Управление реакционной способностью энергонасыщенных материалов (на примере нитевидных кристаллов азида свинца)

РЕФЕРАТ 1
ABSTRACT 2
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. Литературный обзор 7
1.1.Некоторые физико-химические свойства азида свинца 7
1.2. Кристаллическая и энергетическая структура азида свинца 9
1.3. Дефектная структура азида свинца 11
1.4. Фотохимическое разложение кристаллов азидов тяжелых металлов 14
1.5. Факторы, влияющие на взрывную чувствительность 17
1.6. Взрывное разложение азидов тяжелых металлов 22
1.7. Влияние электромагнитных полей на процесс твердофазного разложения АТМ. Постановка задачи 24
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ 27
2.1. Синтез кристаллов азида свинца. Приготовление образцов. 27
2.2. Методика исследования дислокационной структуры. Метод ямок травления 28
2.3. Методика исследования взрывного разложения нитевидных кристаллов азида свинца 29
2.4. Методы экспериментального исследования разложения, инициированного УФ-облучением в кристаллах азида свинца 30
2.5. Актинометрия 30
2.6. Волюметрические методы анализа продуктов разложения. Метод «торцевого газа». 31
2.7. Методы управления процессом разложения, инициированным УФ-облучением в нитевидных кристаллах азида свинца 32
2.8. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований 36
ГЛАВА 3. ПРОЦЕССЫ РАЗЛОЖЕНИЯ, ИНИЦИИРОВАННЫЕ В НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛАХ АЗИДА СВИНЦА УФ-ОБЛУЧЕНИЕМ 38
3.1. Взаимодействие излучения с веществом 38
3.2. Кинетика процессов, протекающих в нитевидных кристаллах азида свинца после УФ облучения 40
ГЛАВА 4. ВЗРЫВНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ АЗИДА СВИНЦА 45
4.1. Роль дислокационной структуры во взрывном разложении нитевидных кристаллов азида свинца 45
4.2. Взрывная чувствительность НК азида свинца в электрическом поле 49
4.3 О механизме влияния слабого электрического поля на взрывную чувствительность азида свинца 51
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 53
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 54

Весь текст будет доступен после покупки

Азиды тяжелых металлов (АТМ), типичный представитель которых объект настоящего исследования – нитевидные кристаллы (НК) азида свинца, являются классической моделью для изучения реакционной способности энергонасыщенных материалов.
Энергонасыщенность является специфичным качеством, благодаря которому АТМ становятся неустойчивыми к влиянию внешней среды. Факторами, приводящими к разложению азидов металлов, могут являться условия транспортировки, использования и хранения.
Энергетическое воздействие из внешней среды провоцирует в кристаллах АТМ процессы разложения (в образце появляются неравновесные электроны и дырки, которые перемещаются к поверхности кристалла в РО, в которых происходит цепная реакция, приводящая к распаду вещества [1]), приводящие, как к старению изделий на их основе, так и заканчивающие взрывом образца. Поэтому перед исследователями предстаёт особо актуальным вопрос контроля реакционной способности АТМ, с целью стабилизации энергонасыщенных материалов.
Облучение светом в области собственного поглощения, инициирует в кристаллах азидов тяжелых металлов процессы разложения, качественная модель которых включает, наряду с генерацией в объеме образца неравновесных электронов и дырок, перенос их к поверхности кристалла в реакционные области, образованные краевыми дислокациями, а также реализацию в реакционных областях цепной химической реакции [1-3]. Процесс разложения азидов после УФ-облучения протекает длительное время после энергетического воздействия (минуты), кривая пост-процессов носит затухающий колебательный характер, связанный с изменением во времени соотношения концентрации свободных электронов и дырок в реакционных областях [2, 4]. Наблюдаемые процессы лимитируются ионной стадией (дрейф межузельных катионов металла), амплитуда колебаний определяется приповерхностным изгибом зон в реакционных областях, который по оценкам [5] составляет 0,1-0,2 эВ.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. Литературный обзор
1.1. Некоторые физико-химические свойства азида свинца
Азид свинца - это соль азотистоводородной кислоты, которая нерастворима в воде, спирте, ацетоне (см. рис. 1). Он гигроскопичен, а под действием света слои кристаллов разлагаются на азот и свинец. Относится к взрывчатым веществам, при поджигании который детонирует (то есть в котором по веществу происходит распространение ударной волны, инициирующее химическую реакцию горения). Азид свинца очень плохо разлагается без взрыва. Скорость детонации составляет – 4500 - 5400 м/сек, в зависимости от плотности прессования. Газовыделение составляет- 308 л/кг. При долгом нахождении на свету, азид разлагается с поверхности на свинец и азот, приобретая при этом серый цвет, а при кипячении разлагается с выделением азотистоводородной кислоты [9].

