Спосіб обробки матеріалів надвисоким тиском

Реферат: Спосіб виготовлення наноматеріалів, за яким у вибуховій камері формують два кумулятивні заряди з вибухової речовини, кожний з яких облицьовують вихідним матеріалом, які розташовують один проти одного близько до співвісності. Далі підривають вибухові речовини з утворенням газокумулятивних струмин, які стикаються з утворенням високого тиску і температури, в результаті чого отримують частинки наноматеріалу, які збирають. Формують щонайменше три кумулятивні заряди, один з яких розташовують зверху над областю зіткнення газокумулятивних струмин, який підривають із затримкою в часі відносно моменту підривання протилежно розташованих кумулятивних зарядів. Газокумулятивну струмину з якого спрямовують послідовно на область стикання газокумулятивних струмин інших кумулятивних зарядів і, наприклад, на тверду підкладку. UA 89871 U (12) UA 89871 U UA 89871 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування і може бути використана в технології виробництва наноматеріалів. Відомий спосіб виготовлення наноматеріалів (п. RU 2484014, C01B 31/02, В82В 3/00, B82Y40/00, С01В 31/06), за яким парорідинний плазмотрон заправляють спиртом або його водним розчином, запалюють газоплазмову струмину, яку вводять в об'єм води з утворенням кавітаційних бульбашок, високого тиску і температури, в результаті чого отримують частинки, які формують наноматеріал у вигляді суспензії. Збігаються з суттєвими ознаками відомого способу операції, за якими утворюють газоподібну струмину, яка стикається з перешкодою з утворенням високого тиску і температури, в результаті чого отримують частинки наноматеріалу. Недолік відомого способу полягає у недостатньо високому тиску в області реакції, що знижує ефективність способу. Відомий спосіб виготовлення наноматеріалів (п. RU 2051093 C01B 31/06, С01В 21/064, B01J 3/08), вибраний як найближчий аналог, за яким у вибуховій камері формують два кумулятивні заряди з вибухової речовини, кожний з яких складають із двох співвісних частин. Кожний з кумулятивних зарядів облицьовують вихідним матеріалом і розташовують один проти одного з відхиленням від співвісності до 10. Підривають вибухові речовини з утворенням газокумулятивних струмин, які стикаються з утворенням високого тиску і температури, в результаті чого отримують частинки наноматеріалів, які збирають і загартовують в охолоджуючій рідині, розташованій на відстані від 0,5 до 5 довжини кумулятивного заряду. Збігаються з суттєвими ознаками відомого способу операції, за якими у вибуховій камері формують два кумулятивні заряди з вибухової речовини, кожний з яких облицьовують вихідним матеріалом, які розташовують один проти одного близько до співвісності. Підривають вибухові речовини з утворенням газокумулятивних струмин, які стикаються з утворенням високого тиску і температури, в результаті чого отримують частинки наноматеріалів, які збирають. Недолік відомого способу полягає у багатовекторному розпиленню частинок наноматеріалів, утворених після стикання газокумулятивних струмин, у вибуховій камері, що знижує ефективність способу. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення відомого способу виготовлення наноматеріалів, у якому шляхом зміни технологічних операцій підвищують спрямованість розпилених частинок наноматеріалів за напрямком їх збирання, наприклад, на підкладці, що підвищує ефективність способу. Поставлена задача вирішуються тим, що в способі виготовлення наноматеріалів, за яким у вибуховій камері формують два кумулятивні заряди з вибухової речовини, кожний з яких облицьовують вихідним матеріалом, які розташовують один проти одного близько до співосності, підривають вибухові речовини з утворенням газокумулятивних струмин, які стикаються з утворенням високого тиску і температури, в результаті чого отримують частинки наноматеріалу, які збирають, згідно з корисною моделлю формують щонайменше три кумулятивні заряди, один з яких розташовують зверху над областю зіткнення газокумулятивних струмин, який підривають із затримкою в часі відносно моменту підривання протилежно розташованих кумулятивних зарядів, газокумулятивну струмину з якого спрямовують послідовно на область стикання газокумулятивних струмин інших кумулятивних зарядів і, наприклад, на тверду підкладку. Крім того, затримку в часі підривання одного з кумулятивних зарядів здійснюють шляхом зменшення бризантності використаної в ньому вибухової речовини. Сукупність наведених основних ознак способу виготовлення наноматеріалів забезпечує підвищення спрямованості розпилених частинок наноматеріалів за напрямком їх збирання, що зменшує втрати цих часток через надмірне їх нанесення на поверхню вибухової камери. Зменшується