Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии. Гурьев Дмитрий Львович

Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии.
<
Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии. Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии. Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии. Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии. Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии. Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии. Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии. Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии. Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии.
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Гурьев Дмитрий Львович. Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии. : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.17 Москва, 1991 105 с. РГБ ОД, 61:92-1/2370-3

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Достаточные температуры в динамическом экспертизе по сохранению

1.1.Термодинамика ударного сжатия 6

1.2. Способы закалки ударносжатых веществ 11

1.3.Конструкции ампул сохранения 18

1.4. Способы измерения остаточных температур ударноскатых веществ 29

1.5.Остаточные температуры в ампулах сохранения.. 31

ГЛАВА II . Химические реакции при сжатии 42

2.1.Взаимодействие серы и олова 46

2.2. Взаимодействие металлов с водой 54

2.3.Разложение дифторида магния 59

ГЛАВА III. Фазовые прекращения в ударных волнах 62

3.1.Полиморфизм титана 65

3.2. Полиморфизм двуоклсей титана, циркония и гафния 71

3.3.Полиморфизм пятискиси ниобия 79

3.4.Особенности воздействия ударного сжатия на

Заключение 87

Литература 89

Введение к работе

Одной из важных проблем естественной науки является создание химико-технологических процессов получения новых материалов с заданными свойствами. Перспективным методом получения новых веществ являются ударные волны (УВ). Широко используются динамические методы в промышленном производстве сверхтвердых материалов, катализаторов, керметов, 8 горном деле и строительстве, освоены динамические методы сварки, гидроштамповки, упрочнения конструкционных материалов.

ндаментальный научный интерес представляет исследование состояния вещества, кинетика фазовых и химических превращений. Выеокоэнергетические состояния при высоких давлениях и температурах реализуются в конденсированной фазе под действием интен-сивного лазерного излучения, мощных потоков элементарных частиц, при взрывном испарении металлических лайнеров пинчей, магнитоку-мулятивных генераторах, при высокоскоростном соударении твердых тел, в ближней зоне ядерных взрывов. Изучение таких состояний необходимо для реализации ряда ответственных проектов импульсного термоядерного синтеза, для разработки магнитогидродинамических и магнитокумулятивных генераторов, для создания противометео-ритной защиты космических аппаратов, для оптимизации процессов плазмохимии, лазерной и взрывной обработки материалов. В лабораторной практике используются пороховые, легкогазовые или электромагнитные пушки, в промышленных целях обычно используют детонацию конденсированных взрывчатых веществ (ВВ).

В основе нового отдела физической химии - химии динамических давлений, лежит цикл исследований по динамическому сжатию ряда материалов с сохранением их для последующего изучения, проведенный в период с 30-х по 50-ые годы. Это работа Мишель-Леви по детонационному синтезу силикатов, исследования американскими учеными эффектов сварки взрывом и изменения реальной структуры металлов после импульсного сжатия, обнаружение полиморфного перехода железа в ударной волне /I/, изучение превращений неорганических соединений в ампулах сохранения /2/, разработка технологии ударного прессования, аморфизация кварца /3/ и получение алмаза при ударном сжатии графита./4/.

Ударные волны обладают специфическим действием на вещество. Скачок давления и температуры во фронте УВ ведет к дефектирова-нию и ударной поляризации материала, непосредственно за фронтом и в волне разгрузки (БР) существуют высокие давление и температура, сдвиговые напряжения, пластические течения и деформация вещества. Б волне разгрузки реализуется быстрый сброс температуры, позволяющий сохранить метастабильные состояния при нормальном давлении.

К настоящему времени хорошо разработаны экспериментальные методы исследования физического состояния вещества за фронтом УВ в динамическом импульсе /5/. Большой интерес представляет изучение молекулярной динамики во фронте УВ, изэнтропические волны разгрузки /6/, взаимодействие ударных волн разряжения /7/, кинетика химических процессов в ударной волне и остаточном режиме /8,9/. Настоящая работа посвящена изучению способов измерения и регулирования остаточных температур, разработке конструкций ампул сохранения с целью получения новых метастабильных модификаций конденсированных веществ методом ударного сжатия.

Первая глава посвящена анализу имеющихся способов закалки ударносжатых веществ и краткому обзору ампул сохранения. Рассмотрена термодинамика ударного сжатия. Предложена неизэнтропичес-кая неадиабатическая разгрузка ударносжатого состояния, осуществляемая закалкой под давлением с целью сохранения метастабильно-го состояния в нормальных условиях. Описано устройство открытых ампул сохранения для динамического сжатия до 0,5 ТПа. Предложено устройство для измерения остаточных температур в плоских ампулах сохранения, изучается остаточная температура в конструкционных материалах в зависимости от прочностных свойств.

