164894. lajstromszámú szabadalom • Aktív wurtzit-szerű bórnitrid és eljárás az előállítására
164894 piknometrikus sűrűsége viszont 3,10-3,38 g/cm3 , vörös fényhez mért törésmutatója kisebb, mint 2,10, fajlagos felülete legalább 10 m2 /g és grafit-szerű bórnítriddé történő átalakulásának hőmérséklete mintegy 700 °C. A lökéshullámok alkalmazásával kapott vurtzjt-szerű bórnitrid tulajdonságainak megváltozása az ismert wurtzit-szerű bórnitridekéhez képest a kristályrács-hibák rendkívül magas koncentrációjával magyarázható, mely a lökésszerű nyomás körülményei között kialakul. A termékben a kristály felépítési hibák magas aránya lehetővé teszi az atomok mozgásképességének megnövekedését kristályrácsukban. Nem túl magas nyomásoknál lehetővé válik a wurtzit-szerű bórnitrid grafit-szerű bórnitriddé történő átalakuláshoz szükséges hőmérséklet csökkenése, 700 °C-ra, míg hagy nyomásoknál a köbös bórnitriddel történő átalakuláshoz szükséges hőmérséklet csökkenése. Speciális katalizátorok távollétében a statikus nyomás hatására képződött wurtzit -szerű bórnitrid legalább 110 kbar nyomás hatására köbös bórnitriddé alakul át. (Bandy F. P. és Wentorf R. R.: J. Chem. Phys., 38, No. 2. p. 1144/1963). (A találmány szerinti eljrárással előállított wurtzit-szerű bórnitrid jóval nagyobb aktivitású, és jóval kisebb, vagyis mintegy 40—50 kbar nyomáson átalakul köbös bórnitriddé. A lökéshullám hatásával, illetve a statikus nyomás alkalmazásával előállított wurtzit-szerű bórnitridek fizikai-kémiai tulajdonságai közötti jelentős különbségek megenged' hetővé teszik, hogy a találmány szerinti eljárás során kapott terméket új anyagként, nevezetesen megnövelt aktivitású wurtzit-szerű bórnitridként tekintsük. A megnövelt aktivitású wurtzit-szerű bórnitridet a dinamikus nyomások széles tartományában legkülönbözőbb adalékanyagok alkalmazásával lehet előállítani. A legnagyobb aktivitást, vagyis a találmány szerinti eljárássá előállított wurtzit-szerű bórnitridnek az ismert bórnitridek tulajdonságaitól mérhető legnagyobb eltérését az alábbi körülmények között értük el (ezek a körülmények a legelőnyösebbnek tekinthetők): keveréket készítettünk grafit-szerű bórnitriddel és vízzel vagy 1-5 %-os vizes alkálioldattal (pl. NaOH, KOH, Na2 C0 3 ), amikoris a szilárd és folyékony fázisok súlyaránya 1:0,5 és 1:0,2 értékek között mozoghat. A lökés hullám hatásának kifejtésére az előnyös feltételeket egy henger-alakú ampullában az ampullát körülvevő, 1,1 g/cm3 sűrűségű öntött trotil vagy nem öntött hexogén töltet robbantásával hozzuk létre. A fenti előnyös körülmények alkalmazása lehetővé teszi minimális piknometrikus sűrűségű (3,10 g/cm3 ), maximális fajlagos felületű (20 m2 /g felett) és minimális törésmutatójú (kisebb, mint 2,10 vörös fényre) wurtzit-szerű bórnitrid előállítását. Továbbá az előnyös körülmények alkalmazása lehetővé teszi a grafit-szerű bórnitridből megnövelt aktivitású wurtzit-szerű bórnitriddé történő átalakulás maximális fokának, a végtermék minimális grafit-szerű bórnitrid tartalmának (max 0,5 %) az elérését. A következőkben a találmányt a megnövelt aktivitású wurtzit-szerű bórnitrid előállítását bemutató példákkal és a csatolt rajzokkal közelebbről megvilágítjuk, az utóbbiak a következőket ábrázolják: 1. ábra a grafit-szerű bórnitrid lökés-adiabatája, 8 2. ábra berendezés a lökéshullám létrehozására robbantás által (metszetben), 3. ábra robbantás által lökéshullámot létrehozó berendezés egy másik változata (metszetben), 5 4. ábra berendezés lökéshullám létrehozására fémlappal történő lökés által (metszetben). A találmány fontos része a lökéshullámnak a bórnitridre kifejtett hatása. A lökéshullám paramétereit egymással a tömeg-10 megmaradás elve és az impulzusvétel kapcsolják össze, melyek eredményeképpen a következő összefüggéshez jutunk: 15 -D JHL Vo " V (0 P = ^ (2) V0 = az anyag kezdeti fajlagos térfogata, V= az anyag fajlagos térfogata, mely a lökésnyomás hatására érhető el, 20 P = a lökéshullám nyomása, D = a lökéshullámfront tömegsebessége, U = a lökéshullámfront mögötti anyag tömegsebessége. Ha a lökéshullám D és U kinematikus paraméterei 25 ismertek, ki lehet számítani - mint az az (1) és (2) egyenletekből látható — a nyomást és az anyag fajlagos térfogatát. A modern kísérleti technika lehetővé teszi a D és U paraméterek viszonylagos pontos regisztrálását. 30 §o 1 • = 2,0 g/cm3 kezdeti sűrűségű grafit-szerű bórnitrid lökésadiabatáját, vagyis a komprimáihatósági görbét (1. ábra, 35 SzU Tudományos Akadémia közleményei 172 (5), 1066, (1967), orosz nyelven) az űn. reflexiós módszerrel („Elméleti és kísérleti fizikai folyóirat" 34, 886, (1958) orosz nyelven) határozták még, vagyis a vizsgált próbáknál D-t regisztrálták, nüg P-t és 40 U-t egy P,U-diagramból \ leolvasták. A fémlapban képződő lökéshullám paraméterei előzetes kísérletekből ismertek. A lökésadiabatának (1. ábra) megfelelően a lökéskompresszió 192 kbar feletti nyomásnál közvet-45 lenül a lökéshullámfrontban megy végbe a grafit-szerű bórnitrid átalakulása wurtzit-szerű bórnitriddé. Ez esetben az átalakulási idő egyenlő a lökéshullámfront szélességének és sebességének a hányadosával. A bórnitridben a lökéshullám szélessége körülbelül a 5Ü bórnitrid részecskéinek nagyságával egyenlő, vagyis általában 1—10 mikrométer. A lökéshullám sebessége 4,70 km/sec, ha a frontban a nyomás mintegy 192 kbar. Következésképpen az átalakulási idő kisebb mint 10—9 sec. 55 A grafit-szerű bórnitridben ható lökéshullámok 128 és 192 kbar nyomás közötti tartományban változnak, vagyis két egymást követő lökéshullámra válnak szét, amikoris az első lökéshullám amplitúdója függetlenül az alkalmazott nyomástól konstans 128 60 kbar, míg az első lökéshullám által komprimált anyagban a második lökéshullám az elsőénél kisebb sebességgel terjed tova. A grafit-szerű bórnitrid wurtzit-szerű bórnitriddé történő átalkulása a második lökéshullám frontjában játszódik le. Az 65 átalakulás időtartama valamivel több, mint 128 kbar 4
