Влияние статических и динамических нагрузок на твердофазные химические реакции в порошковых смесях

Гордополов, Александр Юрьевич

Влияние статических и динамических нагрузок на твердофазные химические реакции в порошковых смесях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

Гордополов, Александр Юрьевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Черноголовка МЕСТО ЗАЩИТЫ

2005 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.17 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Влияние статических и динамических нагрузок на твердофазные химические реакции в порошковых смесях»

Автореферат диссертации на тему "Влияние статических и динамических нагрузок на твердофазные химические реакции в порошковых смесях"

На правах рукописи

ГОРДОПОЛОВ Александр Юрьевич

ВЛИЯНИЕ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ТВЁРДОФАЗНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В ПОРОШКОВЫХ СМЕСЯХ

Специальность 01.04Л 7 - химическая физика, .' в том числе физика горения и взрыва

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Черноголовка 2005

Работа выполнена в Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН.

Научные руководители: доктор физико-математических наук

Рогачев Александр Сергеевич

доктор физико-математических наук Трофимов Владимир Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Кобяков Василий Петрович

кандидат физико-математических наук Уткин Александр Васильевич

Ведущая организация: Московский государственный институт

стали и сплавов (МИСиС)

Защита состоится «/</"» 2005 г. в на заседании

диссертационного совета Д 002.092.01. при Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН по адресу: 142432, г. Черноголовка, Московской области, ул. Институтская, 8, Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН

Автореферат разослан 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета к.ф.-м.н. ^ ' Гордополова И.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание высокоэффективных технологий получения материалов в режиме быстропротекающих гетерогенных реакций является важной задачей. Решение этой проблемы тесно связано с изучением возможностей управления и влияния на режим быстропротекающих гетерогенных реакций, т.е. выявлением параметров синтеза, изучение механизмов, отвечающих за протекание процесса. Один из эффективных путей воздействия на процесс синтеза материала - приложение внешних статических и динамических нагрузок. Ряд технологий самораспространяющегося высокотемпературного синтеза основан) - на совмещении синтеза с механической или газостатической нагрузкой (СВС-прессование, СВС-экструзия, СВС в газостате и др.). В то же время, механизм влияния механического или газостатического воздействия на инициирование и протекание твердофазных гетерогенных реакций еще недостаточно изучен, прежде всего, из-за недостатка прямых экспериментальных данных. Еще менее изученным представляется вопрос о влиянии динамических, ударных^ нагрузок на процесс синтеза материалов в режиме горения. Получение недостающих экспериментальных данных о влиянии внешних нагрузок на гетерогенные экзотермические реакции является, таким образом, актуальной задачей, решение которой должно способствовать не только развитию химической физики горения и взрыва, но и созданию новых перспективных методов синтеза материалов в режиме горения.

Цель работы: Изучение физико-химических процессов протекающих в волнах разрушения материала, в ударных волнах, а также в волнах горения. Она включает в себя следующие задачи:

• изучение возможности использования одноосного сжатия для инициации быстропротекающей гетерогенной реакции;

• построение системы моделей для описания процессов предшествующих и следующих непосредственно за событием разрушения кристаллической решетки кристаллов и термитных систем;

• качественное и количественное изучение энергетических процессов сопровождающих гетерогенные реакции, инициированные гидростатическим сжатием системы;

• изучение возможности осуществления химического превращения непосредственно во фронте ударной волны, то есть возможности реализации ударно-волнового режима синтеза;

• изучение зависимости распространения фронта горения систем титан-кремний и молибден-бор от температуропроводности внешней инертной среды и пористости образцов. Поиск общих характерных зависимостей для систем титан-кремний и молибден-бор;

1ЙОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I ВИВЛИОТСКА 1

• изучение вопроса о влиянии предварительного отжига образцов на распространение гетерогенной волны горения и теплопереноса конвективным потоком десорбироваиной газовой фазы в распространении гетерогенной волны горения;

• проверка предположения о возможности рассмотрения самого теплопереноса во фронте гетерогенной волны горения через независимые составляющие, отвечающие различным механизмам теплопередачи, и поиск параметрических областей превалирования данных механизмов теплопереноса.

Научная новизна. Использование скоростной видеосъёмки (8000 кадр/с) впервые позволило проследить динамику разлета осколков после взрыва кристаллических веществ систем термитов под действием одноосного сжатия. Полученные результаты позволили судить о распределении вложенной в систему энергии между упругой энергией и энергией пластической деформации, а также путях их трансформации.

Впервые наблюдалось высокоэнергетическое излучение (в диапазоне рентгеновских волн) в процессе реакции А1+В1203, инициированной одноосным сжатием компакта порошка исходной смеси.

Была предложена иерархическая система моделей, подчеркивающая связь между процессами на макроскопическом, в масштабе частицы и микроскопическом уровнях. Макроскопическая модель была предложена для объяснения распределения напряжений в компакте порошка. Модель описывает процесс сжатия в наковальнях Бриджмена. Мезоскопическая модель ясно показывает, что в компакте порошка должно существовать только состояние сжатия. На микроскопическом уровне показано, что при протекании инициированных сжатием реакций преобладают неравновесные условия.

Впервые показано, что химическое превращение, инициированное ударной волной в системах П-С и гп-Б, по крайней мере, частично, осуществляется во фронте ударной волны, то есть реализуется в режиме ударно-волнового синтеза.

Было проведено экспериментальное подтверждение гипотезы о возможности рассмотрения теплопереноса во фронте гетерогенной волны горения через независимые составляющие, отвечающие различным механизмам теплопередачи, и найдены параметрические области превалирования данных механизмов теплопереноса для систем титан-кремний и молибден-бор.

Практическая ценность работы. Полученные результаты могут быть использованы для создания новых технологий синтеза материалов на основе управляемых быстропротекающих гетерогенных процессов.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на шести научных конференциях: XII Симпозиуме по горению и взрыву (Черноголовка, Московская область, Россия, 11-15 сентября 2000 г.); 1-ом

Российско-Китайском семинаре по СВС "Прогресс в СВС, встречая новое тысячелетие" (Пекин, КНР, 21-24 сентября 2000 г.); Международной конференции "VI Забабахинские научные чтения" (Снежинск, Челябинская область, Россия, 24-28 сентября 2001 г.), VI Международном симпозиуме по СВС (Хайфа, Израиль, 17-21 февраля 2002 г.), 9-1WCP, Девятом международном семинаре по горению и реактивному движению (Леричи, Италия, 14-18 сентября, 2003 г.), VIII Международном симпозиуме по СВС (Каглиари, Италия, 21-24 июня 2005 г).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в виде 5 статей й научных журналах, 4 статей в трудах российского симпозиума и международных семинаров и 3 тезисах международных конференций.

Объбм и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и списка цитируемой литературы. Материал содержит 111 страниц машинописного текста, включая 15 таблиц, 40 рисунков и список литературы из 103 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражены направление и цель исследований, а также приводится краткая аннотация работы.

Первая глава содержит литературный обзор основных результатов по проблемам инициации исследуемых систем посредством статического нагружения и ударных волн. Рассмотрен ряд работ посвященных эмиссии высокоэнергетического излучения в процессе разрушения кристаллов. Сформулированы взаимосвязь и различия трех типов инициации исследуемых систем, посредством теплового поджига и посредством воздействия давления в статическом и динамическом режимах. А так же рассмотрены различные режимы протекания реакций инициированных в ударно-волновом режиме.

