Оценка P,T-условий, реализуемых при высокотемпературном ударном сжатии нитрида бора в цилиндрической ампуле сохранения

Abstract

Рассмотрены особенности ударного сжатия порошковых смесей BN и KCl в цилиндрической ампуле сохранения с центральным стержнем. Добавка KCl использована в соответствии с предложенным ранее методом высокотемпературного ударного сжатия (ВТУС) для дополнительного нагрева исследуемого вещества при сжатии и быстрого его охлаждения при разгрузке. Проведены оценки давлений и температур при многократном отражении ударной волны (УВ) от границ обрабатываемый материал–стенки ампулы. Показано, что основную роль в разогреве смеси играют первые три волны, создающие давление P ≈ 15 GPa, а дальнейший рост давления до 30 GPa к существенному повышению температуры не приводит. Анализ данных показал, что на величины максимальной температуры разогрева смеси и температуры после разгрузки значительное влияние оказывает процесс плавления KCl. Превращение турбостратного BN в кубическую модификацию, регистрируемое после разгрузки, наблюдается только в том случае, когда доля KCl в смеси не ниже 80 mass%, а максимальная температура ограничена температурой плавления добавки.

The P,T characteristics of shock-wave compression of BN and KCl mixture in cylindrical ampoule are discussed. The KCl was used as an addition for increase of mixture temperature during compression and rapid decrease during unloading (in accord with proposed previously method of high-temperature shock compression). The values of pressure and temperature are estimated for multiwave condition of compression. It is shown that only first three waves contribute mainly to heating of the mixture under compression and increased the pressure up to 15 GPa. The next waves increase the pressure up to 30 GPa while the mixture temperature remains nearly unchanged. The temperature regime under compression depends on amount of KCl in mixture. The peak temperature is determined by the melting of KCl when KCl portion in mixture is not less than 80 mass%, these conditions are particularly favourable for cubic BN phase formation and conservation.