Вторая глава посвящена изучению химических превращений в ударных волнах. Термопарным методом измерена температура реагирующей смеси SntS после воздействия динамических давлений. Изучено взаимодействие некоторых металлов с водой в открытых ампулах сохранения. Проведено разложение простых неорганических соединений с высокой энергией диссоциации и высокой химической активностью составляющих элементов.

В третьей главе рассматривается полиморфизм в ударных волнах.

Результаты работы опубликованы в 10 статьях. Получено 4 авторских свидетельства Государственного комитета по изобретениям и открытиям. Результаты опробированы на УІ Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов Госстандарта (1985 г., г.Львов), Ш Всесоюзном совещании по детонации 1985 г., г.Таллин) , ІУ Конференции американского физического общества по ударным волнам в конденсированных средах (1985 г., Вашингтон), Ш Всесоюзном симпозиуме по горению и взрыву (1986 г., г.Ташкент).

Результаты работ могут быть полезны специалистам по химической физике динамических давлений. 

Способы закалки ударносжатых веществ

С целью сохранения метастабильных фаз при ударном сжатии используют те или иные способы закалки ударносжатого вещества, позволяющие снизить остаточную температуру ниже температуры отжига метастабильной модификации. Рассмотрим основные способы понижения остаточных температур.

Метод широко используется в химии динамических давлений. Остаточный разогрев вещества снижается приблизительно на величину предварительного охлаждения. Метод эффективен при сравнительно невысоких динамических давлениях (до 50 Ша). Величина предварительного охлаждения ограничивается хрупкостью материала ампулы сохранения, превышение критических параметров ударноволнового нагружения ведет к разрушению устройства и потере исследуемого объекта. Ступенчатое сжатие и динамическое сжатие дно. Ступенчатое сжатие образца снижает температуру ударносжатого состояния образца по сравнению с температурой однократного сжатия до того же давления, увеличивается степень сжатия /13/. Последующая изэнтропная адиабатическая разгрузка ведет также к более низким остаточным температурам в случае ступенчатого сжатия (Рис. I ). Плавное динамическое сжатие еще более приближает ударное нагружение к изэнтропическому процессу и одновременно снижает остаточный разогрев. В работе /14/ с помощью взрывного магнитокумулятивного генератора осуществлено динамическое изэн-тропическое сжатие плавленного кварца и жидкого водорода до 500 Ша. Для осуществления ДЙС предложено несколько способов, в частности предложено использование сред с переменной динамической жесткостью, при распространении УВ по таким средам возможна трансформация ударной волны в волну с плавным нарастанием давления во фронте /15/. Большинство из этих способов рассчитаны на регистрацию низкотемпературных состояний веществ в ходе ударного сжатия и не предусматривают сохранения образцов исследуемых веществ. Образцы после сжатия разрушаются и разлетаются в виде плазмы, частиц, осколков и т.п.

. Образец исследуемого вещества размещают в металлической матрице и подвергают ударному сжатию. В динамическом импульсе и остаточном режиме исследуемое вещество находится в контакте с металлической стенкой. Металлы обладают самой высокой плотностью, низкой динамической сжимаемостью, хорошей пластичностью, высоким коэффициентом теплопроводности и поэтому используются как холодильники, а также в качестве материала для ампул сохранения. Характерное время для сброса температуры равно X— І /д& , где - характерный размер образца, X - коэффициент температуропроводности образца. В случае, когда тепловая инерционность исследуемого образца меньше или сравнима со временем существования высокого давления, охлаждение образца наблюдается в ударной волне, соответственно происходит снижение остаточной температуры. Метод эффективен до давлений в несколько мегабар, дешев и поэтому широко используется как в динамическом эксперименте, так и в промышленных технологиях. Отрицательной стороной является необходимость выделения исследуемого вещества из металлической матрицы путем механической и химической обработки.

