Сравнительное исследование фазовых превращений в углероде при различных схемах ударного сжатия

Abstract

Проведено сравнительное исследование фазовых превращений в углеграфитовых материалах при ударном сжатии по двум различным схемам: в цилиндрических ампулах с центральным стержнем при непосредственном контакте взрывчатых веществ с ампулой и в ампулах без стержня с метаемой внешней оболочкой. Установлено, что при ударном сжатии по второй схеме достигается более высокий абсолютный выход алмаза, но, в отличие от первой схемы, продукты ударного сжатия практически не содержат лонсдейлита или плотной аморфной фазы. Проведенный анализ показал, что во втором случае реализуются состояния с меньшими давлениями, но более высокими температурами, приводящими к превращению метастабильных фаз в стабильный алмаз.

Проведено порівняльне дослідження фазових перетворень у вуглеграфітових матеріалах при ударному стисненні за двома різними схемами: в циліндричних ампулах з центральним стрижнем при безпосередньому контакті взривних речовин з ампулою та в ампулах без стрижня з зовнішньою оболонкою, що метається. Установлено, що при ударному стисненні за другою схемою досягається більш високий абсолютний вихід алмазу, але, на відміну від першої схеми, продукти ударного стиснення практично не містять лонсдейліту чи щільної аморфної фази. Проведений аналіз показав, що в другому випадку реалізуються стани з меншими тисками, але більш високими температурами, що приводять до перетворення метастабільних фаз в стабільний алмаз.

A comparative study of phase transformations in carbon materials under shock compression was carried out. Two methods were used for shock wave (SW) generation. In the first case ampoules with central rod were used and the SW was generated by explosive being in contact with the ampoule. In the second one the ampoules without central rod were uswd and SW excited by the impact of metal shell to the ampoule. It was revealed that the pressure was higher while the temperature was lower in ampoules №1 compared with those for ampoules №2. Compression conditions in ampoules №1 provide higher fractional conversion and more favorable for preservation of high pressure phases. Metastable lonsdaleite and dense amorphous carbon phases were obtained in this type of ampoules where the amount of these phases was over than ~50 %. While in the ampoules №2 the stable cubic diamond phase was mainly formed since the temperature was noticeably higher compared with that in the first type ampoules.