164894. lajstromszámú szabadalom • Aktív wurtzit-szerű bórnitrid és eljárás az előállítására
5 sainál is megtörténhet az átalakulás. Az átalakulás jelentős fokát a lökéshullámfront után azon idő elteltével érjük el, mely idő nagyobb, mint a grafit-szerű bórnitrid rétegén keresztül haladó lökéshullámfront terjedési ideje, ezért az utóbbi időt a grafit-szerű bórnitrid lökésadiabatájának meghatározására szolgáló kísérleteknél, amikor a grafit-szerű bórnitrid rétegvastagsága (a lökéshullám-sebesség mérési bázisa) néhány mm, nein határozzák meg. A 192 kbar-nál nagyobb nyomású lökéskompresszió esetén a lökésadiabatának megfelelően a grafit-szerű bórnitrid teljes mértékben átalakul sűrűbb változatává. Ezt a végkövetkeztetést a következő eredményekből vontuk le: ha a lökésadiabatájának a felső szakaszát (a 192 kbar feletti szakaszt) a térfogati tengelyhez extrapoláljuk, metszéspontja a térfogati tengellyel egy olyan fajlagos térfogatot (0,3 cm /g) ad, mely körülbelül megfelel a tömör bórnitrid-változat fajlagos térfogatának. Normál nyomásokon a tömör bórnitrid-változatok fajlagos térfogata l/ő* 0,286 cm3 /g, ahol 8« 3,5 g/cm 3 a köbös 'és wurtzit-szerű bórnitrid sűrűsége. Utalnunk kell arra, hogy a lökésadiabatát porózus grafit-szerű bórnitriddel határozták meg. Az előbbi anyag kezdeti sűrűsége 2,0 g/cm3 , míg a grafit-szerű bórnitrid egykristályainak sűrűsége 2,26 g/cm3 . Ismeretes, hogy a porózus anyag lökésadiabatája a nyomás-fajlagos térfogat koordinátarendszerben az egykristályos anyag lökésadiabatájától jobbra helyezkedik el. Mivel a grafit-szerű bórnitrid kristályainak sűrűsége 2,26 g/cm és a tömör bórnitrid változatoké mintegy 3,5 g/cm3 , a grafit-szerű bórnitrid bizonyos értelemben a porózus bórnitrid sűrűbb változatának tekinthető. A pórusosság eredményezheti a megadott fajlagos térfogatok közötti eltérést is (0,3 cm /g és 0,286 cm3 lg). Kísérleteink azt bizonyították, hogy a lökéshullám hatására képződő tömör bórnitrid változat wurtzitszerű bórnitrid. De a lökéshullámfront elhaladása után a teljes wurtzit-szerű bórnitrid-mennyiség olyan gócokból áll, melyek nagysága kisebb a védőampullában uralkodó véghőmérsékletnél jelentkező kritikus nagyságnál. Ezért több iránt 192 kbar nyomású lökéshullám hatása után is a védőampullában a wurtzit-szerű bórnitrid-tartalma elhanyagolhatóan csekély. Ennek oka az, hogy a lökéshullámfront elhaladása után a nagy nyomás hatására képződött teljes wurtzit-szerű bórnitrid-tartalom a védőampullában uralkodó, a lökés-kompresszió hatására kialakuló véghőmérséklet hatására visszaalakulás grafitszerű bórnitriddé. Az anyagnak a lökéshullám következtében jelentkező kompressziója irreverzibilis. A lökéshullám energiájának egy része a keresztülhaladás után mint hő marad vissza az anyagban. Ennek következtében a lökéshullám áthaladása után az anyag hőmérséklete magasabb, mint a lökéskompresszió előtt. Nagy nyomásokon termodinamikailag nagyobb kristályok képződése előnyös, mivel az anyag minimális felületi energia birtoklására törekszik. Ennek ellenére a kristálynövekedés szokásos diffúziós mechanizmusa a lökéshullám hatásának rövidsége következtében nem