Другой способ теплоотвода в стенку использует особенности маховской конфигурации УВ. В области головной УВ организуются более высокие ударные и остаточные температуры по стравнению с температурами в области действия падающей и отраженной УВ. Происходит охлаждение разогретой действием головной УВ области за счет теплоотвода в периферийную часть образца. При ударном сжатии исследуемого вещества (ИВ) в цилиндрических ампулах сохранения (АС) при определенных условиях возникает маховское отражение с образованием головной УБ. Б сохраненном образце отмечается характерная микроструктура, возникающая при радиальной кристаллизации расплава в трубке при равномерном внешнем охлаждении. Различие в температуре пористого образца и холодной стенки может составлять несколько тысяч градусов. Бремя полной кристаллизации составляет 10 сек, скорости кристаллизации 10-10 м/с.

После снятия давления ударного сжатия волной разгрузки до нормального давления исследуемому веществу дают разлететься. Температура разлетающихся продуктов зависит от термодинамического состояния ИВ в конце волны разгрузки, характерных размеров и геометрии разлетающегося облака и конструкции сохранения, теплофизи-ческих и механических свойств среды, в которую разлетаются продукты. Вычисление изменения 7ft продуктов ударного сжатия является сложной математической задачей /10,16/. На практике используется несколько видо разлета. Разлет в жидкую среду /17/ или сконденсированный газ /18/. Разлет в газообразную среду или в вакуум /19/. Разлет газообразных продуктов на холодную стенку /20/ или в жидкую среду /21/. Используются комбинированные способы разлета: разлет в воздух и далее в воду или на холодную подложку, разгрузка с разлетом в воду и далее в газ или в вакуум и т.п. Другим способом разлета является метод охлаждения потоком охладителя /22/, отличающегося тем, что в этом случае разлетается только охладитель, в то время как исследуемое вещество остается на исходном месте в ампуле сохранения. Однако в последнем методе в качестве исследуемого образца может использоваться твердое вещество. В случае жидкого или газообразного образца образец разлетается вместе с охладителем и преимущества метода теряются. Разлетные методы, как правило, позволяют быстро сбросить остаточные температуры, однако начальные остаточные температуры сразу после прохождения волны разгрузки остаются высокими.

Способы измерения остаточных температур ударноскатых веществ

Первые эксперименты по измерению остаточных температур были ограничены металлами. Используя фотоэлектронный умножитель Тейлор /36/ определил значения остаточных температур меди в диапазоне давлений от 90 до 170 Ша. Измеренные значения хорошо соответствовали расчетным температурам Маккуина и Марша /37/, которые использовали теорию Ми-Грюнайзена и предположение о гидродинамическом поведении материала в ударных волнах.

Более поздние работы /38,39/, использующие инфракрасные детекторы выявили значительные расхождения между экспериментальными и теоретическими значениями для остаточных температур в меди, обработанной ударными волнами интенсивностью менее 80 ГОа. Авторы работы /40/ также использовали ИК-детекторы для измерения яр-костных остаточных температур в диапазоне давлений 5-30 ГПа. Разработанная ими методика позволила исследовать большое количество материалов, получены значения ударных температур для алюминия, стали, кварца, ряда силикатов. Результаты измерений при низких давлениях в основном значительно превышают теоретические значения, вычисленные из предположения гидродинамического поведения материала и изотропной разгрузки, параллельной ударной адиабате, и стремятся к ним при более высоких давлениях. Оптические методы позволяют получать надежные результаты при высоких температурах. Однако при низких температурах использовавшиеся фотоприемники обладают недостаточной чувствительностью. На точность измерений влияют также неопределенность в излучательной способности тела и неравномерный поверхностный разогрев ударнообжатого вещества. Б случае низких давлений (менее 10 Ша) целесообразно пользоваться контактными методами определения температур - термосопротивлениями и термопарами.

Первые измерения остаточных температур термопарами в порошкообразных веществах и реагирующих смесях после ударного обжатия в цилиндрических ампулах сохранения проведены в работах /41-43/. Термопарным методом померены остаточные температуры ряда металлов /44/ С Сц , & , РЬ 6е , U/ , а , Те , Tt , М , &f , in Мо fTh ,0ц , Со , Сг , Мэ , V ). В работе показано, что расчетные данные /37,45/ в безразмерной системе координат М/С0 iuQ/Съ ) удовлетворяют одной зависимости , данные /44/ по остаточному разогреву вещества до температуры плавления также подчиняются этой зависимости Q/c -f(U/C) , где AQ - количество теплоты, необходимое для разогрева единицы массы металла до данной температуры, 14 - массовая скорость в ударной волне, С0 - скорость звука в металле,

Б работе /46/ проведены термопарные измерения остаточных температур в стальных мишенях в зависимости от времени и расстояния от места удара. В качестве ударников использовались стальные и свинцовые цилиндры. Временное разрешение метода составило 50 мкс. Экспериментальные значения остаточных температур работы /46/ значительно ниже данных /40/.