Также дан литературный обзор основных результатов по проблемам исследования СВС процессов. Проказана исторически сложившаяся классификация СВС систем. Проведен анализ существующих представлений о структуре волны горения. Рассмотрены принципиальные представления современной физико-химической теории распространения волн горения, основанные на совместном рассмотрении реальных законов химической кинетики и тепломассопереноса. Сформулирована задача создания высокоэффективной технологии прямого получения материалов в режиме горения и, связанные с решением этой проблемы, задачи изучения возможностей управления и влияния на режим горения, что выдвигает на первый план необходимость изучения механизмов, отвечающих за протекание этого процесса. В последнем разделе приводится литературный обзор работ посвященных проблемам изучения молекулярного и кондуктивного теплопереноса в пористых гетерогенных системах. Приведен

ряд теоретических и экспериментальных результатов используемых в дальнейшем в данной работе.

Вторая глава носит методический характер. В ней содержится полная информация о специально созданных, новых экспериментальных установках. Для изучения влияния статического нагружения эксперименты были выполнены на гидравлическом прессе (Rockland Research Corporation, West Nyack N.Y.), регистрация процессов откольного разрушения образцов, которое в определенных условиях приводило к инициированию химической реакции, осуществлялась высокоскоростной видеокамерой (Photron FASTCAM-ultima 1024). Дана характеристика порошков, использованных для приготовления реакционных смесей, и обсуждены особенности приготовления исходных образцов. Образцы материалов были приготовлены в форме тонких дисков. Для экспериментов были выбраны системы, которые включают плексиглас (полиметилметакрилат), пентагидрированный сульфат меди (II) (ACS, 98.0-102%), порошок серы (-325 mesh, 99.5% metal basis), смесь порошка серы и порошка цинка (median 6-9 micron, 97.5% metal basis) в соотношении 10 % цинка от стехиометрии ZnS, порошок оксида висмута (III) (99%) и смесь порошка оксида висмута и порошка алюминия (spherical, 3.04.5 micron, 97.5% metal basis) в соотношении 50% Al от стехиометрии Bi2C>3 + 2AL А1203 + 2Bi. Диски помещались между головками наковален и подвергались одноосному сжатию. Порошки подвергались осевому нагружению, до давлений 5-8 КБар. Покадровый анализ высокоскоростного видео позволил детально изучить динамику процесса и измерить скорости мелких осколков и частиц (пыли).

Рентгеновская пленка (KODAK Х-ОМАТ AR) помещалась в 10 см от центра наковален для того, чтобы зарегистрировать жесткое излучение, которое могло возникать при взрывоподобном разрушении образцов. Чтобы защитить пленку от случайной экспозиции и повреждения осколками в процессе взрыва, пленка находилась в плотном черном пластиковом пакете, помещенном внутрь конверта из плотной бумаги. Конверт был прикреплен скочем к задней поверхности листа плексигласа толщиной 6 мм. Таким образом, пленка была хорошо заэкранирована от видимого и ультрафиолетового света.

Для изучения влияния динамического нагружения использовалась смесь порошков титана с размером частиц около 20 мкм и графита с размером частиц около 5 мкм в стехиометрическом соотношении (50/50), которая запечатывалась в алюминиевую капсулу и размещалась в специальном контейнере. Исходная пористость смеси составляла 30%. Ударная волна в исследуемой смеси генерировалась в результате высокоскоростного удара алюминиевой пластины, метаемой продуктами детонации конденсированного взрывчатого вещества, по алюминиевой капсуле. Конструкция и геометрические размеры ударно-волнового генератора и контейнера выбирались таким образом, чтобы обеспечить плоский фронт ударной волны в исследуемом веществе и исключить действие отраженных ударных волн и волн

разгрузки. Электроконтактным методом измерялась скоробь алюминиевого ударника и скорость ударной волны в исследуемом веществе (О). Остальные параметры ударной волны, такие как, массовая скорость (и), давление (Р) и удельный объем (V), определялись с использованием законов сохранения импульса и массы, а также комбинации методов "торможения" и "отражения". Глубина химического превращения вещества за фронтом ударной волны оценивалась с помощью метода рентгенофазового анализа.

В экспериментах по исследованию откольных явлений смесь порошков титана (р=4,52 г/смЗ) и графита (р=2,26 г/смЗ) в соотношении 1:1 запрессовывалась до 67 %-й плотности сплошного материала в стальную цилиндрическую ампулу высотой 55 мм с внешним диаметром 10 и внутренним —■ 5 мм, толщина верхней и нижней пробок 10 мм. Ампула нагружалась цилиндрическим зарядом насыпного гексогена диаметром 40 и высотой 100 мм. Взрывная сборка устанавливалась на стальную плиту с зазором 2 мм, в который помещалась тефлоновая пластинка. Параллельно выполнялся опыт с инертным материалом, приготовленным из гомогенной смеси порошков карбида титана (получен из Института твердых сплавов) и СбС1 в отношении 1:3, ударная адиабата которого (в р-У-координатах) такая же, что и для смеси Т>С.

Также были поставлены аналогичные опыты по ударному сжатию порошков гпБ и гп-Б в таких же цилиндрических ампулах, с 65 %-й плотностью заполнения инертного и реагирующего материалов и использованием в качестве зарядов состава ТГ 80/20 (скорость детонации 7,2 км/с, диаметр заряда 60 мм, высота 100 мм). Детонация инициировалась цилиндрической шашкой (40 х 40 мм) насыпного гексогена.

Для выяснения качественного поведения рассматриваемых реакционных смесей в области нерегулярного взаимодействия в цилиндрической ампуле были проведены дополнительные эксперименты. Использовались стехиометрическая смесь 2п-8, реакция в которой проходит без образования газовой фазы при нагружении ударной волной; соединение СёС03, разлагающееся с выделением С02, и для сравнения инертное соединение РЬО. Нагружение осуществлялось аммонитом насыпной плотностью 1,1

г/см2. Заряд располагался до середины ампулы (рис. 1). Высота заряда 60 мм, длина ампулы 120 мм.

ВОЛНЫ

ЗаряяВВ

Рис. 1. Схема эксперимента по изучению поведения

Ампула

рассматриваемых реакционных смесей в области нерегулярного взаимодействия в

цилиндрической ампуле.

Для изучения влияния газовой среды были выбраны модельные системы (5И + Мо + В), с различными механизмами горения.

Для экспериментов в вакууме и атмосфере инертных газов Не, Аг в интервале давлений от 10 мм.рт.ст. до 750 мм.рт.ст. была создана экспериментальная установка представленная на (рис.2), позволившая вести видеосъемку процесса горения. Вакуумный универсальный пост снабжён также вакуумными клапанами, дающими возможность подвода в подкупольное пространство требуемой газовой среды.

1- подкупольное пространство, 2- видеокамера, 3- баллон с газом, 4- образец, 5- подставка, 6- система поджига, 7- форвакуумный насос, 8- диффузионный насос

Рис. 2. Схема установки для проведения экспериментов по влиянию газовой фазы в диапазоне давлений до 1 атм.

