Исследование ударно-волнового инициирования в порошковых системах металл-тефлон

И.В. Сайков1, М.И. Алымов1, С.Г. Вадченко1, И.Д. Ковалёв1
1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук, ул. Академика Осипьяна, 8, 142432, Черноголовка, Россия

Аннотация

Ударно-волновое нагружение реакционных материалов метанием ударникаРабота направлена на исследование особенностей и условий инициирования, прохождения реакции и итогового фазообразования в энергетических конденсированных системах «металл-фторопласт» при ударно-волновом нагружении. Проведены ориентировочные термодинамические расчеты с использованием программы THERMO, с учетом которых были изготовлены 16 смесей и образцы из них. Рассчитаны адиабатические температуры горения смесей, состав и количество конденсированных продуктов, объем газообразных продуктов. Для повышения температуры горения в качестве одного из компонентов был использован порошок тефлона. Его применение также повышает прочность прессованных порошковых изделий и благодаря высокой текучести тефлона в холодном состоянии облегчает процесс изготовления образцов с относительно равномерной плотностью по объему. Расчёты показали, что составы обеспечивают широкий интервал адиабатических температур горения от 1190 °C для состава Cu–Al–C2F4 до 3280 °C для Hf–B–C2F4. Составы на основе Ni–Al, Cu–Al и Nb–Al с фторопластом отличаются преобладанием жидкой фазы в продуктах при относительно невысоких температурах горения (1740 ºС, 1190 ºС и 1410 ºС соответственно). Основная часть составов характеризуется преобладанием твердой составляющей в продуктах. Ударно-волновое нагружение образцов проводилось в многоячеистой матрице метанием плоского ударника. Разгон ударника осуществлялся продуктами детонации взрывчатого вещества. Инициирование детонации производили электродетонатором, расположенным в центре по оси сборки. Таким образом, конструкция ампулы сохранения обеспечивала одинаковые условия нагружения во всех ячейках. Наиболее полно прореагировали составы (Ni–Al), (Ni–Al–C2F4), (Ti-B-C2F4), (Hf-B-C2F4) По результатам экспериментальных исследований следует вывод о том, что наиболее перспективными с точки зрения достигаемой температуры синтеза, инициирования ударно-волновым воздействием и полноты прохождения реакции для применения реакционного материала в технике специального назначения являются системы на основе металлов (титана и гафния) с добавками бора и фторопласта.

Получена: 23 августа 2017   Исправлена: 20 октября 2017   Принята: 01 ноября 2017

Просмотры: 18   Загрузки: 9

Ссылки

1.
M. I. Alymov, S. G. Vadchenko, I. V. Saikov, I. D. Kovalev. Inorganic Materials: Applied Research. 8 (2), 340 (2017).
2.
S. A. Zelepugin, A. YU. Dolgoborodov, O. V. Ivanova, A. S. Zelepugin. Shock-wave synthesis in solid mixtures. Textbook. Tomsk, IAO SB RAS. (2012) 230 p. (in Russian) [С. А. Зелепугин, А. Ю. Долгобородов, О. В. Иванова, А. С. Зелепугин Ударно-волновой синтез в твердых смесях. Томск, Изд-во ИОА СО РАН. 2012. 230 с.].
3.
O. V. Ivanova, S. A. Zelepugin Izvestiya vuzov. 55 (9-3), 46 (2012) (in Russian) [Иванова О. В., Зелепугин С. А. Известия высших учебных заведений. Физика, 55 (9-3), 46 (2012)].
4.
S. A. Zelepugin, O. V. Ivanova. In: Concise Encyclopedia of Self-Propagating High-Temperature Synthesis: History, Technology, and Products, ed. by I. P. Borovinskaya, A. A. Gromov, E. A. Levashov, Yu. M. Maksimov, A. S. Mukasyan, A. S. Rogachev, Amsterdam, Netherlands; Oxford, United Kingdom; Cambridge, United States: Elsevier (2017) 466.
5.
A. Yu. Dolgoborodov. Combustion, Explosion, and Shock Waves. 51 (1), 86 (2015).
6.
A. Yu. Dolgoborodov, M. N. Makhov, I. V. Kolbanev A. N., Streletskii V. E. Fortov. Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters. 81 (7), 311 (2005).
7.
N. A. Imhovik, V. V. Selivanov, A. K. Simonov, A. I. Sergeeva, V. B. Jashin. Armament and Economics. 1 (26), 53 (2014). (in Russian) [Н. А. Имховик, В. В. Селиванов, А. К. Симонов, А. И. Сергеева, В. Б. Яшин. Вооружение и экономика. 1 (26), 53 (2014).]
8.
N. A. Imkhovik, A. V. Svidinsky, A. S. Smirnov, V. B. Yashin. Gorenie i Vzryv (Moskva) — Combustion and Explosion. 10 (1), 93 (2017). (inRussian) [Н.А. Имховик, А.В. Свидинский, А.С. Смирнов, В.Б. Яшин. Горение и взрыв. 10(1), 93 (2017)]
9.
A. G. Merzshanov. Solid flame combustion. Textbook. Chernogolovka, ISMAN. (2000) 224 p. (in Russian) [А. Г. Мержанов. Твердопламенное горение. Черноголовка. ИСМАН. (2000) 224 с.]
10.
A. A. Shiryaev. Thermodynamic of SHS: modern approach. Int. J. of SHS. 4 (4), 351 (1995).
11.
M. I. Alymov, L. B. Pervukhin, A. S. Rogachev, O. L. Pervukhina, I. V. Saikov. Letters on materials. 4 (3), 153 – 158 (2014). (in Russian) [М. И. Алымов, Л. Б. Первухин, А. С. Рогачев, О. Л. Первухина, И. В. Сайков. Письма о материалах. 4 (3), 153 – 158 (2014).] DOI: 10.22226/2410-3535-2014-3-153-158
12.
N. N. Thadhani, N. Chawla, W. Kibbe. Journal of materials science. 26, 232 (1991).
13.
Yu. A. Konon, L. B. Pervukhin, A. D. Chudnovskii. Explosive welding. Textbook. Moscow, Mashinostroenie. (1987) 216 p. (in Russian) [Ю. А. Конон, Л. Б. Первухин, А. Д. Чудновский. Сварка взрывом. Москва, Машиностроение. (1987) 216 с.
14.
http://www.ism.ac.ru / thermo/