Сверхзвуковая ударная волна

Другой метод взрыва заключается в косвенном воздействии сверхзвуковых ударных волн на графит, в результате чего он мгновенно превращается в алмазы микронных размеров. Этот метод ударного синтеза был успешно испытан американской компанией DuPont, производящей взрывчатые вещества, в 1960 году, а в 1970-х годах началось его массовое производство. В процессе производства графитовый и медный порошок (92%, 1 мм) сначала равномерно смешивают, а затем методом холодного изостатического прессования (ХИП) прессуют в круглый стержень длиной около пяти метров. Круглый стержень герметизирован стальной трубкой, содержащей настоящую полую распорку. Перед взрывом в шахту было помещено несколько стальных труб в виде партии, а затем вокруг них было засыпано несколько тонн взрывчатки.

Когда взрывчатое вещество поджигается с одного конца и взрывается, оно мгновенно сжимает стальную трубку от одного конца до другого. Графит в стальной трубке будет кратковременно сжат примерно до 200 000 атмосфер и нагрет более чем до тысячи градусов при прохождении ударной волны. Из-за чрезвычайно высокого давления количество зародышей алмаза очень велико, и в течение нескольких микросекунд графит внутри преобразуется в кристаллы алмаза размером около 1–20 нанометров (содержащие от тысяч до миллионов атомов). Эти кристаллиты соединятся в алмазный порошок микронного размера. Этот метод позволяет производить несколько килограммов алмазного порошка за один раз. После прохождения ударной волны давление резко падает. Если в это время температура все еще высока, то образовавшийся алмаз немедленно превратится в аморфный углеродистый шлак. Поскольку в графит в качестве теплоотвода добавлено большое количество частиц меди, образующийся алмазный порошок можно быстро закалить, чтобы избежать его карбонизации. Этот алмазный порошок промывают кислотой для удаления металлов, а затем графит окисляют PbO при температуре 400°C. После очистки и сортировки он становится продуктом под торговой маркой Mypolex. Сырье для ударно-волнового синтеза необходимо предварительно обработать методом холодного изостатического прессования, чтобы сделать его плотным. Если пор слишком много, давление после сжатия ударной волной недостаточно, а температура слишком высока для достижения зоны стабильности алмаза, что затрудняет синтез алмазов. Алмазы Mypolex являются поликристаллическими и имеют множество дефектов. Поэтому его удельная площадь поверхности примерно в три раза больше, чем у монокристаллов, измельченных с тем же размером частиц, поэтому он может поглощать больше примесей. Однако из-за своей формы, напоминающей картофель, он не имеет острых краев и углов, характерных для монокристаллических алмазов, поэтому он не царапает основной материал во время полировки. При полировке деталей, имеющих чередующиеся мягкие и твердые поверхности, микроуглубления не образуются. Кроме того, поликристаллический порошок может постепенно разрушаться, тем самым уменьшая площадь контакта режущей кромки. Это свойство самозатачивания снижает мощность полировки, но увеличивает скорость. Таким образом, поликристаллический микропорошок обладает как эффективностью крупнозернистого шлифования, так и качеством мелкозернистой полировки.