164894. lajstromszámú szabadalom • Aktív wurtzit-szerű bórnitrid és eljárás az előállítására
164894 sebességre felgyorsított lap ütése hozza létre, akkor a lökéshullám hatásának időtartamát a lap vastagsága határozza meg. Minél nagyobb ez a vastagság, annál nagyobb a lökéshullám hatásának az időtartama. A lap robbanóanyag-töltet robbanásával vagy ún. gázágyú segítségével gyorsítható fel. A bórnitrid-rétegen keresztülhatoló lökéshullámfront átlagának időtartama a rétegvastagságtól és a lökéshuUámfront sebességétől függ. A lökéshullámfront adott sebességénél ez az időtartam annál nagyobb, minél nagyobb a rétegvastagság. Vékony rétegekben (kb. 1 mm) elérhető a grafit-szerű bórnitrid 80%-os átalakítása wurtzit-szerű változattá. Adott konstans intenzitású lökéshullám hatásának időtartama a bórnitrid-réteg meghatározott vastagságánál kisebb lehet, mint a bórnitrid-rétegen keresztülhatoló lökéshullám átlagának az időtartama. Ebben az esetben a bórnitridet a csökkenő intenzitású visszavert lökéshullámok többszörös hatásának tesszük ki, amikor is a lökéskompresszió maximális nyomását a fellépő első lökéshullámnál érjük el. Ha a bórnitrid-réteg nagyon vastag, a lökéshullám a rétegben teljesen kioltódhat. Ebben az esetben a bórnitridet a belépő lökéshullám hatásának tesszük ki, airrikoris a maximális nyomást a lökéshullám belépésekor érjük el. E körülmények miatt az egy kezelési ciklusban feldolgozható grafit-szerű bórnitrid, és ezzel az előállítható wurtzit-szerű bórnitrid mennyisége korlátozott. A jelen találmány célja a grafit-szerű bórnitrid egy kezelési ciklusában előállítható wurtzit-szerű bórnitrid mennyiségének a növelése, illetve a grafit-szerű bórnitrid wurtzit-szerű bórnitriddé történő átalakulásának százalékos növelése. E cél elérésére azt a feladatot állítottuk magunk elé, hogy wurtzit-szerű bórnitrid előállítására lökéshullám alkalmazásával olyan eljárást dolgozzunk ki, amely eljárás során a grafit-szerű bórnitridre a lökéshullám többszörösen hat, amikoris a lökéshullám hatásának időtartama a bórnitriden keresztülhatoló lökéshullámfront átlagának időtartamához viszonyítva csekély, azaz a lökéshullám hatásának adott időtartamánál viszonylag vastag bórnitrid-rétegek kezelhetők. Az adott feladatot ügy oldottuk meg, hogy wurtzit-szerű bórnitrid előállítására a lökéshullámnak a grafit-szerű bórnitridre kifejtett hatásánál a találmány szerint a grafit-szerű bórnitridret oh/an adalékanyagokkal keverjük össze, melyek dinamikus keménysége a képződő wurtzit-szerű bórnitrid dinamikus keménységétől a nyomás legalább 100 kbar-ra történő lépcsőzetes emelése esetén különböző, és véghőmérsékletük a képződött wurtzit-szerű bórnitrid véghőmérséklete alatt marad. A dinamikus keménységen az anyag kiindulási sűrűségének és a lökéshullám sebességének a szorzatát értjük. A wurtzit-szerű bórnitridnél - mint a köbös bórnitridnél is - 120 kbar nyomás esetén ez az érték 2,8 • 106 g/cm 2 • secundum. A javasolt eljárás előnye, hogy az említett adalékanyagok jelenléte következtében magában a „vastag" porrétegekben a rétegeken történő egyszeri lökéshullám-áthatolás esetén is a hullámok többször visszaverődnek a bórnitrid és az adalékanyagok