danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2025-69-6-521-528dan-1288Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESФизико-химический анализ и кристаллохимия метастабильных превращений на диаграмме состояния углеродаPhysicochemical analysis and crystal chemistry of metastable transformations on the carbon state diagramВитязьП. А.VityazP. A.

Витязь Петр Александрович – академик, д-р техн. наук, профессор, гл. науч. сотрудник

ул. Академическая, 12, 220072, Минск 

Vityaz Petr A. – Academician, D. Sc. (Engineering), Professor, Chief Researcher

12, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

vitiaz@presidium.bas-net.byХейфецМ. Л.KheifetzM. L.

Хейфец Михаил Львович – д-р техн. наук, профессор, директор 

ул. Академическая, 16, 220072, Минск 

Kheifetz Mikhail L. – D. Sc. (Engineering), Professor, Director 

16, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk 

mlk-z@mail.ruСенютьВ. Т.SenyutV. T.

Сенють Владимир Тадеушевич – канд. техн. наук, вед. науч. сотрудник

ул. Академическая, 12, 220072, Минск 

Senyut Vladimir T. – Ph. D. (Engineering), Leading Researcher 

12, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk 

vsenyut@tut.byПохиленкоН. П.PokhilenkoN. P.

Похиленко Николай Петрович – академик РАН, д-р геол.-минер. наук, профессор, гл. науч. сотрудник

пр. Коптюга, 3, 630090, Новосибирск 

Pokhilenko Nikolay P. – Academician of the RAN, D. Sc. (Geology), Professor, Chief Researcher

3, Koptyug Ave., 630090, Novosibirsk 

chief@igm.nsc.ruАфанасьевВ. П.AfanasyevV. P.

Афанасьев Валентин Петрович – д-р геол.-минер. наук, профессор, гл. науч. сотрудник

пр. Коптюга, 3, 630090, Новосибирск 

Afanasyev Valentin P. – D. Sc. (Geology), Professor, Chief Researcher

3, Koptyug Ave., 630090, Novosibirsk 

КолодяжныйД. Ю.KolodyazhnyD. Yu.

Колодяжный Дмитрий Юрьевич – д-р техн. наук, профессор, проректор по научной работе

Вадковский пер., 1, 127065, Москва

Kolodyazhny Dmitriy Yu. – D. Sc. (Engineering), Professor, Vice-rector

1, Vadkovsky Lane, 127065, Moscow 

Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук БеларусиUnited Institute of Mechanical Engineering of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут прикладной физики Национальной академии наук БеларусиInstitute of Applied Physics of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут геологии и минералогии имени академика С. С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наукS. S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy of the Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesМосковский государственный технологический университет «СТАНКИН»Moscow State Technological University “STANKIN”202505012026696521528Copyright © Витязь П.А., Хейфец М.Л., Сенють В.Т., Похиленко Н.П., Афанасьев В.П., Колодяжный Д.Ю., 20262026Витязь П.А., Хейфец М.Л., Сенють В.Т., Похиленко Н.П., Афанасьев В.П., Колодяжный Д.Ю.Vityaz P.A., Kheifetz M.L., Senyut V.T., Pokhilenko N.P., Afanasyev V.P., Kolodyazhny D.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1288

На основе кристаллохимического и физико-химического анализа образования алмаза проведена трансформация топологической модели диаграммы состояния углерода. Предложена фазовая диаграмма метастабильных превращений с учетом поглощаемой диссипативными структурами энергии, которая определяет положения линий, описывающих фазовые переходы, их число, возрастающее в результате формирования переходных структур, в зависимости от температуры, давления и количества поглощаемой энергии. Выделены новые области образования фаз при формировании природных минералов, включающие импактный алмаз с лонсдейлитом, переходные области выпадения из жидкости ультрадисперсных частиц алмаза и микрогруппировок графита и лонсдейлита. По диаграмме состояния углерода идентифицированы зерна высокобарических углеродных фаз Попигайского месторождения – импактных алмазов, сформированных при столкновении метеорита с графитсодержащими породами. Относительно прозрачные, крупные сверхтвердые зерна минерала представляют собой импактный алмазно-лонсдейлитовый абразив. Практически непрозрачные темные зерна минерала, образованные при ударе со сдвигом, представляют собой сростки ультрадисперсных частиц алмаза с микрогруппировками графита и лонсдейлита.