Система электрических выводов в подкупольное пространство ВУПа позволила организовать систему поджига вольфрамовой спиралью, а также съемную систему отжига, с возможностью контроля за температурой отжига, с помощью вольфрам * рениевой термопары. Спрессованные образцы (диаметром 8-10 мм и высотой 25-35 мм) устанавливались в подкупольное пространство на подставку из нитрида кремния и сжигались. Прозрачный купол позволял вести видеосъёмку процесса горения. Видеосъемка осуществлялась видеокамерой (Panasonic NV-S20E). В дальнейшем запись подвергалась покадровому анализу с помощью видеоаппаратуры, позволяющей воспроизводить кадры видеозаписи с интервалом в 1/25 с.

Для проведения экспериментов в атмосфере аргона в интервале давлений от 1атм. до 35 атм., была использована экспериментальная установка представленная на (рис.3).

1 - бомба постоянного давления,

2 - смотровое окно,

3 - видеокамера,

4 - баллон с газом,

5 - система напускных вентилей,

6 - форвакуумный насос

Рис. 3. Схема установки для проведения экспериментов по влиянию газовой фазы в диапазоне давлений выше 1 атм.

Основным рабочим агрегатом данной установки служит бомба постоянного давления, способная выдерживать давления до 200 атм. Камера бомбы постоянного давления снабжена системой поджига вольфрамовой спиралью, окном для проведения видеосъемки разовыми вводами для вакууммирования и системой вакуумных вентилей для регулировки подачи газа и откачки. Откачка осуществлялась форвакуумным насосом. Спрессованные образцы устанавливались в бомбу постоянного давления на подставку из нитрида кремния и сжигались при заданном давлении. Через окно видеокамерой производилась видеосъемка процесса горения, для последующего покадрового анализа. Температура процесса горения измерялась термопарным методом. Информация выводилась на шлейфовый осциллограф.

Отжиг образцов с целью их дегазации проводился с использованием электрической печи (рис.4), где создавалось разрежение до 10"' Па. Температуру отжига контролировали вольфрам - рениевой термопарой.

1 - кварцевый стакан,

2 - керамическая оболочка,

3 - электрическая спираль

ч N

ч \ N '

Рис. 4. Схема электрической печи для предварительного отжига образцов.

В третьей главе рассмотрены результаты экспериментального исследования влияния статического сжатия порошковых смесей для широкого спектра материалов. Различные материалы подвергали сжатию и наблюдали взрывы. Материалы разделены на два класса. Однокомпонентные системы, такие как плексиглас, сера, CuS04-5H20, Fe203 и Bi203 взрываются при сжатии в том случае, когда запасенная упругая потенциальная энергия превышает энергию, требуемую для разрушения материала. Многокомпонентные системы типа Zn+S, Al+Fe203; Al+Bi203; А1+Мо03; AI+NH4CIO4 имеют дополнительно химическую потенциальную энергию, и запасенная упругая потенциальная энергия не обязана превышать энергию разрушения связей. Для каждой системы материалов был проведен ряд экспериментов. Данные были проанализированы, и представлены в таблицах. Эксперименты с плексигласом (РММА), оксидом висмута (ТИ), и смеси оксида висмута (III) + 50% алюминия продемонстрировали одиночные вспышки в процессе сжатия. В последнем случае (оксид висмута(Ш) + 50% алюминия) разрушение материала сопровождалось сильной вспышкой. Можно предположить, что неравновесные продукты разрушения очень реакционноспособные, и волна разрушения сопровождается фронтом реакции. Комбинированный эффект разрушения кристаллической решетки материала и химической реакции приводят к сильному взрыву.

Последовательные по времени кадры процесса располагаются сверху вниз на рис. 5 и рис.6. Скорости частиц, которые были измерены с помощью высокоскоростного видео, варьируются в рамках одного эксперимента, но общая тенденция состоит в том, что более мелкие частицы имеют более высокие скорости (сопоставлялись наибольшие скорости частиц, вплоть до самых мелких, которые все еще различимы в видеоклипах).

Рис. 5. Процесс взрывного разрушения образца Си804*5Н20 и разлета осколков, скорость регистрации 8000 кадров/сек, размер клетки соответствует 1 см.

Рис. 6. Процесс взрывного разрушения образца В|203+ 50% А1, разлета осколков и реакции, скорость регистрации 8000 кадров/сек, шаг масштабной сетки (размер клетки) 1 см.

Эксперименты с сульфатом меди и порошком серы продемонстрировали двойные взрывы в процессе сжатия (первый взрыв слабый, и основной сильный взрыв). В экспериментах со смесью сера + 10% цинка, наблюдались многократные (до семи) взрывы в течение сжатия. На рис.7 представлена последовательность событий в процессе семи взрывов.

Рис. 7. Зависимость скорости разлета мелких частиц от времени в эксперименте по одноосному сжатию образца гп(10%)+8 (семь взрывов).

Заслуживают внимания три факта: 1) скорости частиц увеличиваются с каждым взрывом, 2) увеличиваются также промежутки времени между последовательными взрывами и 3) заключительный взрыв существенно сильнее остальных. Поэтому разумно заключить, что химическая реакция играет роль в последнем случае. Интересно обратить внимание, на то, что промежуток времени между последними двумя взрывами - приблизительно 400 мсек. На рис. 8 представлена диаграмма скоростей мелких частиц выброшенных взрывом для всех исследованных материалов.

□ Осн. взрыв " Пред. взрыв

РММА Сера ВьО]

СиЭО/бНгО Э + О!» ВуУз +0 5 А1

Рис. 8. Диаграмма скоростей разлета мелких частиц после взрывов (для всех исследованных материалов).

Сравнение скоростей мелких осколков основных взрывов показывает, что присутствие фазы металла в смеси приводит к уменьшению скорости разлета частиц после основного взрыва приблизительно на 40%. Однако, скорости мелких частиц в предварительных взрывах для смесей с металлической фазой и без нее не показывают какого-либо существенного различия. В уменьшении скоростей частиц в случае присутствия металлической фазы играют роль несколько факторов. Первое объяснение основано на распределении энергии. Энергия, которая добавлена к системе вследствие одноосного сжатия, запасается в кристаллическом материале структуры (то есть оксида или серы) как упругая потенциальная энергия и как энергия пластической деформации в металлической фазе. Упругая потенциальная энергия высвобождается в момент разрушения материала - явление взрыва. Пластическая деформация - необратимый процесс и энергия, которая запасена в деформированных структурах, не может быть непосредственно восстановлена, как кинетическая энергия (она восстановима как химическая потенциальная энергия). Поэтому в смесях хрупкий оксид/металл сохраняется меньше упругой потенциальной энергии, чем в чисто хрупких образцах. Следовательно, меньше энергии высвобождается в процессе взрыва, и кинетическая энергия частиц более низкая. Предварительные взрывы происходят при более низких давлениях, пластическая деформация металлической фазы меньше, и только малая часть полной энергии системы уходит в нее. Другое объяснение основано на рассмотрении системы кристалл/металл на стадии нагружения, до взрыва. В экспериментах наблюдается миграция фазы, подверженной пластической деформации, к головкам наковален. Разделение фаз может влиять на распределение напряжений в компакте. Весьма возможно, что фаза металла, который концентрируется около головок наковален, могла уменьшать полную

нагрузку перед разрушением вследствие проскальзывания между металлической фазой и поверхностями головок наковален. Скорости частиц -мера количества энергии, которая высвобождается при сжатии устойчивого компакта. Оценка осложняется процессами, дополнительно потребляющими энергию: образование трещин и возбуждение электронов. На рис. 9 представлена диаграмма данных двух экспериментов с многократными взрывами смеси сера+10% цинка.

