Сферическое устройство. 
Применение способа ударно-волнового синтеза

Было найдено простое решение проблемы сохранения сферических капсул, заключающееся в применении тяжелого металлического корпуса (свинец, чугун), внутри которого взрывался сферический заряд. Масса корпуса должна быть такой, чтобы к моменту выхода на поверхность капсулы отраженной от центра ударной волны давление в продуктах детонации оставалось достаточно большим, чтобы нейтрализовать растягивающие напряжения в капсуле и предотвратить откол в материале капсулы. Кроме корпуса, большое влияние на сохранность сферической капсулы оказывают материал и конструкция капсулы. Лучшим материалом для капсулы является нержавеющая сталь (например 10Х18Н9Т), пластичность которой устраняет опасность хрупкого разрушения капсулы, а отсутствие фазового превращения уменьшает затухание сходящейся УВ. Недостатки сферических устройств для синтеза алмаза: * сложность инициирующей системы для создания достаточно гладкой сферической сходящейся детонации; * большая неоднородность условий нагружения по радиусу образца: если на поверхности образца давление для синтеза алмаза оптимально (30−40 ГПа), то вблизи центра на малых радиусах давление чрезмерно высоко и алмаз графитизируется; * образование полости в центре сферы создает дополнительную поверхность разгрузки образца. Безампульный синтез. Применение взрывных камер упрощает проблему сохранения обжатого образца для любой геометрии взрывных устройств, так как не нужны ампулы и тяжелые корпуса. Первые разработанные конструкции взрывных камер показаны на рис. 7, а-в. Первоначально заряд помещался вне камеры, а обжатый образец через отверстие в крышке камеры метался в воду. Позднее заряд с образцом помещался в камере, причем в водяной оболочке.

Другими вариантами безампульного синтеза являются синтез из смеси графита и гексогена и синтез из ВВ в бескислородной атмосфере, в которых охлаждение осуществляется за счет адиабатического расширения при свободном разлете продуктов синтеза. Синтез новых материалов в ударной волне. Смесь порошков TiO2 (29%) + BaCO3(71%) подвергалась ударному сжатию в цилиндрических ампулах. После взрыва зарядов гексогена смесь представляла собой монолитный цилиндрический брикет диаметром 2−4 мм, имеющий желтовато-зеленую окраску. Рентгенографирование показало присутствие в обжатой смеси новых линий, соответствующих параметрам соединения BaTiO3. Изучались физические свойства обжатой смеси, в частности пьезоэлектрические. Измерялись диэлектрические потери, диэлектрическая проницаемость и электрическое сопротивление. В результате прохождения волны на обкладках некоторых образцов зарегистрированы поверхностные электрические заряды. Следовательно, образцы обладали пьезоэлектрическими свойствами. Эксперименты показывают, что при ударном обжатии смеси порошков TiO2 и BaCO3 происходит синтез титана бария, широко используемого, в частности, при изготовлении датчиков для измерения давления в ударных волнах. В некоторых случаях сегнетоэффект фиксировался без последующей поляризации электрическим полем, что может свидетельствовать об упорядочении полярных осей отдельных кристаллов BaTiO3, происходящем наряду с синтезом. Это упорядочение является, по-видимому, суммарным эффектом большого количества электрических диполей, получающих одинаковое направление или преимущественную ориентацию в одном направлении под действием ударной волны. Система металл — жидкость. Взаимодействие жидкой и твердой фазы при ударном нагружении исследовались по двум схемам. По первой схеме на металлическую пластину помещался слой углеродосодержащей жидкости, на которую через пластину из оргстекла или металла устанавливали плоский заряд ВВ. По второй схеме металлический порошок, смешанный с жидкостью, нагружался в металлических ампулах или подвергался действию косой ударной волны после размещения системы металл + жидкость на плоской поверхности металла. Для возбуждения ударных волн использовали пластические взрывчатые вещества типа Г-75, ГП-87 и другие. В качестве твердой фазы применялись пластины и порошки металлов титана, никеля и вольфрама. Жидкая фаза в экспериментах была представлена углеродосодержащими и органическими соединениями — бензолом (С6Н6), хлорбензолом (С6Н5С), глицерином (С3Н8О5), высокомолекулярными углеродами, а также четыреххлористым углеродом (ССl4). После взрывной обработки проводились металлографические исследования образцов на электронном микроскопе — микроанализаторе. Изучалась структура поверхностного слоя металлической пластины, подвергнутой ударному нагружению со стороны жидкости. Измерения давления манганиновыми датчиками и изучение фазового состава поверхности позволили установить, что образование на поверхности пластин карбидов металла происходит при превышении давления в жидкости некоторой критической величины. Образование карбидов металла, например, на титановой пластине происходило при достижении давления в четыреххлористом углероде 13 ГПА, в глицерине — 13,6 ГПА, бензоле — 14 ГПА. Результаты экспериментов свидетельствуют о том, что при действии косых ударных волн на поверхность металла через слой углеродосодержащих жидкостей на поверхности титановых, вольфрамовых и никелевых пластин образуются карбиды. Взаимодействие тонкого слоя жидкости, нагруженного ударной волной, с поверхностью металла является достаточно сложным. Тем не менее результаты убедительно показали, что предложенный метод позволяет формировать покрытия на плоских металлических поверхностях, а также на поверхности порошковых металлов. В последнем случае порошки смешиваются с углеродосодержащими жидкостями и подвергаются ударному нагружению.