое растрескивание, но снова остаточного отпечатка не образуется.
Поэтому следует предположить, что деформация алмаза в основном упругая. Таким образом, напряжения, развиваемые в области контакта, могут быть определены путем использования уравнения Герца для упругой деформации данного вида поверхностей.
Если считать алмаз изотропным твердым телом с модулем Юнга Е и коэффициентом Пуассона v и если нагрузка N прикладывается к индентор у радиуса R, то диаметр упругого круглого контакта определяется согласно Герцу (Герц, 1881 г.) Рассмотрим, например, контакт, образованный иглами радиуса?
= 0,028 см при нагрузке Л = 15 кгс, имеющими среднюю величину Е = 8 x Ю! кгссм2 и величину v = 0,3. Мы получим величину й приблизительно 0,01 см или 100 мк. Таким образом, среднее давление р в пределах упругого круглого контакта равно приблизительно 2000 кгсмм2. Как упоминалось выше, при таком высоком давлении не имеется никаких следов пластического отпечатка.
С другой стороны, если поверхности исследуются в электронном микроскопе или фазно-контрастном оптическом микроскопе, то наблюдаются поверхностные трещины. В приложении XIV приведены результаты экспериментов, в которых индентор контактировал с полированной плоскостью {100) алмаза.