Рис. 9. Зависимость скорости разлета мелких осколков от номера взрыва в экспериментах со смесью (сера + 10% цинка).

На рисунке видно, что предварительные взрывы происходят с относительно небольшими и одинаковыми скоростями. Даже в тех случаях, когда начальные условия эксперимента полностью воспроизводятся, основной взрыв наблюдается не во всех экспериментах. Это связано, по-видимому, со стохастическим характером промежуточных взрывных отколов, последовательность которых подготавливает условия для основного взрывного разрушения. Волна разрушения распространяется от границы к центру диска. Если волна разрушения достигает центра компакта прежде, чем нагрузка увеличивается достаточно, для того чтобы стабилизировать остаток компакта в новую арочную (несущую) структуру, следующего взрыва не будет.

Обнаружено интересное явление генерации высокоэнергетического излучения при взрывном разрушении. На рис. 10 показана засветка рентгеновской пленки (KODAK Х-ОМАТ AR), появившаяся после эксперимента.

Рис. 10. Следы засветки, появившиеся на защищенной от видимого света рентгеновской пленке, находившейся рядом с образцом А1+В1203 в течение эксперимента.

В четвертой главе предложена физическая модель, описывающая явления, наблюдаемые в ходе экспериментов. Когда образец спрессован, порошки имеют способность принимать устойчивое состояние, которое не допускает существенного движения порошка, вместо этого структура становится несущей и упругая потенциальная энергия, может быть запасена в кристаллическом материале. Когда внешнее усилие достигает критического давления, материал на периферии разрушается, и распространяется взрывная волна. В волне происходят следующие события:

• материал обширно раскалывается, и внутри трещин происходит несколько высокоэнергетических процессов;

На этой стадии можно предположить, что сильные электрические поля формируются в узких трещинах. Продукты разрушения зарождаются в вершинах трещин. Эти продукты состоят из радикалов, ионов, электронов и непосредственно малых фрагментов материала. Ионы и электроны ускоряются в электрических полях и, особенно, электроны могут достигать высоких энергетических уровней. Предполагается, что одним из возможных источников излучения высокой энергии является тормозное излучение высокоэнергетических электронов.

• фрагменты сталкиваются, смешиваются, и далее реагируют;

Часть энергии передается волне, остаток переходит в кинетическую и тепловую энергию продуктов.

Универсальную модель, которая объяснила бы все наблюдаемые явления чрезвычайно трудно, если вообще возможно построить. Первая часть четвертой главы посвящена макроскопической модели стадии предшествующей взрыву, в которой проанализировано распределение напряжений в образце. Затем рассмотрен масштаб индивидуальных частиц, особое внимание уделено частицам, которые составляют несущую структуру на периферии образца. Последняя часть кратко очерчивает подход к неравновесному состоянию в микроскопическом масштабе. Кроме того,

рассмотрен процесс разогрева окружающей среды после выброса осколков компакта в процессе разрушения материала.

Пятая глава посвящена ударно-волновому нагружению, в частности вопросу о возможности химических превращений в термитах при ударно-волновой инициации проходящих непосредственно во фронте ударной волны. Анализ полученных данных, представлен на рис.11.

Р, кбар

Рис. 11. Расчетная и экспериментальная кривые ударного нагружения.

Экспериментальные точки на диаграмме, соответствующие области относительно низких давлений (ниже 56 кбар), практически ложатся на ударную адиабату И-С (сплошная линия), рассчитанную в предположении отсутствия химической реакции. Это означает, что химическая реакция в данном случае протекала за фронтом ударной волны, по-видимому, в режиме горения. В области относительно высоких давлений (выше 145 кбар) экспериментальные точки лежат выше расчетной кривой. Это означает, что химическое превращение, по крайней мере, частично осуществляется во фронте ударной волны, то есть реализуется ударно-волновой режим синтеза.

При исследовании откольных явлений для системы ТьС в результате подрыва ампулы с инертным составом на ее внешнем основании в центре появилось светлое пятно диаметром 2 мм, при подрыве реакционной смеси — такое же пятно диаметром 3 мм с выемкой в центре, диаметр и глубина которой 1 мм. Светлые пятна, вероятно, являются результатом выхода на свободную поверхность пробки упругих предвестников, которые вызывают отрыв микроскопического слоя материала ампулы. В случае ударного сжатия смеси порошков наблюдался откол в месте выхода маховской волны (как и при ранее исследованном взаимодействии олова с халькогенами). Использование зарядов из более мощного ПВВ-4 приводит к увеличению диаметра и глубины откола.

Для системы Zn-S после подрыва на внешнем основании ампулы с инертным материалом образовалась каверна диаметром 0,6 и глубиной 1 мм, при подрыве реакционной смеси -1,5 и 2 мм соответственно.

Таким образом, в случае реагирующих смесей диаметр маховского шнура и величина откольной тарелки больше, чем при таком же ударном сжатии инертных материалов одинакового состава и с близкими механическими свойствами, что указывает на химическое взаимодействие твердых тел в процессе ударного нагружения.

В шестой главе представлены результаты экспериментальных работ по изучению горения в различных газовых средах, для систем Ti-Si и Мо-В. Найденные экспериментальные зависимости скорости горения систем от природы и давления инертной газовой среды и относительной плотности образцов представлены на рис. 12-14.

U, мм/с 37 35

20 16

Рис. 12: Зависимость скорости горения от природы инертной газовой среды для системы титан-кремний. 1 - Д=0.45, 2 - Д=0.54, 3 - Д=0.72.

Рис. 13: Зависимость скорости горения от давления инертной газовой среды для системы титан-кремний 1 - экспериментальная зависимость, 2 - расчётная зависимость.

и, мм/с И

л 18 14 10

04« 0< 0« й" д

Рис. 14: Зависимость скорости горения от относительной плотности образцов для системы титан-кремний 1 - предварительно дегазированные образцы, 2 - образцы, не подвергавшиеся предварительной дегазации.

Необходимо отметить, что все описанные зависимости, на системе Мо-В носят намного менее ярко выраженный характер, нежели аналогичные зависимости, рассмотренные на системе Ti-Si. В этой главе также обсуждены роли молекулярного, кондуктивного и других механизмов теплопередачи в распространении гетерогенной волны горения в системах Ti-Si и Мо-В. Построена параметрическая картина (в координатах давление - плотность) качественно отражающая роль различных механизмов теплопереноса при горении гетерогенной системы титан-кремний (рис. 15).

Р, Па ltf

2.5 104 104

0.46 0 55 0 72 д

Рис. 15: Параметрические области доминирования различных механизмов теплопередачи для системы титан-кремний I - доминирующую роль играет кондуктивный теплоперенос по конденсированному каркасу II

превалирующей является молекулярная теплопроводность, III конвективный перенос потоком десорбирующихся во фронте волны горения, газов и возможно теплопередача излучением.