részecskéi közötti határfelületekről, miáltal a bórnitrid minden részecskéjét a visszavert hullámok többszörös hatása éri, ugyanakkor a lökéskompresszió 5 végnyomását lépcsőzetesen érjük el. Az említett adalékanyagok bevitele lehetővé teszi a robbanóanyag-töltet növelése nélkül a feldolgozható grafitszerű bórnitrid mennyiségének a jelentős növelését, és ezáltal az egy kezelési ciklusban kapható wurtzit-10 szerű bórnitrid mennyiségének a növelését. Mivel a határfelületekről a lökéshullámok visszaverődése a legkülönbözőbb irányokban történik, a porrészecskék elrendeződése kaotikus. Ezáltal a wurtzit-szerű bórnitrid éppen képződő legkisebb 15 magjai ellentétesen orientálódnak, ami viszont elősegíti nagyobb és következésképpen stabilabb krisztallitokká történő egyesülésüket. így a védőampullában a képződő wurtzit-szerű bórnitrid százalékos termelési hányada is nő. A grafit-szerű bórnitridből 20 wurtzit-szerű bórnitriddé történő irreverzibilis átalakulás fokának növekedését, továbbá az adalékanyagok olyan megválasztásával érjük el, hogy az adalékanyagoknak a lökéskompresszió következtében jelentkező véghőmérséklete jóval alacsonyabb, mint a 25 képződő wurtzit-szerű bórnitridd véghőmérséklete. Az anyagoknak lökéshullám következtében beálló hőmérsékletét a lökéshullám amplitúdója és az anyagok tulajdonságai határozzák meg. Ezáltal a lökéshullámmal kezelt keverékben lévő különböző 30 anyagok, különböző hőmérsékletre hevülnek fel. Mivel az adalékanyagok kisebb mértékben hevülnek fel, mint a wurtzit-szerű bóínitrid, utóbbi felesleges hőmennyiségét átadja az adalékanyagoknak, miáltal a visszaalakulás foka csökken és a Végtermék termelési 35 hányada nő. Adalékanyagokként célszerűen folyadékokat alkalmazunk. Ez azzal magyarázható, hogy az anyagoknak a lökéshullám hatására jelentkező feíhevülésí foka az anyagok porozitásától is függ, vagyis minél nagyobb 40 az anyag porozitása, annál nagyobb a lökéskompresszió azonos nyomásnál a véghőmérséklet. A folyékony adalékanyagok tehát azért előnyösek, mert kitöltik a grafit-szerű bórnitrid részecskéi közötti pórusokat és a védőampulla azonos térfogatánál a 45 grafit-szerű bórnitrid tartalmat nem csökkentik. Folyékony adalékanyagokként alkalmazhatók célszerűen a viz és vizes alkalikus oldatok, melyek a feldolgozadnó grafit-szerű bórnitriddel szemben szobahőmérsékleten kémiailag közömbösek. Ezeknek a 50 folyadékoknak az alkalmazása lehetővé teszi a végtermék grafit-szerű bórnitrid tartalmának csökkentését, mivel a folyamat körülményei között a víz, illetve a vizes alkalikus oldatok véghőmérséklete olyan magas, hogy a lökéshatásnak kitett grafit-szerű 55 bórnitridet oldani tudják, míg a wurtzit-szerű bórnitriddel szemben kémiailag továbbra is közömbösek. Víz és vizes alkáli oldatok, mint adalékanyagok használata lehetővé teszi a végtermékben a grafit-szerű bórnitrid tartalom 0,5 s% • alá történő 60 csökkentését. A találmány szerinti eljárással előállított wurtzit-szerű bórnitrid jelentősen különbözik az ismert wurtzit-szerű bómitridektől, melyek nagy statikus nyomások hatására jönnek létre. Bár a kristályrács méretei megegyeznek, vagyis a0 =2,55 Ä 65 és co =4,20 Ä, valamint a Mohs-keménysége 10, 2