Недостаток формализма Уолша и Кристиана /45/ - отсутствие учета вклада упруго-пластической работы. Несмотря на то, что металлы имеют низкий динамический предел текучести (ДПТ), они могут претерпевать ударное упрочнение и сохранять некоторую жесткость после плавления. Так, Фоулес показал /47/, что необходимо учитывать эффект пластичности з алюминии до давления 15 ГПа. Фолтц и Грейс /48/ провели анализ влияния пластического напряжения в алюминии - 202 , их расчетные значения удовлетворительно согласуются с экспериментальными результатами более поздних работ /40/. В /47-49/ была предложена двухстадийная разгрузка ударно-сжатого состояния: в первой стадии происходит упругая разгрузка до давления рн ZY где Ay - давление ударного сжатия,

У - динамический предел упругости, затем следует пластическая разгрузка, параллельная ударной адиабате. В настоящее время вопрос корректного расчета температуры в ударных волнах и волнах разгрузки остается открытым.Работа /50/ посвящена построению уточненного уравнения состояния металлов с ц,елью расчета физически реальных температур, при этом в основном использованы для сравнения экспериментальные результаты оптических измерений работы /36/.

Влияние качества контактной границы горячего спая на термо-ЭДР термопары в ударной волне систематически изучалось в /51/. Полировка образцов приводила к уменьшению амплитуды синнала примерно на 40$. Такое влияние несовершенства контактной границы будет сказываться и на измерения остаточных температур в течение некоторого времени после снятия давления. Б настоящее время наилучшие результаты получены на термопарах, изготовленных диффузионной сваркой. Известно использование взрыва для сварки термопар /52,53/. Для изучения времени химической реакции, вызванной ударной волной, предложено использовать в качестве одного из термоэлементов полупроводник, поскольку термо-ЭДР в полупроводниках значительно больше, чем в металлах /54/.

Взаимодействие металлов с водой

Б отдельной серии опытов определялись условия начала синтеза в зависимости от предварительного прогрева и величины давления по наличию сульфида олова в сохраненном веществе, рис. 21. Анализ проводился рентгенографическим методом. Типичная осциллограмма изменения температуры в стехиометрической смеси серы и олова при мощности нагрева 44 Вт показана на рис. 22. Реакция начинается при 185С после протекания фазового превращения в олове. Б вышеописанных тепловых условиях реакция завершается в течении 10-20 секунд. Повторный нагрев такой смеси регистрировал только особенность в точке плавления серы и рекцию серы с тефлоном выше 350С.

С целью предотвращения обрыва тонкой термопары за счет взаимодействия с серой и снижения остаточного разогрева ниже порога начала взаимодействия серы с тефлоном, равного 350С, в опытая по определению скорости синтеза, инициированного ударной волной использовались смеси с избытком серы (показатель стехиометрии -4-6). Использовался мелкодисперсный порошок олова с зерном I мкм. При предварительном прогреве смеси до Г73С и воздействии УБ 32,9 кбар остаточный разогрев составил 137С. Вычислим процент олова, прореагировавшего за промежуток времени, соизмеримый с инерционностью используемой термопары, равный 10 \ек. Остаточный разогрев нереагирующей среды в тех же условиях составил величину, приблизительно равную 0,1 от разогрева за счет реакции, и его можно не учитывать в наших оценках. Учитывая инерционность смеси (2-3 сек) и время выравнивания температурного поля в смеси, определяемого дисперсностью компонентов и равного 10 D сек., из известной остаточной температуры исходной смеси можно оценить относительное количество олова, прореагировавшего за 10 . сек. где «/и, - количество прореагировавшего олова, т - исходная масса олова в смеси,A L- - остаточная температура в смеси,сп удельная теплоемкость олова и серы, 4 ,4г - грамм-моль олова и серы,п. - энтальпия образования, f - показатель етехио-метрии исходной смеси. При Cj = 0,22 Дж град К , С _ = 0,71 Джтрад К-1, // - 730 Дж г-1, /4 = 32 г/моль, 4 . = 116,6 г/моль, =5, К =0,16, Остальная масса олова прореагировала за время 10 сек. Таким образом, можно заключить, что средняя скорость реакции за первые 10 сек, включающие собственно ударную волну и некоторый остаточный период, по порядку вели R _т чины составляет 10 сек , что превышает среднюю скорость реакции среды в тех же тепловых условиях и отсутствии импульсного воздействия и равную 10 сек.