Рис.1. Структурная формула соли азотистоводородной кислоты

Свойства азида свинца: теплота взрыва 1.54 МДж/кг (термостоек); взрывоопасен выше 240-250 °С; температура вспышки около 330 °С; плотность 4,71 г/см3; скорость детонации 4630 м/с при 3.0 г/см3, 5300 м/с при 4.1 г/см3; объем продуктов взрыва 308 л/кг; стандартная теплота образования 104,3 ккал/моль; фугасность 110 мл; давление на фронте детонационной волны 15.8 ГПа при 3.7 г/см3 [8].
Азид свинца запрессовывают в капсюли-детонаторы под давлением 600-700 кг/см2. Он взрывается как в сухом, так и во влажном состоянии от начального импульса. Если в азиде свинца присутствуют минеральные примеси, такие как песок, битое стекло, то его чувствительность увеличивается. Очень опасен из-за высокой чувствительности к трению, чувствителен к механическим воздействиям, а также в большой степени зависит от размера кристаллов и в способе кристаллизации. При хранении не должен соприкасаться с медью, так как если присутствует влага, образуется азид меди.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Захаров, В. Ю. Физико-химические процессы в азидах тяжелых металлов и дислокационная структура [Текст] / В. Ю. Захаров, Е. Г. Газенаур, А. И. Гасанов, В. И. Крашенинин, В. И. Якутина // Известия ВУЗов. Физика.
– 2002. – №6. – С. 17-21.
2. Крашенинин, В.И. Управление процессом медленного разложения в азидах серебра и свинца электрическим и магнитным полями [Текст]:дисс. д. ф.-м. наук:- Кемерово, с. 1999.-234.
3. Захаров, В. Ю. Медленное разложение азидов тяжелых металлов [Текст]/ В. Ю. Захаров, Е. Г. Газенаур, А. И. Гасанов, В. И. Крашенинин, В. И. Якунина // Боеприпасы. - 2001. - № 4-5. - с. 57-61.
4. Патент РФ. № 93043944/25, 27.05.97. Способ визуального определения дрейфовой подвижности в азидах тяжелых металлов [Текст]/ В.И. Крашенинин, Е.Г. Газенаур, А.Ю. Сталинин // № 93043944/25, 27.05.97, Бюл. №15. С. 1-8.
5. Гордиенко, А.Б. Энергетическая зонная структура азида серебра [Текст]/ А.Б. Гордиенко, Ю.Н. Журавлев, А.С. Поплавной // Известия Вузов. Физика. – 1992. - № 2. – С. 38-43.
6. Газенаур, Е.Г. Кристаллизация азида серебра в слабых однородных электрическом и магнитном полях / Е. В. Кулешова, Е. Г. Газенаур, Е. В. Коробка, Н. М. Федорова // VII международная научная конференция «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» 17-22 сентября 2007 г. / Кисловодск – Ставрополь: СевКавГТУ, 2007. – С. 392-394.
7. Газенаур, Е.Г. Кристаллизация солей серебра в электрическом поле. / Е.Г. Газенаур, Л.В. Кузьмина, В.И. Крашенинин, Н.М. Федорова // Доклады Международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (ФХП-10). Кемерово, 2007. т.2. С. 217-218.
8. Химическая энциклопедия. Под ред. Кнунянца И.Л. –М.:Изд. Советская энциклопедия.- 1988.- Т.1- с.623.
9. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ/ Л.И. Багал – М., «Машиностроение», 1975. – С.110.
10. Azarov L.V. Struktural investigation of lead azide. // Cristallogr. - 1956- V.107. –P.362-369.
11. Янг Д. Кинетика разложения твердых веществ. М.: Мир, 1996. - с. 263.
12. Захаров, Ю.А. Структура энергетических зон и природа некоторых электронных переходов в азиде свинца. [Текст]// Колесников Л.В., Черкашин А.Е., Баклыков, С.П. Журнал оптика и спектроскопия. 1978.-Т.45. - В.4.-С.725-730.
13. Сидорин, Ю.Ю. Характер переноса носителей заряда в азиде серебра / Ю.Ю. Сидорин, Ю.А. Захаров, Е.В. Кучис. - Деп. в ВИНИТИ, 1981. - № 123. - С.82. – 21.
14. Захаров, Ю.А. Энергетика и природа энергетических зон азида серебра. / Ю.А. Захаров, Л.В. Колесников, А. Е Черкашин// Изв. АН СССР, сер. неорг. Материалы. - 1979. - Т.14. - №7. - С.1283 - 1288.
15. Штремель, М. А. Прочность сплавов. Ч. I. Дефекты решетки/ М. А. Штремель // М.: МИСИС- 1999. – 384 с.

Весь текст будет доступен после покупки