Современная теория синтеза алмаза впервые разработана советским ученым О. И. Лейпунским, который в 1939 г. рассчитал кривую равновесия графит—алмаз й сформулировал сочетание трех необходимых условий для синтеза алмаза: среды, давления и температуры и пришел к выводу, что процесс синтеза алмаза необходимо вести в области его термодинамической стабильности и предпочтительно из раствора в расплавленных металлах, а не путем прямого перехода графита в алмаз.

Все способы синтеза алмазов, предложенные О. И. Лейпунским, в настоящее время реализованы не только в лабораторных условиях, но и в промышленности. Диапазоны давлений и температур, необходимых для осуществления синтеза, определяются из диаграммы состояния углерода и нитрида бора. Диаграммы состояния углерода и нитрида бора показаны на рис. 3.13 и для удобства сопоставления нанесены на одном графике.

Термодинамически стабильной модификацией углерода и нитрида бора при давлениях ниже линий 1 являются графит и гексагональ-

ный нитрид бора, которые не испытывают превращений под действием нагрева, вплоть до температур плавления. Выше области 2 на диаграммах состояния термодинамически стабильны тетраэдри- ческие формы углерода и нитрида бора: алмаз, кубический P-BN и вюрдитоподобньш Y-BN нитриды бора. Между линией равновесия 1 и областью 2 графит и гексагональный нитрид бора находятся в ме- тастабильном состоянии, превращаясь в алмаз и кубический P-BN только в присутствии катализаторов. При давлениях выше области 2 полиморфные превращения осуществляются в результате прямых переходов.

Введение в состав исходной реакционной шихты специальных добавок облегчает процесс полиморфного превращения и позволяет снизить необходимое для этого давление. Считается, что добавки, активизирующие фазовые превращения графит—алмаз и a-BN -* ->- p-BN, являются катализаторами-растворителями, в связи с чем процесс получил название каталитического синтеза. При синтезе алмаза в качестве катализаторов наиболее часто применяют никель, хром, железо и их сплавы, при синтезе кубического нитрида бора — нитриды магния, лития и кальция. .¾.