В смеси серы и олова в остаточном режиме могли существовать гидродинамические течени, вызванные динамической нагрузкой, однако длительность их влияния на скорость реакции не превышает 10 сек, иначе это наблюдалось бы по аномальному ходу температуры. Предполагая скорость реакции в ударной волне, равной средней скорости реакции в первый период (10 сек.), получим, что в УБ прореагировало 0,4% олова. Эта величина, по-видимои/, занижена, и для оценки количества прореагировавшего в УБ вещества надо предположить скорость реакции в период Ю-0 - 10 сек. равной средней скорости реакции последующего догорания. Тогда такая оценка даст значение прореагировавшего вещества в УБ, равное 14$. Оценка удовлетворительно соответствует значению, полученному в работе /109/ и равной 30 . Лучшего совпадения ожидать не приходится в связи с разными условиями ударноволнового нагружения.

Результаты /54/ качественно совпадают с нашими. Существование нестабильной областив записи термо-ЭДС полупроводниковой термопары первые 80 мне, по-видимлму, объясняются контактным разогревомна спае сравнения. Авторы не описали изучение этого явления в остаточном режиме, хотя структура контакта сильно влияет на ЭДС /53/.

На основании изучения физико-химических особенностей сохраненных продуктов может быть найдено доказательство протекания реакции синтеза гетерогенных конденсированных веществ в динамическом импульсе. Однако, если термодинамические условия ударного сжатия могут быть измерены и рассчитаны с высокой точностью, то неравновесные фазовые диаграммы, области гистерезиса изучены недостаточно. Наиболее изученными являются нитрид бора и графит, по фазовым переходам которых существует обширная литература .

Ударным сжатием углеродсодержащих веществ получен выход алмазной фазы /112,113/. На основании исследования распределения ультрадисперсного алмаза от времени действия динамического импульса делается заключение о завершении процесса синтеза в зоне химпика детонационной волны /112/.

Обнаружен алмаз после воздействия УВ 50 ГПа магнезит М&СО- . Предполагается, что за время менее 10" сек. происходит разложение №fC@z на МаО и СО и образование алмаза из газовой фазы СО% . Однако хорошо известно образование тонких пленокалмаза из углероде одергсащей плазмы при атмосферных давлениях /98/. Не исключено, что образование алмаза в /98/ идет в остаточном режиме в сильнонеравновесных условиях. Наличие метастабильной фазы в конечном продукте является необходимым, но не достаточным условием в доказательстве времени синтеза. Следует учитывать при детонационном синтезе и сложную структуру ударноволновых взаимодействий. Б определенной области взрывной камеры достигаются температуры, значительно превышающие температуру в точке Чепмена-Жуге /127/. Торможение продуктов детонации на стенке также ведет к росту температуры.

Соединение М гвМ? под действием УБ 90 ГПа /99/ разложилось с образованием кубического ол/ . Не исключена возможнось такого образования в остаточном режиме. Последние работы по фазовой диаграмме нитрида бора /114/ доказывают термодинамическую стабильность алмазоподобной фазы при атмосферных давлениях. В статическом эксперименте наблюдали рост кубической фа за при 0,5 ГПа и 1200 - 1300 К.

С целью доказательства возможности синтеза конденсированных веществ в динамическом импульсе в настоящей работе исследуется взаимодействие металлов с водой в УВ. Впервые такое взаимодействие исследовано в работе /115/. для герметичных цилиндрических ампул сохранения.

Полиморфизм двуоклсей титана, циркония и гафния

Под воздействием импульсной нагрузки-10 ГПа исходная двуокись титана необратимо перешла в орторомбическую модификацию типа.Рентгеновский и ИК-спектроскэпический анализы отмытой от примесей двуокиси титана показали наличие линий только орторомбической модификации. На основании зтого сделано заключение о стопроцентном превращении двуокиси титана в метастабильную фазу. Несколько более низкое давление перехода по сравнению с работой/157/ обусловлено большим временем действия УВ.Повышение ударной температуры в рабочей ячейке ( при том же давлении 10 ГПа) за счет введения гексогена , привело к образованию трех фаз в конечных продуктах титана: анатаза, рутила, структуры типа 1-РЬ0 .Давления мегабарного диапазона привели к стопроцентному переходу в рутил.