Based on crystal-chemical and physicochemical analysis of the diamond formation, topological transformation was carried out diagram models states carbon. A phase diagram of metastable transformations is proposed, with consideration given to the energy absorbed by dissipative structures. The diagram defines the positions of the lines describing phase transitions, their number, increasing as a result of the formation of transition structures, depending on the temperature, pressure and amount of absorbed energy. The diagram highlights new areas of phase formation during the formation of natural minerals, including impact diamonds with lonsdaleite, transition areas of precipitation from the liquid of ultradispersed diamond particles and microgroups of graphite and lonsdaleite. The carbon phase diagram identified grains of highpressure carbon phases of the Popigai deposit – impact diamonds formed during the collision of a meteorite with graphitecontaining rocks. Relatively transparent, large superhard grains of the mineral are impact diamond-lonsdaleite abrasive. Virtually opaque, dark grains of the mineral, formed during impact with shear, are sprouts of ultra-dispersed diamond particles with microgroups of graphite and lonsdaleite.

кристаллохимический анализфизико-химический анализуглеродные фазыалмазграфитлонсдейлитабразивReferencesАфанасьев, В. П. Попигайские импактные алмазы: новое российское сырье для существующих и будущих технологий / В. П. Афанасьев, Н. П. Похиленко // Инноватика и экспертиза. – 2013. – № 1. – С. 8–15.Afanasyev V. P., Pokhilenko N. P. Popigaisky impact diamonds: new russian raw materials for existing and future technologies. Innovatika i ekspertiza [Innovation and Expertise], 2013, no. 1, pp. 8–15 (in Russian).Рентгеновский анализ якутитов и оценка содержания в них примеси лонсдейлита / В. А. Петровский, В. П. Филоненко, В. И. Силаев [и др.] // Вестник Пермского университета. Геология. – 2013. – № 3. – С. 43–60.Petrovsky V. A., Filonenko V. P., Silaev V. I., Zibrov I. P., Sukharev A. E., Zemnukhov A. L., Pomazansky B. S. Yakutit X-ray analysis and evaluation of content of lonsdaleite impurities. Vestnik Permskogo universiteta. Geologiya = Bulletin of Perm University. Geology, 2013, no. 3, pp. 43–60 (in Russian).Raman identification of lonsdaleite in Popigai impactites / S. V. Goryainov, A. Y. Likhacheva, S. V. Rashchenko [et al.] // Joutnal of Raman Spectroscopy. – 2014. – Vol. 45, N 4. – P. 305–313. https://doi.org/10.1002/jrs.4457Goryainov S. V., Likhacheva A. Y., Rashchenko S. V., Shubin A. S., Afanas’ev V. P., Pokhilenko N. P. Raman identification of lonsdaleite in Popigai impactites. Journal of Raman Spectroscopy, 2014, vol. 45, no. 4, pp. 305–313. https://doi.org/10.1002/jrs.4457Natural occurrence of pure nano-polycrystalline diamond from impact crater / H. Ohfuji, T. Irifune, K. D. Litasov [et al.] // Scientific Reports. – 2015. – Vol. 5. – Art. 14702. https://doi.org/10.1038/srep14702Ohfuji H., Irifune T., Litasov K. D., Yamashita T., Isobe F., Afanasiev V. P., Pokhilenko N. P. Natural occurrence of pure nano-polycrystalline diamond from impact crater. Scientific Reports, 2012, vol. 5, art. 14702. https://doi.org/10.1038/srep14702Синтез и спекание сверхтвердых материалов для производства инструмента / Н. П. Беженар, А. А. Бочечка, Г. Д. Ильницкая [и др.]; под общ. ред. П. А. Витязя и В. З. Туркевича. – Мн., 2021. – 337 с.Bezhenar N. P., Bochechka A. A., Ilnitskaya G. D., Klimenko S. A., Lavrinenko V. I., Turkevich V. Z., Vitiaz P. A., Senyut V. T., Kheifetz M. L., Chizhik S. A. Synthesis and Sintering of Superhard Materials for Tool Production. Minsk, 2021. 337 p. (in Russian).Лейпунский, О. И. Об искусственных алмазах / О. И. Лейпунский // Успехи химии. – 1939. – Вып. 8. – С. 1519–1534.Leipunsky O. I. On artificial diamonds. Uspekhi khimii = Russian Chemical Reviews, 1939, no. 8, pp. 1519–1534 (in Russian).Аносов, В. Я. Основы физико-химического анализа / В. Я. Аносов, М. И. Озерова, Ю. Я. Фиалков. – М., 1976. – 504 с.Anosov V. Ya., Ozerova M. I., Fialkov Yu. Ya. Fundamentals of Physical and Chemical Analysis. Moscow, 1976. 