teljesül. Ha a nyomás által komprimált anyagon a lökéshullám többszörösen keresztülhalad és a lökéskompresszió maximális 164894 6 nyomását fokozatosan érjük el, a wurtzit-szerű bórnitrid képződő gócai egymáshoz viszonyítva elmozdulnak, illetve elfordulnak. Ezáltal lehetővé válik egy más, egy gyorsabb 5 növekedési mechanizmus, amikor a gócok krisztallográfiás orientáltságuk megszűnésével egységes krisztallittá egyesülnek. A wurtzit-szerű bórnitrid képződő krisztallitjainak méretei elég nagyok, ezért az utóbbiak a védőampullában uralkodó véghőmérséklet 10 hatására nem alakulnak vissza grafit-szerű bórnitriddé. A következőben a találmányt néhány példával világítjuk meg. 1. példa 15 A kísérletnél 2,26 g/cm3 piknometrikus sűrűségű és mintegy 0,5 X. 106 g/cm 2 dinamikus keménységű grafit-szerű bórnitrid-porból 5 g-t, és 2,0 jJO6 g/cm 2 dinamikus keménységű ólomklorid-porból 5 g-t 20 alkalmazunk. Ebben a példában és a következő példákban is a dinamikus keménység értékeit a lökéshullám 120 kbar amlitudójánál adjuk meg. A további példákban a grafit-szerű bórnitrid piknometrikus sűrűsége szintén 2,26 g/cm3 . A grafit-szerű 25 bórnitridet és az ólom-kloridot- golyós malomban gondosan elkeverjük. A kapott keveréket a 2. ábrán ábrázolt védőampullába töltjük. A védőampulfát 1 és 2 pohár alakú acélidomok alkotják, amikoris az egyik a másikban helyezkedik 30 el, és mindkettő 3 és 4 dugasszal van lezárva. A külső pohár alakú acélidom 145 mm magas csonkakúp, mely alapterületének és fedőlapjának átmérője 28 illetve 32 mm. A pohár alakú idom belső része hengeresen van kiképezve, átmérője 16 mm, magassá-35 ga 130 mm. A 2 belső pohár alakú idom henger alakú, 16 mm átmérőjű, és 115 mm magas. Ennek a henger alakú idomnak a belső része 8 mm átmérőjű, 85 mm magas, és benne helyezzük el a porkeveréket. A 3 és 4 dugaszok 15 mm magasak. Az ampullát az 5 hengeres 40 töltet tengelyében helyezzük el, a töltet nem öntött hexogén és átmérője 120 mm. A töltet robbanása után az említett keveréket tartalmazó ampullán lökéshullám halad keresztül, melynek paramétereit ki lehet számítani. (SzUj, 45 „Égés és robbanás fizikája" folyóirat, Nr. 2, 2"8í"" ' (1967), orosz nyelven). A lökéshullámnak az ampulla falairól és a porrészecskékről történő többszöri visszaverődésével a keverékben a nyomás lépcsőzetesen 350 kbar-ra emelkedik. 50 A robbanás után az ampullát felnyitjuk. A keveréket hígított (1:1) salétromsavval kezeljük, míg az ólomkloridot és az ampullaanyag zárványait maradék nélkül el nem távolítottuk. Ezután a képződött wurtzit-szerű bórnitrid és a grafit-szerű 55 bórnitrid keverékét 12 órán át 200°C-on koncentrált kénsawal kezeljük, melyhez fokozatosan nátriumfluorid port adagolunk. A kezelt bórnitrid por, a kénsav és a nátriumfluorid súlyaránya 1:20:3. A kénsav és nátriumfluorid forró keverékével végzett 60 kezelés a grafit-szerű bórnitrid elbomlásához vezet, és lehetővé teszi, hogy a végtermék grafit-szerű bórnitrid tartalma kisebb legyen 3 s-%-nál. A maradékot vízzel mossuk, és 200 °C-300 °C hőmérsékleten szárítjuk. A wurtzit-szerű bórnitrid termelési hozama a fenti 65 eljárásnál a grafit-szerű bórnitrid por kiindulási