Аналогичный анализ проведен и для системы молибден-бор и вскрыты причины некоторого различия в поведении этих систем, обусловленных различными процессами, протекавшими на стадии отжига образцов.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Разработана методика и создана экспериментальная установка для изучения воздействия одноосного сжатия на реакционноспособные системы с использованием высокоскоростной видеорегистрации процесса. Получены прямые экспериментальные данные о скорости разлета осколков, образующихся при взрывоподобном разрушении статически нагруженных образцов и об инициировании химической реакции при таком разрушении. Скорости разлета осколков лежат в диапазоне от 80 до 280 м/с, ярко светящийся фронт реакции наблюдается в ряде экспериментов и распространяется напосредственно позади разлетающихся частиц (осколков).

2. Обнаружен эффект генерации рентгеновского излучения при взрывоподобном разрушении статически нагруженных образцов. Качественная проверка данного эффекта проведена с использованием рентгеновских фотопленок и детектора ионизирующего излучения.

3. Предложена физическая модель одноосносжатого порошкового компакта и его взрывоподобного разрушения. Проведенные на основе этой модели математические оценки и компьютерное моделирование показали, что ожидается поток частиц в случае, когда зазор между наковальнями широкий. Когда расстояние зазора сокращается, локальный максимум в горизонтальной силе развивается около границ компакта и это приводит к скоплению частиц в этой зоне, что предотвращает дальнейший выброс частиц и кладет начало устойчивой, несущей нагрузку структуры. На микроуровне показано, что энергия возмущения от волны разрушения

передаётся по нетепловому режиму и затухает пропорционально 1 / yft.

4. В экспериментах по ударному сжатию порошков в ампулах сохранения показано, что химическое превращение в системе Ti-C при ударно-волновом нагружении, по крайней мере, частично осуществляется во фронте ударной волны, то есть реализуется ударно-волновой режим синтеза.

механическими свойствами. Это указывает на химическое взаимодействие твердых тел, возможно, в процессе ударного нагружения. Показано также, что реакция соединения цинка с серой проходит более интенсивно, чем реакция соединения титана с углеродом. 6. На основе исследования зависимостей скорости распространения фронта горения систем титан-кремний и молибден-бор от температуропроводности инертной газовой среды и пористости образцов, впервые определены параметрические области превалирования различных механизмов теплопередачи в гетерогенной волне горения. В частности, с использованием вакуумной дегазации образцов показано преобладание конвективного газофазного теплопереноса в распространении гетерогенной волны горения по системе молибден-бор.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Вадченко С. Г., Гордополов А. Ю., Мукасьян А. С. Роль молекулярного и кондуктивного механизмов теплопередачи в распространении гетерогенной волны горения. Доклады академии наук. Физика, т. 354, №5, 1997, стр.610-612.

2. Gordopolov A. Yu., Dzenis О., Viljoen H.J., Compression of Powders in Bridgman Anvil: Fracture and Reaction. International Journal of SHS, vol.13, no.3,

2004, pp.233-243.

3. Бацанов C.C., Гаврилкин C.M., Гордополов А.Ю., Гордополов Ю.А. Откольные явления в ампулах сохранения при ударном сжатии инертных и реагирующих смесей. Физика горения и взрыва, т.40, №5,2004, стр.118-125.

4. Gordopolov A.Yu., Viljoen H.J., van Rensburg N.F.J. Reaction of thermites in a Bridgman anvil Part I: The pre-explosion phase, Химическая физика, т.24, №3, 2005, стр. 60-68.

5. Gordopolov A.Yu., Dzenis O., Viljoen H.J., Reaction of thermites in a Bridgman anvil Part II: Fracture and Reaction, Химическая Физика, т.24, №4,

2005, стр.58-62.

6. Гордополов А.Ю., Гордополов Ю.А., Федоров В.М., Шихвердиев P.M. Химические превращения в смеси Ti-C, инициированные ударной волной. Труды XII Симпозиума по горению и взрыву. Черноголовка, 11-15 сентября 2000, Часть II, стр. 190-192.

7. Gordopolov A.Yu., Vadchenko S.G. and Mukasyan A.S. The Role of Molecular Gas-Phase and Conduction Heat Transfer in Propagation of Combustion Wave in the book: "Progress in Self-Propagating High-Temperature Synthesis. Proceedings of the First Sino-Russian Workshop on Self-Propagating High-Temperature Synthesis September 21-24,2000, Beijing, China" ed. by ChangChun Ge and Rogachev A.S., Trans Tech Publications, Switzerland, 2002, pp.4548.

8. Gordopolov A.Yu, Gordopolov Yu.A., Fedorov V.M., Shikhverdiev R.M., Shock-Induced Chemical Reaction in Ti-C Blends in the book: "Progress in

Self-Propagating High-Temperature Synthesis. Proceedings of the First Sino-Russian Workshop on Self-Propagating High-Temperature Synthesis September 21-24,2000, Beijing, China" ed. by Chang-Chun Ge and Rogachev A.S., Trans Tech Publications, Switzerland, 2002, pp.49-50.

9. Viljoen H.J., Gordopolov A.Yu. and van Rensburg N.F.J. Pressure initiation of Pyrotechnic Mixtures. Proceedings of the 9th IWCP (International Workshop on Combustion and Propulsion), September 14-18, Lerici, Italy, 2003.

10. Gordopolov Yu.A., Gordopolov A.Yu. Shock-wave methods for controlling structure formation in Self-Propagating High-Temperature synthesis products. International Conference "Zababakhin scientific talks", Снежинск, Челябинская область, Россия, 24-28 сентября 2001, Book of Abstracts, p.155.

11. Gordopolov Yu.A., Batsanov S.S., Gavrilkin S.I., Gordopolov A.Yu. Chemical and Structural Transformations in Shock-Loaded Titanium-Carbon Mixture. VI International Symposium on SHS, Technion, Haifa, Israel, February 17-21,2002, Book of Abstracts, pp.16-17.

12. Viljoen H.J., Gordopolov A.Yu. A Study in Mechano-Chemistry: Pressure Induced Reactions and Non-equilibrium Phenomena. VIII International Symposium on SHS, Cagliari, Italy, June 21-24,2005, Book of Abstracts (в печати). , ,

28.04 2005, заказ № 1514, объем 1.5 усл. п. л., тираж 100 экз. Типография ИСМАН

»-8 65 J

РНБ Русский фонд

2006-4 20862

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Гордополов, Александр Юрьевич

Jl Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1 Статические нагрузки в порошковых смесях.

1.2 Динамические нагрузки в порошковых смесях.

1.3 Статическое давление газовой среды.

1.3.1 Сущность и история развития метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

1.3.2 Молекулярный и кондуктивный перенос тепла в пористых гетерогенных системах.

Глава 2. Методики экспериментов.

2.1 Эксперименты по статическому нагружению.

2.1.1 Методика исследования высокоэнергетических эффектов.

2.2 Эксперименты по динамическому нагружению.

2.3 Методики экспериментов по исследованию влияния статического давления газовой среды.

2.3.1 Характеристики использованных реагентов и материалов.

2.3.2 Характеристика экспериментальных установок.

2.3.3 Дегазация образцов.

Глава 3. Статическое сжатие порошковых смесей.

3.1 Разрушение и реакция.

3.2 Однокомпонентные системы.

3.3 Многокомпонентные системы.

3.4 Сжатие образцов и многократные взрывы.

3.5 Исследование высокоэнергетического излучения.

Глава 4. Физические модели процессов сопровождающих статическое сжатие порошковых смесей.

4.1 Фаза, предшествующая взрыву.

4.2 Макроскопическая модель напряжений в порошках.

4.2.1 Напряжения между наковален.

4.2.2 Обсуждение.

