Главная – Журналы – Поиск по журналам

На основе равновесной диаграммы состояния системы Ti—Al разработана модель процессов фазообразования в режиме статического теплового взрыва порошковой смеси при температурах, превышающих температуру плавления легкоплавкого компонента. Построены расчетные диаграммы критических параметров системы для различного соотношения исходных компонентов. Рассчитана динамика движения границ областей гомогенности фаз. Показано, что при соотношении компонентов смеси, соответствующем соединению TiAl, состав конечного продукта синтеза зависит от условий теплообмена системы с окружающей средой, что может дать принципиальную возможность управления процессами фазообразования в указанной системе.

Разработан новый способ получения порошковых нанокомпозитов, состоящих из металлической или интерметаллической матрицы и содержащих в качестве упрочняющей фазы наноразмерные частицы керамической фазы. Данный способ заключается в последовательном проведении следующих процессов: кратковременной механической активации смеси порошковых реагентов в высокоэнергетической планетарной шаровой мельнице, самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, дополнительной механоактивации продуктов синтеза. На примере систем TiB₂—Cu и TiB₂—TiNi исследованы особенности синтеза упрочняющей фазы в матрицах. Определены условия компактирования, позволяющие получать объемные наноструктурные материалы с высокими прочностными характеристиками.

Дан критический обзор проблемы погасания порохов при уменьшении диаметра образца за счет теплоотвода. Приведены также результаты собственных экспериментальных исследований критического диаметра горения. Сопоставление всех экспериментальных данных оказалось особенно наглядным в виде зависимости критического диаметра от скорости горения. Эти зависимости подчиняются степенному закону с показателем степени -1.15 ÷ -1.17. Такому же закону подчиняются зависимости размеров ячеек (очагов), образованных совокупностью поперечных волн на поверхности горения, от скорости горения. Размеры ячеек меньше критического диаметра горения в 2.1 ÷ 2.3 раза. Установлено также, что поперечная волна гаснет, если ее кривизна превышает критическое значение.

Изучено влияние гидроксидов групп IA и IIA на воспламеняемость хлопчатобумажной ткани. Показано, что оптимальное содержание гидроксидов щелочных металлов, необходимое для предотвращения воспламенения ткани, уменьшается с увеличением их молекулярной массы, в то время как для гидроксидов щелочно-земельных металлов наблюдается обратная тенденция. На основе данных термического анализа и с должным учетом существующих теорий подавления воспламенения предложено объяснение полученных результатов.

Экспериментально исследован процесс инициирования пузырьковой детонации в системе “инертная жидкость — пузырьки взрывчатого газа” с помощью детонационной волны в газе. Определены профили давления в волне сжатия в зависимости от длины секции инициирования и начального давления в ней взрывчатой смеси газов. Показано, что из-за влияния объема взрывчатого газа между диафрагмой и верхней границей пузырьковой среды давление во фронте инициирующей волны растет существенно медленней, чем начальное давление. Найдена оптимальная длина секции инициирования, и определены критические (минимальные) давления инициирования в ней и во фронте взрывной волны. Получено, что для фиксированной объемной концентрации газа в пузырьковой среде давление в секции инициирования незначительно возрастает с уменьшением длины секции.

Изложена методика исследования распределения плотности во фронте детонации и его окрестности для конденсированных взрывчатых веществ, основанная на использовании синхротронного излучения. Получены конкретные данные о структуре фронта детонации в тротиле, гексогене и сплаве тротила с гексогеном, сопоставление которых с аналогичными данными других методик подтверждает корректность реализованной методики. Сделан вывод о возможности получения адекватной информации о структуре зоны химической реакции при проведении исследований с зарядами малого диаметра. Вместе с тем показано, что реализуемые в таких зарядах параметры Чепмена—Жуге достаточно далеки от их прогнозируемых значений для безграничной среды. Результаты работы, в том числе и о кривизне фронта детонации в зарядах малого диаметра, дополняют существующие представления об особенностях детонационного превращения в конденсированных взрывчатых веществах.

Рассмотрены методики определения теплоты взрыва взрывчатых веществ (ВВ) с идеальным и неидеальным процессами взрывного разложения. Показано, что теплота взрыва имеет существенное значение для оценки эффективности промышленных ВВ и входит в энергетическое определение работоспособности. Теплота взрыва бризантных ВВ является лишь частью фугасной теплоты взрыва и теплосодержанием газообразных продуктов детонации при их изоэнтропическом расширении из начального состояния до определенной (условиями эксперимента) степени расширения. Термодинамический расчет на основе физически обоснованных уравнений состояния флюидов (газообразных продуктов детонации, находящихся в зоне химических реакций детонационной волны в сверхкритическом состоянии), а также конденсированных фаз наноуглерода (нанографита, наноалмаза и жидкого углерода) позволяет рассчитать теплоту взрыва. Приведены экспериментальные и расчетные значения теплоты взрыва. Термодинамический расчет неприменим к промышленным ВВ ввиду неидеальности детонации. Теплота взрыва промышленных ВВ может быть вычислена по закону Гесса. Теплота взрыва бризантных ВВ не является мерилом мощности. Мощность ВВ характеризуют метательной способностью. Показано, что даже скорость детонации не может характеризовать мощность ВВ. Мощность бризантных ВВ и его параметры детонации определяются плотностью энерговыделения в единице объема зоны химической реакции детонационной волны и мощностью энерговыделения ударного фронта, а не теплотой взрыва, которая не может считаться универсальной характеристикой.

Теория Жуге позволяет оценить скорость детонации по известной ударной адиабате продукта твердофазной химической реакции, инициированной ударной волной. На примере халькогенидов марганца и цинка показано, что полученные оценки близки к экспериментальным значениям скоростей детонации в этих системах.

Проведены расчеты адиабат Гюгонио смесей кварца с алюминием с учетом и без учета химического взаимодействия компонентов за фронтом волны. Показано, что результаты экспериментов при давлении выше 25 ГПа могут быть объяснены не только более быстрым фазовым переходом кварца в стишовит в смеси, но и образованием за фронтом волны оксидов алюминия и кремния.

Ультраплотные ITO (оксид индия с добавкой олова) керамические мишени являются необходимым материалом в производстве оптико-электрических пленок способом распыления. Трудность изготовления мишеней состоит в том, что при высокой температуре ITO-керамика распадается. В данной работе коммерческие нанопорошки ITO-керамики использованы для взрывного компактирования в двух различных сборках и с различными взрывчатыми веществами. Согласно данным эксперимента скорость ударной волны должна быть меньше 4000 м/с, а ударное давление больше 6 и даже 12 ГПа для того, чтобы получить хорошую консолидацию. Образцы быстро спекались при высокой температуре после ударной обработки. С помощью дифференциального термического анализа была определена наиболее подходящая температура спекания ITO-образцов после взрывного компактирования — ≈1000°. Изображения образцов, полученные на сканирующем электронном микроскопе, показали, что ITO-керамика распадалась и сублимировалась при высокой температуре. Измерены оэффициенты расширения: для образцов, спеченных при температуре 1000°, α_l = 7.81 · 10^-6K^-1, при температуре 900° — α_l = 8.8 · 10^-6 K^-1; для коммерческих образцов, полученных горячим изостатическим прессованием, α_l = 6 . 89 ·: 10^-6 K^-1.