Техника - молодёжи 1986-05, страница 11

растяжению. Однако напряжения в стволе и в проволоке не выходят за предел упругости, и после выстрела ствол не испытывает остаточных деформаций.

Другой способ — изготовить камеру высокого давления из нескольких концентрических цилиндров. При этом внутренние слои запрессовываются во внешний с усилием и в результате оказываются в сжатом состоянии. При повышении давления сначала компенсируется это предварительное сжатие, и только потом начинается растяжение стенок. В итоге, окончательное растягивающее усилие также не выходит за пределы допустимого.

Оригинальный метод предложил Бриджмен — камера высокого давления, выполненная в виде усеченного конуса, помещается в систему поддерживающих колец. При увеличении давления внутри камеры внешняя сила вдвигает ее в эти кольца, а так как стенки камеры не вертикальны, а наклонны, то возрастает и сила, действующая на камеру снаружи. Внутреннее и внешнее усилия подбираются так, чтобы напряжения в стенках камеры не превышали ее прочности на разрыв. Стальной сосуд такого типа выдержал двенадцать циклов работы до давления 50 тыс. атм. и не разрушился, слабой деталью аппарата оказался поршень.

Но неожиданно выяснилось, что наибольших давлений можно достичь, если... вообще отказаться от камеры!

Простейшим устройством такого рода стала «наковальня Бриджмена». В ней испытуемый образец, заключенный в держатель из минерала пирофиллита, помещается между торцами двух поршней (пуансонов), направленных навстречу друг другу. При сжатии пирофиллит вытекает в зазор между поршнями и автоматически образует уплотняющую прокладку. Эта прокладка и плоскости пуансонов ограничивают область высокого давления. Конечно, для следующего опыта нужен новый держатель, но изготовить его несложно и недорого. А чтобы поршни выдержали громадные нагрузки — вспомните, именно они были слабой частью первых аппаратов,— Бриджмен применил «принцип массивной поддержки»: окружил пуансоны прочными стальными кольцами, предварительно сильно растянутыми. Стремясь вернуться в нормальное состояние, кольца сжимают пор

шень по диаметру и несколько вытягивают в длину. Во время работы распределение напряжений в поршне становится обратным, и он способен выдержать высокую нагрузку

Но у «наковальни Бриджмена» существенный недостаток — объем зоны высокого давления очень мал. Избавиться от него удалось группе Верещагина, разработавшей конструкцию «чечевица», широко распространенную у нас в стране.

В рабочих торцах поршней-пуан-сонов сделали углубления. Образец в контейнере из пирофиллита помещают между плоскостями пуансонов, сдавливают. Как и в опытах Бриджмена, пирофиллит начинает течь, заполняя зазор между поршнями, а при дальнейшем увеличении давления закрывает его наглухо. А чтобы поршни не разрушились от гигантских напряжений, их внешнюю часть сделали конической и стянули стальными кольцами. Вроде бы все по Бридж-мену, но за счет углублений в пуансонах объем зоны высокого давления, по форме напоминающей чечевицу, увеличился. Именно это и позволило поместить внутрь чечевицы нагреватель и получить алмаз.

К производству алмазов мы еще вернемся, а пока отметим, что огромную помощь Верещагину и его коллегам оказали полиграфисты. Дело в том, что для опытов требовались сотни килограммов пирофиллита или подобных ему минералов. Где их взять? Выяснилось, что нужными свойствами обладает и так называемый литографский камень. Его и «добыли» в московских типографиях для первых опытов. А уже потом в Грузии нашли подходящий минерал — «алгетский камень».

БЫТЬ МОЖЕТ, ТАМ БЛЕСНЕТ АЛМАЗ?

С такой надеждой многие исследователи вынимали из камер высокого давления темную спекшуюся массу. Но нет, ничего похожего на желанные кристаллы. И только в 1953 году... Впрочем, давайте по порядку.

Как только в 1797 году стало известно, что графит и алмаз — это две разновидности одного и того же углерода, начались попытки превратить в сверкающий кристалл невзрачный черный порошок. Идея была очень простой — подвергнуть

графит сильному сжатию, сблизить слои атомов его кристаллической решетки и получить структуру алмаза. Изобретались все новые способы создания высоких давлений, но алмазов не было. Почему? Ясность внесли теоретические работы американских термохимиков Россини и Джессуни и советского ученого О. И. Лейпунского, который в 1939 году вычислил необходимые для успешного исхода опытов величины давления — минимум 60 тыс. атм. Таких давлений в то время создавать еще не умели — отсюда и неудачные исходы опытов.

Теперь же путь к алмазу был ясен. Физики и конструкторы приступили к практической реализации расчетов теоретиков. Шведский ученый Балтазар Платен сконструировал установку, в которой кубический образец сжимался сразу шестью поршнями с разных сторон. Именно на ней и были получены первые искусственные алмазы.

Впоследствии Платен вспоминал: «Был прекрасный осенний день. Я только что поступил в университет города Лунда, расположенный на юге Швеции. Проходя мимо факультета ботаники, я увидел, что одна из стен здания покрыта виргинским плющом. Его листья были замечательного красного цвета... Я был одним из прохожих и не мог себе представить, что мое наслаждение этой красотой позднее сыграет важную роль в моей жизни и... укажет мне путь к созданию установки, производящей алмазы».

При чем же все-таки здесь увядающие листья? Платен исходил из следующей гипотезы: осенняя

При вдвигании камеры высокого давления в поддерживающие кольца, внешнее усилие компенсирует растягивающие напряжения.

9