4.3 Мезоскопическая модель частиц в арке.

4.4 Микроскопическая модель для описания неравновесности в частице.

4.5 Термализация окружающей среды после взрыва.

Глава 5. Ударно-волновое нагружение.

5.1 Химические превращения в смеси Ti-C, инициированные ударной волной.

5.2 Откольные явления в ампулах сохранения при ударном сжатии порошковых смесей Ti-C и Zn-S.

Глава 6. Результаты экспериментов по исследованию влияния статического давления газовой среды.

6.1. Система Титан-Кремний.

6.2. Система Молибден-Бор.

6.3 Роль молекулярного, кондуктивного и других механизмов теплопередачи в ц распространении гетерогенной волны горения.

6.3.1 Обсуждение результатов по системе Ti-Si.

6.3.2 Обсуждение результатов по системе Мо-В.

Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Влияние статических и динамических нагрузок на твердофазные химические реакции в порошковых смесях"

Создание высокоэффективных технологий получения материалов в режиме быстропротекающих гетерогенных реакций является важной задачей. Решение этой проблемы тесно связано с изучением возможностей управления и влияния на режим быстропротекающих гетерогенных реакций, т.е. выявлением параметров синтеза, изучение механизмов, отвечающих за протекание процесса. Классический метод инициации гетерогенных систем - посредством теплового воспламенения. Другой возможный путь инициирования гетерогенной среды -посредством давления, как в статическом, так и в динамическом' режимах. Данная работа рассматривает влияние статических и динамических нагрузок на инициирование и протекание химических реакций в порошковых смесях.

Статическое и динамическое нагружение порошковых смесей с инициацией в них химических реакций представляет собой актуальное направление исследований, с возможностью понять и изучить механизмы возможного синтеза термодинамически сильно неравновесных продуктов (аналогов природного алмаза и т.п.). Также представляет интерес влияние статического давления газовой среды на процессы прохождения химической реакции. Так как газовая среда является естественным параметром, который может быть использован для управления реакциями синтеза, ввиду относительной простоты контроля газовой среды.

С научной точки зрения решение вышеозначенных задач, потребует решения дополнительных проблем, имеющих также самостоятельное научное значение. Такие как проблема изучения механического поведения самой порошковой, т.е. гранулированной среды под действием статических и динамических нагрузок. Проблема описания процессов распространения напряжений в сыпучих средах с помощью физических моделей. Проблема взаимодействия частиц в порошковых смесях в масштабе отдельных частиц. Влияние межчастичных контактов на процессы в целом. А также проблемы рассмотрения процесса разрушения кристаллической решетки компонентов смеси, как способа механоактивации систем и механизмы обратной связи указанных процессов.

Весь вышеозначенный комплекс проблем составляет предмет изучения в настоящей работе. Решение данных проблем приведет к глубокому пониманию фундаментальных процессов, которые могут быть положены в основу новых технологический решений в таких областях как экструзии высокого давления, ударно-волновые методы синтеза, равно как и привести к созданию новых методов синтеза и новых материалов.

В настоящей работы исследованы зависимости скоростей разлёта осколков и иные энергетические эффекты в процессе взрыва широкого спектра порошковых смесей вследствие сжатия в наковальнях Бриджмена. Построен и проверен ряд физических моделей описывающих процессы, сопровождающие сжатие и разрушение порошковых смесей в наковальнях Бриджмена. Двумя независимыми способами (по ударной адиабате и откольным явлениям) исследовано протекание химических реакций при ударно-волновом нагружении порошковых смесей Ti-C и Zn-S. А также проведен ряд экспериментов по исследованию влияния статического давления газовой среды на процесс распространения горения в порошковых смесях Ti-Si и Мо-В.

Заключение диссертации по теме "Химическая физика, в том числе физика горения и взрыва"

Выводы

1. Разработана методика и создана экспериментальная установка для изучения воздействия одноосного сжатия на реакционноспособные системы с использованием высокоскоростной видеорегистрации процесса. Получены прямые экспериментальные данные о скорости разлета осколков, образующихся при взрывоподобном разрушении статически нагруженных образцов и об инициировании химической реакции при таком разрушении. Скорости разлета осколков лежат в диапазоне от 80 до 280 м/с, ярко светящийся фронт реакции наблюдается в ряде экспериментов и распространяется непосредственно позади разлетающихся частиц (осколков).

5. При исследовании откольных явлений в ампулах сохранения обнаружено что, в случае реагирующих смесей Ti-C и Zn-S диаметр маховского шнура и величина откольной тарелки больше, чем при таком же ударном сжатии инертных материалов аналогичного состава и с близкими механическими свойствами. Это указывает на химическое взаимодействие твердых тел, возможно в процессе ударного нагружения. Показано также, что реакция соединения цинка с серой проходит более интенсивно, чем реакция соединения титана с углеродом.

6. На основе исследования зависимостей скорости распространения фронта горения систем титан-кремний и молибден-бор от температуропроводности инертной газовой среды и пористости образцов, впервые определены параметрические области превалирования различных механизмов теплопередачи в гетерогенной волне горения. В частности, с использованием вакуумной дегазации образцов, показано преобладание конвективного газофазного теплопереноса в распространении гетерогенной волны горения по системе молибден-бор.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Гордополов, Александр Юрьевич, Черноголовка

1. Ivanov G.V. Uniformity of Burning and Detonation of. Pyrotechnic Mixtures

2. Based on Activated Aluminum, JANNAF Propulsion Meeting (JPM), Tampa, Florida, USA, December 4-8, 1995,, CPIA, Pub.630, vol.1,436 p.

3. Ivanov G.V. Combustion and Explosion of Pyrotechnic Mixtures Based on Ultra fine A1 Powder. International Workshop on Chemical Gasdynamics and Combustion of Energetic Materials, June 27-29, Tomsk, 1995, p. 10.

4. Puszynski J.A., Liebig В., Dargar S, Swiatkiewicz J. Use of nanosize reactants in SHS processes. VII International Symposium on SHS, Cracow, July 6-9th, 2003, Book of Abstracts.

5. Nesterenko V.F., Meyers M.A. and LaSalvia L.C. The Structure of Controlled Shear Bands in Dynamically Deformed Reactive Mixtures. Metal, and Mat. Trans. A, vol.26, 1995, p.2511.

6. Nesterenko V.F., Meyers M.A., Chen H.C. and LaSalvia J.C. Controlled High Rate Localized Shear in Porous Reactive Media., Appl. Phys. Lett., vol.65, 1994, p.3069.

7. Chen H.C., J.C. LaSalvia, V.F. Nesterenko and M.A. Meyers. Shear Localization and Chemical Reaction in High-Strain, High-Strain-Rate Deformations of Ti-Si Powder Mixtures. Acta Mat., vol.46, 1998, p.3033.

8. Thadhani N.N. Shock-induced Chemical Reactions and Synthesis of Materials. Prog. In Mat. Sci., vol.37,1993, p. 117.

9. Thadhani N.N., et al., in High Strain Rate Behavior of Refractory Materials, eds. R. Ashafani, E. Chen and A. Crowson, TMS, Warrandale, PA, 1991.

10. Krueger B.R., A.H. Mutz and T. Vreeland Jr. Correlation of shock initiated and thermally initiated chemical reactions in a 1:1 atomic ratio nickel-silicon mixture. J. Appl. Phys., vol.70, 1991, p.5362.

