Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Физика взрыва. Т.2 - Орленко Л.П.
Орленко Л.П. Физика взрыва. Т.2. Под редакцией Орленко Л.П. — M.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. — 654 c.
ISBN 5-9221-0220-6
Скачать (прямая ссылка): orlfizvzrvt22002.djvu
Предыдущая << 1 .. 257 258 259 260 261 262 < 263 > 264 265 266 267 268 269 .. 309 >> Следующая


При воздействии взрыва на пористые материалы в них, как и в сплошных материалах, возникают ударные волны. Ударное сжатие пористых материалов приводит к их необратимому уплотнению. Процесс уплотнения происходит во фронте ударной волны и сопровождается переориентацией, пластической деформацией и разрушением отдельных частиц, трением их друг о друга, сваркой и

556

21. Обработка материалов взрывом

упрочнением частиц. Все эти процессы вызывают интенсивный разогрев компак-тируемого материала и диссипацию энергии ударной волны.

Так как технологические операции взрывного прессования осуществляются с использованием ударных волн небольшой интенсивности, то для определения характеристик взрывных устройств часто используется простая модель ударного сжатия пористых материалов, основанная на следующих предположениях.

1) Уплотнение материала наступает после приложения пренебрежимо малой нагрузки.

2) после уплотнения во фронте ударной волны сплошной материал становится несжимаемым.

3) ширина фронта уплотняющей ударной волны пренебрежимо мала»

Первое предположение означает, что давление в ударных волнах заметно превосходит прочность уплотняемого материала. Второе предположение справедливо для ударных волн небольшой интенсивности: р <С р*о^о (с*0 ~~ скорость звука в сплошном материале). И, наконец, третье предположение позволяет записать уравнения сохранения массы и импульса во фронте ударной волны

PoD = P80 {D-u) P^PquD«

Из этих уравнений легко получить уравнения ударной адиабаты пористого материала в виде зависимостей: D = D(u), р = р(и)

— , у — -.

771 771

Более сложные модели ударно-волнового сжатия пористых материалов, учитывающие упругость пористого материала, упрочнение при его уплотнении и сжимаемость сплошного вещества, значительно усложняют анализ процесса уплотнения и определение характеристик технологических взрывных устройств.

Анализ микроструктуры образцов, полученных взрывным прессованием порошковых материалов, позволяет выделить следующие механизмы связывания частиц [21.18].

Сварка взрывом. Необходимое условие сварки — столкновение двух металлических поверхностей под углом друг к другу. Подобное условие возникает во множестве контактов при взрывном прессовании. При высоких скоростях соударения зона сварки имеет волнообразную форму.

Сварка трением. Высокое давление и перемещение частиц относительно друг друга приводят к разогреву трущихся поверхностей и, как следствие, к сварке частиц. На микрофотографиях такие соединения частиц характеризуются гладкой границей раздела.

Взрывное жидкофазное спекание. Ударно-волновой разогрев вызывает плавление поверхностных слоев частиц с последующим быстрым охлаждением. Поскольку соединение частиц осуществляется путем сплавления частиц, то этот процесс называют взрывным жидкофазным спеканием. Спекание возможно не только в металлических, но и в керамических материалах. Жидкофазное спекание приводит К образованию агломератов — частицы могут соединяться друг с другом всей поверхностью. Ясно, что объемная доля расплава растет с ростом давления.

Оптимизация параметров взрывного устройства для создания условий проведения жидкофазного спекания имеет большое значение, поскольку высокотвердые

21.3. Взрывное прессование пористых материалов 557

материалы, полученные с помощью взрывного жидкофазного спекания и состоящие нз упрочненных зерен вещества, покрытых кристаллизовавшимся расплавом, весьма перспективны. ,

Условия, необходимые для получения прочных связей между частицами.

Проблема создания физических условий для получения прочного соединения материалов («схватывания» на поверхностях контактов) при обработке давлением, еще не получила окончательного решения. Для порошковых материалов дело осложняется тем, что онн имеют огромную удельную поверхность, покрытую окис-иыми и адсорбированными пленками. При статическом прессовании эти пленки препятствуют образованию прочных контактов. Для получения прочных изделий применяют вакуумный отжиг, большие деформации на заключительном этапе — прокатывание заготовки. При взрывном компактировании в динамическом режиме поверхности частиц порошка очищаются, и окислы концентрируются в отдельных карманах. Механизм очищения такой же, как и при сварке взрывом.

При взрывном прессовании, осуществляемом во фронте ударной волны, значительное влияние на процесс уплотнения оказывают динамика процесса и наличие у деформирующихся частиц микрокинетической энергии. Наиболее распространенной моделью динамического уплотнения пористых материалов является модель Кэррола-Холта [21.20], согласно которой элементарной ячейкой пористого тела является полая сфера. Размер сферической поры выбирается равным характерному размеру пор в реальном материале, средняя плотность сферы равна исходной плотности пористого материала. Материал предполагается несжимаемым, вязкопластическим со свойствами, зависящими от температуры. Динамика схлопывания поры описывается уравнениями механики сплошной среды для сферически симметричного движения. Численный анализ процесса распространения ударных волн в пористых материалах на основе модели Кзррола-Холта выполнен в работах [21.21, 21.22}. Однако полученные результаты показали, что эта модель неадекватна физическому процессу взрывного, прессования. Подробный анализ недостатков модели Кэррола-Холта выполнен в [21.17]. В той же работе предложена модифицированная модель Кэррола-Холта, в соответствии с которой рассмотренная выше элементарная ячейка имеет внутреннее сферическое включение. Эта модель удовлетворительно описывает кинетику уплотнения пористых материалов в широком диапазоне давлений ударного сжатия и согласуется с известными экспериментальными данными.
Предыдущая << 1 .. 257 258 259 260 261 262 < 263 > 264 265 266 267 268 269 .. 309 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.