Осесимметричные устройства. 
Применение способа ударно-волнового синтеза

Осесимметричные устройства. Именно с помощью таких устройств впервые были сохранены ударносжатые образцы. В этих устройствах цилиндрическая стальная капсула с материалом может нагружаться двумя способами (рис. 5): * контактным, когда капсула помещается внутри заряда ВВ, а сходящиеся к оси капсулы УВ создаются скользящей детонацией, распространяющейся по заряду вдоль оси капсулы; * бесконтактным, когда капсула нагружается метаемой коаксиально цилиндрической оболочкой. Во всех случаях в образце создается трехударная конфигурация: сходящаяся к оси коническая волна, зона однократного сжатия (волна Маха) у оси и расходящаяся волна, отраженная от этой зоны. Чтобы исключить волну Маха и повысить однородность сжатия образца, в центре вдоль оси капсулы располагают стальной стержень. Простое устройство для нагружения показано на рис. 3. ударный волновой синтез нагружение.

Рис. 3. Цилиндрическая схема взрывного уплотнения порошкообразных веществ: слева — перед подрывом, справа — после инициирования детонации

При нагружении цилиндрических заготовок ударная волна проходит через порошок от стенок контейнера к внутренней части цилиндра. Форма фронта ударной волны имеет большое значение для получения однородного уплотнения. Стенки ампулы (контейнера) способствуют только передаче давления на порошок. Ударная волна, вошедшая в заготовку, по мере распространения к оси цилиндра изменяет свою интенсивность.

Фронт ударной волны также изменяет свое направление при движении волн навстречу друг другу по мере приближения к оси цилиндра, когда изменяется давление и скорость ударной волны. На рис. 4 показаны: затухание встречных волн вследствие расхода энергии на работу уплотнения (а); увеличение давления вследствие схождения сильных ударных волн и достижение в центре заготовки скорости детонации (в); компенсация расхода и усиления энергии ударного сжатия, приводящая к созданию конической ударной волны с постоянным давлением внутри заготовки (б).

Описанные выше исследования формы ударной волны в цилиндрическом образце позволяют объяснить ряд результатов уплотнения порошков: если количество ВВ слишком мало, в центре цилиндра образуется неуплотненная область; если количество ВВ слишком велико, материал может расплавиться вследствие маховского взаимодействия. Высокие давления приводят к плавлению, интенсивному перемешиванию смесей порошков и прохождению химических реакций или даже образованию полого канала в центре образца. В синтезе алмазов на оси и на поверхности образцов графита выход алмаза не зарегистрирован: на поверхности исходный графит не изменяется, а на оси в зоне волны Маха превращается в сажу.