11. Boslough M.B. A thermochemical model for shock-induced reactions (heat detonations) in solids. J. Chem. Phys., vol.92,1990, p. 1839.

12. Johnson J.N., P.K. Tang and С.A. Forest. Shock-wave initiation of heterogeneous reactive solids. J. Appl. Phys., vol.57, 1985, p.4324.

13. Bennett L.S., Y. Horie and M.M. Hwang. Constitutive model of shock-induced chemical reactions in inorganic powder mixtures. J. Appl. Phys., vol.76, 1994, p.3394.

14. Bennett L.S., F.Y. Sorrell, I.K. Simonsen, Y. Horie and K.R. Iyer. Ultra fast chemical reactions between nickel and aluminum powders during shock loading. Appl. Phys. Lett., vol.61, 1991, p.520.

15. Vreeland T. Jr., K.L. Montilla and A.H. Mutz. Shock wave initiation of the Ti5Si3 reaction in elemental powders. J. Appl. Phys., vol.82, 1997, p.2840.

16. Horie Y. and M.E. Kipp. Modeling of shock-induced chemical reactions in powder mixtures. J. Appl. Phys., vol.63, 1988, p.5718.

17. Walley S.M. et al. Response of termites to dynamic high pressure and shear. Proc. R. Soc. Lond. A, vol.456, 2000, p. 1483.

18. Афанасьев Г.Т., Боболев B.K., Дубовик A.B. Деформация и разрушение тонкого диска при сжатии. ПМТФ,№3,1971, стр. 106-109.

19. Афанасьев Г.Т., Боболев В.К., Казарова Ю.А. Образование локальных разогревов в процессе разрушения тонких слоев при ударе. ФГВ, т.8, №2, 1972, стр.299-306.

20. Афанасьев Г.Т., Боболев В.К., Карабанов Ю.Ф., Щетинин В.Г. Разрушение и инициирование тонкого слоя ВВ при ударе. ФГВ, т.11, №3, 1975, стр.467-475.

21. Davis J.J. et al. Detonation like phenomena in metal-polymer and metal/metal oxide polymer mixtures. 11th Int. Detonation Symp., 1998.

22. Bridgman P. Effects of High Shearing Stress Combined with High Hydrostatic Pressure. J. Phys. Rev., vol.48, 1935,p.825.

23. Enikolopyan N.S. Ultrahigh Molecular Mobility in Solids. Doklady Akad. Nauk, vol.283, 1985, p.612.

24. Enikolopyan N.S., Mkhitaryan A.A. and Karagezyan A.S. Superfast Decomposition Reactions in Solid Materials. Doklady Akad. Nauk, vol.288, 1985, p.436.

25. Enikolopyan N.S. Super-fast Chemical Reactions in Solids. Russian J. Phys. Chem., vol.63, 1989, p.1261.

26. Enikolopyan N.S., Mhkitaryan A.A., Karagezyan A.S. and Khzardzhyan A.A. Critical Events in the Explosion of Solids under High Pressure. Doklady Akad. Nauk, vol.292, 1987, p.l21.

27. Enikolopyan N.S., Vol'eva V.B., Khzardzhyan A.A. and Ershov V.V. Explosive Chemical Reactions in Solids. Doklady Akad. Nauk, vol.292, 1987, p.177.

28. Enikolopyan N.S., Khzardzhyan A.A., Gasparyan E.E. and Vol'eva V.B. Kinetics of Explosive Chemical Reactions in Solids. Doklady Akad. Nauk, vol.294, 1987, p.567.

29. Enikolopyan N.S. and Mkhitaryan A.A. Low-Temperature Detonation Reactions in Solids. Doklady Akad. Nauk, vol.309, 1989, p.900.

30. Enikolopyan N.S. Detonation, Solid-Phase Chemical Reaction. Doklady Akad. Nauk, vol.302, 1988, p.862.

31. Enikolopyan N.S., Aleksandrov A.I., Gasparyan E.E., Shelobkov V.I. and Mkhitaryan A.A. Direct Conversion of Chemical Energy into Mechanical without Thermalization. Doklady Akad. Nauk, vol.319, 1991, p.612.

32. Batsanov S.S. Effects of Explosions on Materials. Springer Verlag, New York, 1994.

33. Poletaev A.V. and Shmurak S. Z. Dislocation Emission of Electrons in ZnS Crystals. Phys. Low-Dim. Struc.t., vol.3/4, 1998, p.45.

34. Molotskii M.I. and Shmurak S.Z. Electron-Emission at Plastic Deformation of Colored Crystals. Phys. Stat. Sol. (a), vol.120, 1990, p.83.

35. Chrustalev Ju. A. and Krotova N.A. Emission von Elektronen hoher Energie bei der Zerstorung verschiedener fester Korper. Kristall und Technik, vol.13, 1978, p.1077.

36. Липеон А.Г. Электрофизические процессы на новообразованных поверхностях твердых тел. Кандидатская диссертация, Институт Химической Физики АН СССР, 1986, Доступна в Библиотеке Химической литературы РАН, Ленинский пр-т 31, Москва.

37. Koverda V.P. Tech. Phys., vol.39, 1994, pp.255-260.

38. Sornette D. in Earthquake Thermodynamics and Phase Transformations in the Earth's Interior. Academic Press, NY, 2001, Chapter 14, pp.329-366.

39. Fortov V.E., Gershenkroi V.L., Dorofeev V.L. and Kuroedov Yu. D. Doklady Phys., vol.43, 1998, pp.484-486.

40. Мержанов А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Физическая химия. Современные проблемы. (Под общей редакцией Я.М. Колотыркина), Химия, Москва, 1983, стр.6-44.

41. Гордополов Ю.А., Трофимов B.C., Мержанов А.Г. О возможности безгазовой детонации конденсированных систем. ДАН, т.341, №3, 1995, стр.327-329.

42. Мержанов А. Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Наука, Москва, 1983.

43. Мержанов А.Г., Шкиро В.М., Боровинская И.П. Авт. свид. № 255221, 1967.

44. Мержанов А.Г., Боровинская И.П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез неорганических соединений. Отчёт, Черноголовка, 1970.

45. Мержанов, А.Г., Боровинская И.П. Докл. АН СССР, т.204, 1972, стр.366.

46. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Энергия, Минск, 1974.

47. Монасевич Т.В. Инженерно-физический журнал, т.65, № 5, 1993, стр.607-609.

48. Хайкин Б.И. в сб.: Процессы горения в химической технологии и металлургии. Черноголовка, 1975.

49. Рогачев А.С., Мукасьян А.С., Мержанов А.Г. Структурные превращения при безгазовом горении систем TiC и TiB. ДАН СССР, т.297, №6, 1987, стр. 1425-1428.

50. Боровинская И.П. Образование тугоплавких соединений при горении гетерогенных конденсированных систем. Наука, Москва, 1987.

51. Мержанов А.Г., Филоненко А.К. , Боровинская И.П. Новые явления при горении конденсированных систем. ДАН СССР, т.208. №4, 1973, стр.892-900.

52. Lewis В., Von Elbe G., J. Chem. Phys, vol.2,1934, p.537.

53. Зельдович Я.Б., Франк-Каменецкий Д.А. Ж. Физ. химии, №12, 1938, стр.100.

54. Семёнов Н.Н. Успехи физ. наук, т.24, 1940, стр.433.

