的；在一个螺旋锥体中相邻的石墨片晶{0001}面相互间有一个±10°的取向差。TEM观察到 的那些扇形组织就是一个个螺旋锥体的剖面，参看图4b。因为有各种剖面，即：平行对称轴 的剖面、倾斜于对称轴剖面、以及垂直于对称轴剖面，所以图1的石墨球中的组织有各种剖 面组织特征。由于同一圆锥中的石墨片晶的<0001>基本上是平行于同一对称轴，根据这一准 则既可以判定图1中的弯折处及界面两侧的所属外，还可以区别是生长偏差或缺陷。 球状石墨的核心可能与新近发现的C。·原子簇结构有关8丁。Ca。原子簇又称足球烯 (Footballene),它和足球的形状相似，有60个顶角，32个面，其中l2个面是正五边形， 20个面是正六边形；分别由5个碳原子和6个碳原子所组成的共轭体系。这些多面体的面可 以做为石量螺旋生长的核心。另外，Ca0笼形分子的直径大约有0.7血m,提供的内部空穴可 以容纳稀土原子，而且C。La原子簇的存在也己为实验所证实？。所以加人稀土元素有利 于石墨球化，这可能与稀土元素加人后容易形成稳定的Ce。La的核心有关。 在Mg做为球化剂的铸铁中，虽然没有发现球状石墨中有Mg的夹杂物存在，但Mg做为球 化剂的铸铁和稀土C处理的铸铁一样，其球状石墨的心部和邻近心部没有夹杂物存在的区 域，用透射式电子显微镜的能谱仪(EDS)都可检测出Mg和Ce元素的存在。这一结果表明， 石墨的球化可能与Mg和Ce的加人增加了C。o的稳定性有关。以多面体C。o为核心，石墨从多 面体的不同面同时向外螺旋生长，螺旋生长面即{0001}，法线方向为<0001>。这些以不同方 向生长的石墨片晶聚集体的<0001)方向生长速度近似相同，最后形成了石墨球。 3结 论 据据透射式电子显微镜的结果提出了一个由锥形螺旋体所组成的球状石量结构模型，同 时给出了单个锥形螺旋体的结构及其主要剖面图。每个锥形螺旋体中的石墨片晶其{0001}面 绕着锥对称轴连续螺旋生长，其<0001>方向近似地平行于锥对称轴。另外，新近发现的C8。 原子簇结构可能做为球状石墨的生长核心，而加入铸铁中的稀土元素或者镁的球化作用可能 也与它们的加入增加了C。的稳定性有关。当然这一推测还有待于进一步分析研究和验证。 致谢：感谢北京大学化学系周公度教授对球状石量形核和核心等问题提出的许多宝贵意见。本工作属冶金部 稀士“七五”课题内容，同时也得到北京科技大学发展基金资助，特此致谢。 参考文献 1 Hillert M and Lindblom Y J.Iron and Steel Inst,1954,(4):388 2 Hunter M J and Chadwick G A.J.Iron and Steel Inst,1972,(8),707 3 Double DD and Hellawell A.Acta Metall,1974,22(4):481 4陈熙深，王祖仑，易孙圣，陈希成，贾顺连。机械工程学报，1982,18(2)：15 5苗柏和，方克明。北京科技大学学报，1989,11(6)：581 6 Kroto H W,Heath J R,O Brien S C,Curl R F and Smalley R E. Nature,1985,318:162 7 Heath J R,O'Brien S C,Zhang Q,Lin Y,Curl R F,Krotr H W, Tittel F K and Smalley R E.J.Am.Chem.Soc.,1985,107:7779 133的; 在 一个螺旋锥体中相邻的石墨片晶 {。 0 0 1 }面相互 间有 一个 士 1。 。 的取 向差 。 T E M 观察到 的那些扇形组织就是 一个个螺旋锥体的剖面 , 参看 图4b 。 因为 有各种剖 面 , 即 : 乎行对称轴 的部 面 、 倾斜于对 称轴剖 面 、 以及垂直于对称轴剖面 , 所以 图 1 的石墨球 中的 组织有各种剖 面组织特征 。 由 于 同一圆锥中的石墨片晶 的 <O。。1 》 基本上是平行于同一 对称轴 , 根据 这一 准 则既可 以判定图 1 中的 弯折处 及界面两侧 的所属外 , 还可以区 别是生长偏差或缺陷 。 球状石墨的核心可能与新 近发现 的 C 。 。 原子簇结构有关 〔 “ ’ 。 