504 p. (in Russian).Курнаков, Н. С. Введение в физико-химический анализ / Н. С. Курнаков. – М.; Л., 1940. – 562 с.Kurnakov N. S. Introduction to Physical and Chemical Analysis. Moscow, Leningrad, 1940. 562 p. (in Russian).Ильин, К. К. Топология фазовых диаграмм тройных систем соль – два растворителя с всаливанием – высаливанием / К. К. Ильин, Д. Г. Черкасов. – Саратов, 2020. – 212 с.Ilyin K. K., Cherkasov D. G. Topology of Phase Diagrams of Ternary Systems Salt – Two Solvents with Salting-in – Salting-out. Saratov, 2020. 212 p. (in Russian).Горощенко, Я. Г. Физико-химический анализ гомогенных и гетерогенных систем / Я. Г. Горощенко. – Киев, 1978. – 490 с.Goroshchenko Ya. G. Physicochemical Analysis of Homogeneous and Heterogeneous Systems. Kiev, 1978. 490 p. (in Russian).Хейфец, М. Л. Анализ процессов самоорганизации при обработке металлов по диаграммам состояний физико-химических систем / М. Л. Хейфец // Доклады Академии наук Беларуси. – 1995. – Т. 39, № 6. – С. 109–113.Kheifetz M. L. Analysis of self-organization processes during metal processing using state diagrams of physical and chemical systems. Doklady Akademii nauk Belarusi = Doklady of the Academy of Sciences of Belarus, 1995, vol. 39, no. 6, pp. 109–113 (in Russian).Гленсдорф, П. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуации / П. Гленсдорф, И. Пригожин. – М., 1973. – 280 с.Glensdorf P., Prigogine I. Thermodynamic Theory of Structure, Stability and Fluctuations. New York, 1971. 305 p.Хейфец, М. Л. Развитие принципов физико-химического анализа для неравновесных процессов синтеза и применения материалов / М. Л. Хейфец // Доклады Национальной академии наук Беларуси. – 2011. – Т. 55, № 4. – С. 100–105.Kheifetz M. L. Development of principles of physicochemical analysis for nonequilibrium processes of synthesis and application of materials. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2011, vol. 55, no. 4, pp. 100–105 (in Russian).Витязь, П. А. Анализ метастабильных и неравновесных процессов по диаграммам состояния при синтезе сверхтвердых материалов / П. А. Витязь, М. Л. Хейфец // Доклады Национальной академии наук Беларуси. – 2007. – Т. 51, № 2. – С. 95–99.Vityaz P. A., Kheifetz M. L. Analysis of metastable and nonequilibrium processes according to state diagrams during the synthesis of superhard materials. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2007, vol. 51, no. 2, pp. 95–99 (in Russian).Синтез алмазных наноструктурных материалов на основе наноалмазов / П. А. Витязь, М. Л. Хейфец, В. Т. Cенють [и др.] // Доклады Национальной академии наук Беларуси. – 2012. – Т. 56, № 6. – С. 87–91.Vityaz P. A., Kheifetz M. L., Senyut V. T., Kolmakov A. G., Klimenko S. A. Synthesis of diamond nanostructured materials based on nanodiamonds. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2012, vol. 56, no. 6, pp. 87–91 (in Russian).Methods of physicochemical analysis and multifractal parametrization in the process of diamond nanostructured composites formation at high pressures and temperatures / P. A. Vityaz, M. L. Kheifetz, V. T. Senyut [et al.] // Advanced Materials and Technologies. – 2019. – N 3. – P. 26–40. https://doi.org/10.17277/amt.2019.03.pp.026-040Vityaz P. A., Kheifetz M. L., Senyut V. T., Kolmakov A. G., Klimenko S. A. Methods of physicochemical analysis and multifractal parametrization in the process of diamond nanostructured composites formation at high pressures and temperatures. Advanced Materials and Technologies, 2019, no. 3, pp. 26–40. https://doi.org/10.17277/amt.2019.03.pp.026-040Прихна, А. И. К вопросу о роли кристаллитов в процессе синтеза алмазов / А. И. Прихна, А. А. Шульженко, М. Я. Кацай // Синтетические алмазы. – 1974. – № 4. – С. 3–8.Prikhna A. I., Shulzhenko A. A., Katsay M. Ya. On the role of crystallites in the process of diamond synthesis. Sinteticheskie almazy = Synthetic Diamonds, 1974, no. 4, pp. 3–8 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.