Ударной сжатие моноклинной двуокиси циркония в герметичных! ампулах типа 4а не привело к образованию метастабильных фаз.При ударном сжатии давлением 60 ГПа в открытой ампуле получен стопроцентный переход в метастабильную тетрагональ о ную модификацию (а=5,07 , С-5,16 А ).Повышение давления до 138 ГПа несколько уменьшило выход тетрагональной фазы.Однако и в данном случае он составил 80,8$. Метастабильная двуокись уиркония оказалась гораздо более устойчивой к воздействию температуры в волне разгрузки и остаточном режиме по сравнению с метастабильными фазами770а и HfQ у которых при таких давлениях они не сохраняются. Попытка получить кубическую двуокись циркония полиморфным переходом их моноклинной фазы путем повышения температуры ударного сжатия не увенчались успехом, хотя при ударном синтезе r HtQ получается именно кубическая структура, известно также сохранение стабилизированной кубической двуокиси циркония после ударноволнового воздействия.

При ударном обжатии моноклинной двуокиси гафния в герметичных ампулах 7в давлениями 10-25 ГПа в продуктах обнаружены следы кубической модификации. Уменьшение исходной температуры охладителя ниже температуры замерзания не привело к заметному увеличению выхода кубической фазы, так же как и разгерметизация ампулы при тех же давлениях.Обжатие ударной волной 10 ГПа в открытых ампулах 8а привело к заметному увеличению выхода плотной фазы. Отношение интенсивностей сильных рентгеновских линий кубической и моноклинной модификаций двуокиси гафния в этом случае составило 0,35.Повышение давления до 60 ГПа в ампуле 66 привело к появлению на рентгенограмме линий только о кубической структуры флюорита (а-5,077 А), таблица .6. Уменьшение температуры охладителя до температуры жидкого азота не привело к заметным изменениям в продуктах.Ударное сжатие в герметичной конструкции не привело к образованию кубической фазы, что свидетельствует об оффективности закалки под давлением при фиксации метастабпльной структуры.

После обработки кубической двуокиси гафния в НС был выполнен полуколичественный анализ на железо на сканирующем электронном микроскопе JCM ЗЪСР с рентгеновским микроанализатором. Анализ проводился на кристалле Цг , сила тока З І0_ґа, напряжение 25 кВ. Эталонный образец железа дал разность интенсивностей излучения и фона Л- д =24800 имп/сек , а в случае кубической двуокиси гафния 5 имп/сек , что по порядку величины соответствует 10 % концентрации железа в двуокиси. Зто свидетелвствует о получении неетабилизирован-ной кубической njftj , твердые растворы в структуре флюорита на основе двуокиси гафния хорошо известны /I6I-I62/.

Известно, чтоЩЦ. имеет несколько полиморфных модификаций, многие из этих фаз были синтезированы методом химического транспорта и метастабильны при нормалвных условиях. Низкотемпературная модификация Т-Ш Ос термодинамически стабильна при температурах до 850С, высокотемпературная моноклинная стабильна выше 1050 С. Переход Т-?Н осуществляется через промежуточную , так называемую М-0% фазу, сопровождается эндотермическим эффектом и в нормальных условиях является монотропным. Плотность 7-ЩОс на 11,555 выше плотности Н-Л/ Ос (А =5,14 г/см , Р -4,55 г/см ), поэтому давления способствуют Н- Т превращению. Фазовая диаграмма пятиокиси ниобия представлена на Рис.29 /163/,в области высоких давлений и нормальных температур стабильна В-форма.

Полиморфизм м& Ос в УБ впервые исследовался в работе /164/ до давлений превышающих 150 ГПа. Осуществлены взаимные НТ переходы под воздействием динамических давлений. При воздействии давлений около 150 ГПа впервые удалось получить тетрагональную окись ниобия в структуре рутила, так называемую Г 0 0 с переменным химическим составом, где 0,83 х 1,0. Японскими авторами /165/ исследовался ударноволновой полиморфизм/! - в плоских ампулах сохранения в диапазоне 4-54 ГПа. Конечный продукт изучался на электронном просвечивающем микроскопе высокого разрешения с рентгеноспектральним микроанализатором.Обнаружена новая А ЩО фаза идентифицирована как неупорядоченная в двух направлениях //-форма. Найдено минимальное давление полногоИ—Т превращения для этих условий равное 20 ГПа, а также давление начала //-/ перехода равное 40 ГПа. Предполагается, что X-фаза, получается в волне разгрузки из Т формы или другой неизвестной фазы высокого давления.

Похожие диссертации на Влияние остаточных температур и волн разгрузки на физико-химические превращения при ударном сжатии.