C 。 。 原子簇 又 称 足 球 烯 (F o bt al e n e ) , 它和足球的形状相 似 , 有 60 个顶角 , 32 个面 , 其 中12 个面是正五边形 , 20 个面是正六边形 ; 分别由 5 个碳原子和 6 个碳原子所组 成的共辘体 系 。 这些多面体的 面可 以 做为石墨螺旋生长的核心 。 另外 , C 。 。 笼形分子的直径大约有 。 . 7n m , 提供的 内部空穴可 以 容纳 稀土原子 , 而且 C 。 。 L a 原子簇的 存在也己 为实验所证实 〔 ” 。 所以加 入稀 土元素有利 于 石墨球化 , 这可 能与稀土元素加人后容 易形成 稳定 的 C 。 。 L a 的核心 有关 。 在M g做 为球化剂 的铸铁 中 , 虽然没有发现球状石 墨 中有M g 的夹杂物存在 , 但 M g做 为球 化 剂的铸铁和稀土 C e 处理 的铸铁 一样 , 其球状石墨 的心部和 邻近心部没 有夹杂物 存在 的区 域 , 用 透射式 电子显微镜 的能谱仪 ( E D )S 都可检测 出M g 和 C e 元素的存在 。 这一结果表明 , 石墨 的球化可 能与M g 和C e 的加 人增加 了 C 。 。 的稳定性有关 。 以 多面体 C 。 。 为 核心 , 石 墨从多 面体的不同面同时 向外螺旋 生长 , 螺旋生长面即 { 0 01 } , 法线 方向为 、 0 0 1 ) 。 这些 以不同 方 向生长 的石 墨片晶 聚集体的 < 0 0 >1 方向生长速 度近似相 同 , 最后 形成了石 墨球 。 3 结 论 据据透 射式电 子显微镜 的结果 提出了 一个 由锥形螺旋 体所组成 的球状石墨结构模型 , 同 时 给出了单个锥形 螺旋体的结构及其 主要剖 面图 。 每个锥形螺旋体中的石墨片 晶其丈。。0 1 }面 绕 着锥 对称轴连续螺旋生长 , 其 ` 。。 0 >1 方 向近 似地平行于 锥对称轴 。 另外 , 新近发现 的 C 。 。 原子簇结构可能做 为球状石 墨的生长核心 , 而加人铸铁中的稀 土元素或者镁 的球化 作用 可能 也 与它 们的加入 增加了 C 。 。 的稳定性有关 。 当 然这 一推侧还有待于进 一步分析研 究和验证 。 致 谢 : 感谢 北京大学化学系周公度教授 对球状石墨形核 和核心 等问题提 出的许 多宝贵意 见 。 本工 作属冶金部 稀土 . 七五 ” 课题内容 , 同时也得 到北京科技大学 发展基金资助 , 特此致谢 。 参 考 文 献 H i ll e r t M a n d L i n d b l o m Y J 。 I r o n a n d S t e e l I n s t , 1 9 5 4 , ( 4 ) : 3 8 8 H u n t e r M J a n d C h a d w i e k G A . J 。 I r o n a n d S t e e l I n s t , 1 9 7 2 , ( 8 ) : 7 0 7 D o u b l e D D a n d H e ll a w e l l A . A e t a M e t a ll , 1 9 7 4 , 2 2 ( 4 ) : 4 5 1 陈熙探 , 王 祖仑 , 易孙圣 , 陈希成 , 贾顺连 。 机械工程学报 , 19 82 , 18 ( 2) : 15 苗柏 和 , 方克明 。 北京科技大学学报 , 1 9 8 9 , 1 1 ( 6 ) : 5 8 1 K r o t o H W , H e a t h J R , 0 B r i e n S C , C u r l R F a n d S m a l l e y R E · N a t u r e , 1 9 8 5 , 3 1 8 : 1 6 2 H e a t 五 J R , O ` B r i e n S C , Z h a n g Q , L i n Y , C u r l R F , K r o t r H W , T i t t e l F K a n d S m a l l e y R E . J 。 人m . C h e ut · S o e 一 , 1 9 8 5 , 1 0 7 : 7 7 7 9 1 3 3