Ударный синтез в системе Zr-B

09.07.2015

Исследованы условия ударного запуска химических превращений в модельном образце порошковой смеси Zr-B, характеризуемом наличием макроскопической структуры концентрационной неоднородности исходных компонентов. Рассмотрена смесь реагирующих компонентов с размером частиц 50 мкм, предварительно спрессованная до среднего значения относительного объема пор П0 = 0,4 при начальной температуре слоя T0 = 293 К. Ударное нагружение слоя порошковой смеси моделируется макроскопически плоским ударным импульсом с амплитудами Pf = 3 — 7 ГПа.
На рисунке 18 приведены распределения исходных концентраций реагентов (Zr и В) и удельного объема пор (П) по толщине реагирующего слоя, состоящего из двух реакционных ячеек.
Ударный синтез в системе Zr-B

Механическая модификация порошковой смеси на фронте ударного импульса определяет уплотнение материала и механическую активацию компонент. На рисунке 19 линиями 2—4 представлены распределения локальных значении энергии активации по толщине слоя на момент окончания действия ударного импульса.
Ударный синтез в системе Zr-B

Согласно условию реакционной эквивалентности (2.41) запуск химических превращений в порошковой смеси Zr-B при начальной температуре Т0 = 293 К (с учетом прироста температуры за счет вязко-пластического уплотнения) возможен при достижении локальных значений энергии активации критической величины Eac, отмеченной на рисунке 19 линией 1. Видно, что для малой амплитуды ударного импульса (линия 2) механическая активация смеси не достигает уровня, необходимого для запуска химических превращений. Увеличение амплитуды ударного воздействия до 5 ГПа приводит к появлению участков, в которых инициируются химические превращения (линия 3). При дальнейшем росте нагрузки наблюдаемая область ударно-запущенных химических превращений становится шире (линия 4).
Приведенные результаты свидетельствуют об определяющей роли степени механической активации реагирующих компонентов смеси Zr-B в реализации условий ударного запуска химических превращений. Для макроскопически неоднородных порошковых смесей рассмотренного типа ударный запуск возможен в зонах с избытком тугоплавкого компонента.