55. Hirshfelder J.O., Curtiss G.F., Chem. Phys., vol.17, 1949, p. 1076.

56. Mallard E., Le Chatelier H.L., Ann de Mines, vol.4, 1883, p.274.

57. Nusselt W., Zeitchr. ver deutsh Ing., vol.59, 1915, p.872.

58. Jonget E., Mecanique des explosions, Paris, 1917.

59. Danielle P.I. Proc. Rog. Soc., vol.126,1930, p.393.

60. Зельдович Я.Б. Теория горения и детонации газов, Изд-во АН СССР, Москва-Ленинград, 1944.

61. Tuffanel C.R., Compt. Rend. Acad. Sci., vol.157, 1913, p.714; vol.158, 1913, p.42.

62. Мержанов А.Г., Хайкин Б.И., Теория волн горения в гомогенных средах. Черноголовка, 1992.

63. Прасолов Р.С., К расчёту теплового сопротивления зоны контакта твёрдых тел. Атомная энергия, т.24, №1, 1968, стр.86-87 с ил.

64. Андреев К.К., Термическое разложение и горение взрывчатых веществ. Москва, 1957.

65. Александров В.В., Груздев В.А., Коваленко Ю.А. Физика горения и взрыва, т.21 , № 1, 1985,стр.98-104.

66. Бальшин М.Ю., Кипарисов С.С. Основы порошковой металлургии, Москва, 1978.

67. Коваленко Ю.А., Гутин В.Б., Александров В.В., Петрожицкий В.И. Проблемы технологического горения, Черноголовка, т.11, 1981, стр.85-88.

68. Gordopolov A.Yu., Viljoen H.J. Reaction of thermites in a Bridgman anvil Part I: The pre-explosion phase. Химическая физика, т.24, №3, 2005, стр. 60-68.

69. Viljoen H.J., Gordopolov A.Yu., Van Rensburg N.F.J. Pressure Initiation of Pyrotechnic Mixtures. Proceedings 9th IWCP, Lerici, Italy, 2003.

70. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, Наука, Москва, 1966, стр.562-568.

71. Блошенко В.Н., Бокий В.А., Мержанов А.Г. ФГВ, т.24, № 2, 1988, стр.102-111.

72. Блошенко В.Н., Бокий В.А., Моравская Т.М., Шульга Ю.М. ФГВ, т.24, №2, 1988, стр.111115.

73. Блошенко В.Н., Бокий В.А.,. Боровинская И.П, ФГВ, т.20, №6, 1984, стр.87.

74. Щетинин В.Г. Расчёт параметров состояния конденсированных веществ при высоких давлениях и температурах. ФГВ, т.27, 1991, стр.39-46.

75. Саша Н., Ricks R., Hamerton R., Humphreys J. Cold Work and Stored Energy, Retrieved July 16, 2004 from World Wide Web: http://aluminium.matter.org.uk/content/html/eng/default.asp? CATID =98&PAGEID=864363833.

76. Clarebrough L.M., Hargreaves M.E., Loretto M.H. Changes in Internal Energy Associated with Recovery and Recrystallization. Recovery and Recrystallization of Metals, Interscience Publishers, NY, 1963, pp.63-121.

77. Szczepinski W. The stored energy in metals and the concept of residual microstresses in plasticity. Arch. Mech., vol.53, 2001, p.615.

78. Nedderman R.M. Statics and Kinematics of Granular Materials. Cambridge University Press, Cambridge, 1992.

79. Duran J. Sands, Powders, and Grains. Springer, New York, 2000.

80. Landry J.W. et al. Confined Granular Packings: Structures, Stress and Forces. Phys.Rev. E, vol.67, 2003, p.41303-1.

81. Vanel L., Clement E., Eur. Phys. J. В., vol.11, 1999, pp.525-533

82. Bouchaud J-P., Cates M.E., Claudin P., J. Phys. I., vol.5, 1995, pp.639-656.

83. Rajchenbach J., Phys. Rev. E., vol.63,2001, p.041301.

84. Dantu P. Contribution a l'Etude Mechanique et Geometrique des Milieux Pulverants. Proc. 4th Int. Conf. On Soil Mechanics and Foundation Eng., part 1,1957, p. 144.

85. Kurashige M., Mishima, M., Imai K., J. Thermal Stresses, vol.22, 1999, pp.713-733.

86. Harr M.E. Foundations of Theoretical Soil Mechanics. McGraw Hill, New York, 1966.

87. Edwards S.F., Oakeshott R.B. Physica D, vol.38, 1989, p.88.

88. Fung Y.C. A First Course in Continuum Mechanics. Prentice Hall Inc. Englewood Cliffs, NJ, 1969.

89. Cherepanov G.P. Mechanics of Brittle Fracture. McGraw-Hill, New York, 1979.

90. TodaM. Theory of Nonlinear Lattices. Springer Verlag, Berlin, 1980.

91. Cohn S., Viljoen H.J. Inverse Scattering and Lattice Motion due to Generalized Nonlinear Interaction. Proc. Nat. Cong. Of Theor. And Appl. Mech., 620 Blacksburg, VA, 2002.

92. Веретенников B.A., Дремин A.H., Михайлов А.Н. К вопросу о механизме полимеризации при ударном сжатии мономеров. Физика Горения и Взрыва, т.2, №3, 1966, стр.95-100.

93. Бацанов С.С., Гаврилкин С.М., Гордополов А.Ю., Гордополов Ю.А. Откольные явления в ампулах сохранения при ударном сжатии инертных и реагирующих смесей. Физика Горения и Взрыва, т.40, №5, 2004, стр.118-125.

94. Бацанов С.С. Effects of Explosions on Materials. Springer-Verlag, New York, 1994.

95. Рябин B.A., Остроумов M.A., Свит Т.Ф. Термодинамические свойства веществ. Химия, Ленинград, 1977, стр.392.

96. Ададуров Г.А., Дремин А.Н., Канель Г. И. Параметры маховского отражения в плексигласовых цилиндрах. ПМТФ, № 2, 1969, стр. 126-130.

97. Доронин Г.С, Ступников В.П., Романьков В.В. и др. Сжатие плексигласовых цилиндров скользящей детонационной волной. Журн. техн. физики, т.43, № 5,1973, стр.1059-1065.

98. Бацанов С.С, Доронин Г.С, Клочков С.В, Теут А.И. О возможности протекания реакции синтеза за фронтом УВ. Физика горения и взрыва, т.22, № 6, 1986, стр.134-137.

99. Бацанов С.С, Гогуля М.Ф., Бражников М.А. и др. Ударное сжатие реагирующих веществ в системе олово — халькоген. Хим. физика, т. 10, 1991, стр. 1699-1704.

100. Бацанов С.С, Гогуля М.Ф., Бражников М.А. и др. Поведение реагирующей системы Sn + S в ударных волнах. Физика горения и взрыва, т.30, №3, 1994, стр. 107-112.

101. Новиков Н.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г., в сб.: Процессы горения в химической технологии и металлургии, под редакцией А.Г. Мержанова, Черноголовка, 1975.

102. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С., Теплопередача. Энергоиздат, Москва, 1981.

103. Yuranov LA., Fomin А.А., Shiryaev A.A., Kashireninov O.E., Journal of Materials Synthesis and Processing, vol.2, no.4, 1994, pp.239-246.