час пробігу цих часток від їх утворення в області стикання газокумулятивних струмин до збирання, наприклад, шляхом напилення на підкладку, чим зменшується негативний вплив на них середовища у вибуховій камері. Зменшення бризантності вибухової речовини спрощує операцію із затримкою підривання одного з кумулятивних зарядів. Крім того, порівняно з першим аналогом, збільшено тиск в області реакції. На фіг. 1 схематично зображено контур вибухової камери з кумулятивними зарядами та підкладкою для напилення, на фіг. 2-12 представлено результати експериментальних досліджень способу. Вибухова камера 1 містить клапани для скидання надлишкового тиску, отвір з герметичною кришкою для доступу в її порожнину, які на рисунку не показані. На круглому каркасі 2 розташовані кумулятивні заряди з корпусом 3, бризантною вибуховою речовиною 4, яка облицьована з середини вихідним матеріалом 5. Аналогічний кумулятивний заряд 6 1 UA 89871 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 розташований зверху на кріпильному елементі. Детонатори кумулятивних зарядів на рисунку не показані. Внизу напроти кумулятивного заряду 6 розташований столик з підкладкою 7. Спосіб виготовлення наноматеріалів реалізують таким чином. У вибуховій камері 1 формують кумулятивні заряди в корпусах 3 з бризантною вибуховою речовиною 4, яку облицьовують вихідним матеріалом 5. Ці заряди розташовують один проти одного парами на круглому каркасі 2. Аналогічний кумулятивний заряд 6 розташовують зверху на кріпильному елементі і спрямовують на визначену область зіткнення газокумулятивних струмин. Створюють у вибуховій камері нейтральне середовище, наприклад, заповнюють її інертним газом або вакуумують. Підривають вибухові речовини з утворенням газокумулятивних струмин, які стикаються з утворенням високого тиску і температури в реакційній зоні. В результаті затримки вибуху кумулятивного заряду 6 утворені частинки наноматеріалів спрямовуються переважно за напрямком їх збирання: у підготовлену ємність або на тверду підкладку 7. Вихід продукції у вигляді певних наноматеріалів задають шляхом використання відповідних вихідних матеріалів 5, розрахунку необхідної потужності бризантної вибухової речовини 4 та експериментального доопрацювання технології. При цьому в області реакції отримують густу плазму з тиском до 1,5 млн. атм і температурою біля 30000 °С, яка перетворюється в нові наноматеріали. Ефективність застосування пропонованого способу підтверджено результатами експериментальних досліджень. Приклад 1. Вихідний матеріал - алюміній. У складі напилених шарів наноматеріалу (див. фіг. 2) присутні такі елементи (див. таблицю на фіг. 3 і спектр елементів на фіг. 4): AL - частина вихідного матеріалу для обробки; О - результат подрібнення алюмінію; Са - синтезований з алюмінію; Fe - синтезований з алюмінію; Ті - синтезований з алюмінію; Si та CL - домішки, привнесені під час підготовки до зйомки на електронному мікроскопі. Склад свідка AL, матеріалу для обробки, у таблиці на фіг. 5, його спектр елементів - на фіг. 6. Приклад 2. Вихідний матеріал - мідь. У складі напилених шарів наноматеріалу (див. фіг. 7) присутні елементи меншої атомної маси, наприклад бор (див. таблицю на фіг. 8 і спектр елементів на фіг. 9): Склад свідка Сu (див. фіг. 10), матеріалу для обробки, у таблиці на фіг. 11, його спектр елементів - на фіг. 12. Запропонований спосіб має важливе значення для отримання наноматеріалів з якісними властивостями, які можна використовувати у багатьох галузях науки і техніки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб виготовлення наноматеріалів, за яким у вибуховій камері формують два кумулятивні заряди з вибухової речовини, кожний з яких облицьовують вихідним матеріалом, які розташовують один проти одного близько до співвісності, підривають вибухові речовини з утворенням газокумулятивних струмин, які стикаються з утворенням високого тиску і температури, в результаті чого отримують частинки наноматеріалу, які збирають, який відрізняється тим, що формують щонайменше три кумулятивні заряди, один з яких розташовують зверху над областю зіткнення газокумулятивних струмин, який підривають із затримкою в часі відносно моменту підривання протилежно розташованих кумулятивних зарядів, газокумулятивну струмину з якого спрямовують послідовно на область стикання газокумулятивних струмин інших кумулятивних зарядів і, наприклад, на тверду підкладку. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що затримку в часі підривання одного з кумулятивних зарядів здійснюють шляхом зменшення бризантності використаної в ньому вибухової речовини. 2 UA 89871 U 3 UA 89871 U 4 UA 89871 U 5 UA 89871 U 6 UA 89871 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7