Введение к работе
Актуальность темы. В связи с ростом потребностей в интет-ческих алмазах в нашей стране и за рубежом постоянно едутся работы по совершенствованию » тодов синтеза. Рядом опояительных сторон и качественно отличными свойствами ал-аэа выделяются динамические методы. Один из них - ударно-олновое погружение металлографитиоЯ смеси. Плоский вариант того с .юс оба технологически более прост, но существующие настоящему времени схемы нагружения не обеспечивают дос-аточно высокого выхода алмаза. Проблема посилення эффектив-ости этого направления динамических методов может быть ревна при детальном исследовании процессов, происходящих при да рн о-в о лнов ом нагрукении ооразца реакционной смеси, а так-е разработкой новых схем нагруженкяупозволяющих управлять роцессом нагружения и целенаправленно создавать оптимальные араметры. Провести такие исслсдоаагия ьсзгол.но путем чис-;енного моделиро„.шия ударно-волновых процессов» которое ice иире применяется в физике взрыва.
Особое внимание в настоящее время уделяется построению 'равнений состояі,.ія веществ, испытывающих фазовый переход, юскольку существование областей метастабильности и неравно-іесности графита и алмаза усложняет*применение и интерпретацию традиционных PV ударник адиабат и изэнтроп, а твкж.е - не связанных с ниш моделей расчета температуры.
Таким образом актуальность диссертационной работы' опре-^
іеляется необходимостью исследования ударно-волновых про
цессов в образце металлографитной смеси, происходящих при
шгружении его по традиционным и вновь разработанннги схемам,
і также применения для анализа этих процессов теркодкнамг-
іесгої полного уравнения состояния углерода. \
Цель, работы. Методами математического моделирования последовать закономерности распределения давления и температуры в образце реакционной снеси металл- графит по лавест-
- I -'
шил и разработанным схегам иагрукения. Построить для математического моделирования ударно-волнового нагруиения графита ударные адиабаты и изэитропы не основании термодинамически полного уравнения состояния.
Методы исследования. В работе использовались аналитические методы термодинамики, механики движения сплошной .ере. ди, ^теории детонации, разностные методы численного решения систем дифференциальных уравнений.
Научная новизна. Исследовано поведение графита в про цессах удорно-волноаого нагружения и иь.эггрошйной раэгруэк: На основе термодинамически полного уравнения состояния-угле' рода и общих термодинамических соотношений в PVT^ координатах построены семейства изэнтрол и' ударник адиабат грофит; Выявлс-нц особенности позздекия термодинамических характерне' тик графита в области иеравновесности. Сформулирован критерий построения оптимальной с тючки зрения динамического синтеза схемы нагружения. Разработана методика и шлейного расчета области фазового перехода в' образце метаялографитной смеси. '
Исследована динамика распределения давления, температуры <и веществе матрицы и в графитовых включениях) и облас-. тей фазового перехода в плеском образце реакционной смеси конечных'размеров при уддрно-оолноаом нагруженаи, а также - влияние на ник схеми погружения и технологических параметров (размеров, скорости удара и формы ударников). Выявлена особенности распределения термодинамических параметров при иепя оском удара.
Рязрзботани новыэ схемі нагружения с использованием взрывчатого вкдеетва в. нестандартных реккмах инициирования. В модель обхсг.пюго горения взрывчатого вещества ішаден рэ-жш догорания, обеспечкакцн» ирн численном моделировании
ДОСТЯЕЄНИ0 СОСТОЯНИЯ ЧЄПИЄНа~ЖуГЄ при ЛЮЙО!" "HT6HCHDH0CTK
иницинроалнші. Исспедов-эн кноговолнойпй кехяшзм нагружинил
льзовался полином второй степени от температуры (4). По— зано, что термодинамичесгиіе характеристики Суй fTf/v гко выражаются политически из (4). Анализ графитовой тви поверхности показьгаает, что ее можно разделить на аб-сть равновесного (большие удельные сбъеш) и область нерзв-весного поведения (малые удельные С.емы).
Для описания поведения графіте в иззнтропийном процессе третьем параграфа решается дифференциальное уравнение из-нения онтропии
dS-^r^],dv.
которое подставляются виражений удеяьноИ теплоемкости и зициента сжимаемости, полученные иг» полиномов уравнения СТОГ..ІИЯ. Система полученные иззл-^.оп с различными нячяль-ми температурами показана на рис. Z . Рассмотрено влияние дели термодинамических характеристик на вид иззнтрсп.
D четпертом параграф описано построение ударной лдиа-,тн гранита. Оно оснопоно на совместном решении уравнении стояния (4) и ударной адипбаты Гюгонио . Kpovo того, произ-дится модификация метода расчета температуры вещества в .арной волне рас~ирением avo на более общий случае нного-їлиового нагружения. Это приводит к появлению добавочного єно в известной решении Уолта и Кристиана. D пятом параде описан алгоритм подпрогрям.-ц, в которой'рассчитъгаает- ударно-волновое нагружение графитового включения' с ис-ільзопанием построенных в работе ударных адиабат и иэзнт-:п. Алгоритм учитывает многоволновоП характер нагрукешш использует простую модели фазового перехода: как только істигнутн параметры барьера прямого перехода, грабит гч?г>->дит в алмаз при тех же давлении и температуре.
