Превращения веществ под действием ударных волн

Динамическое нагружение приводит вещество в состояние, не осуществляемое другими способами воздействия. Это состояние характеризуется сильным за очень малые промежутки времени сжатием, при котором наряду с уменьшением межмолекулярного расстояния могут деформироваться электронные оболочки (при весьма больших давлениях), а элементы кристаллической решетки приобретают большую кинетическую энергию. Таким образом, имеют место большие пластические деформации в сжатом веществе. Характер превращений, происходящих в веществе под действием ударных волн, определяется именно этим необычным его состоянием. Несмотря на то что исследования различных процессов с применением ударных волн ведутся с начала 60-х годов XX в., многие важные вопросы до сих пор не выяснены. Нет ясности в механизме превращения вещества во фронте ударной волны и неизвестно соотношение [c.213]

Механизм действия ударных волн на химические превращения служит предметом многих исследований. Оказалось, что эти превращения не вызываются простым нагревом вещества в процессе нагружения, как это предполагалось в ранних работах по изучению ударного сжатия. [c.217]

Большое внимание в последние годы уделяется применению в пиролитических устройствах лазерной техники. Условия лазерного пиролиза существенно отличаются от термического, поскольку лазер обеспечивает проведение контролируемого пиролиза. С его помощью излучение определенной длины волны заданной энергии в течение очень короткого времени может быть направлено на ограниченную область материала пробы излучение импульсного лазера (например, с использованием рубинового или ниобиевого стекла) фокусируется и направляется на анализируемый объект. Продолжительность импульса обычно составляет около 0,001 с, а энергия — около 5 Дж/импульс [213]. Если эта энергия фокусируется на пятне диаметром 0,1 см, то плотность излучения составляет -6,4-10 Вт/см [206, с. 235]. Определенная часть этой энергии поглощается пиролизуемым образцом. Обсуждалось несколько механизмов этого процесса по-видимому, наилучшим образом описывает этот процесс полифотонная абсорбция [214]. В результате абсорбции часть пиролизуемого образца переходит в плазменное состояние. В процессе взаимодействия лазерного импульса с веществом образовавшийся плазменный факел растет в направлении лазерного удара. Скорость роста факела в вакууме составляет 10 см/с. Высокое давление, возникающее в плазме, порождает ударную волну, действующую на образец. По имеющимся оценкам температура возникающей плазмы составляет более 10 К [215, 216]. Эти процессы, в том числе рост факела и его угасание, протекают за время примерно 0,001 с. В этих условиях происходят химические превращения вещества, сопровождающиеся образованием значительных количеств летучих продуктов. Часть этих продуктов образуется в плазме, часть — как результат термического удара — в веществе. [c.149]

Объяснение таких необычных ФП заключается в факте аморфизации кристалла под действием сильных ударных волн, т.е. в понижении его плотности до минимального (для данного состава) уровня и в дальнейшей тепловой рекристаллизации вещества, которая приводит вначале к появлению рыхлой , а потом плотной модификаций. При подходящих условиях динамического эксперимента можно остановиться на уровне менее плотной фазы, что и эквивалентно ФП с понижением плотности. Подтверждением аморфизационного механизма таких ФП является обнаружение в дальнейшем аналогичных превращений при облучении вещества, при раздроблении кристаллов или при действии на них сильных сдвиговых напряжений, т.е. при таких процессах, при которых в веществе создаются многочисленные дефекты. [c.153]

В настоящее время интенсивно развивается раздел физики и механики, связанный с изучением механических и физико-химических процессов, происходящих при прохождении сильных ударных волн в металлах, минералах, полимерах и других твердых телах. Это связано с развитием как традиционных направлений человеческой деятельности, где используются взрыв и высокоскоростное соударение, так и с развитием новых технологических процессов. Сейчас в технике используются методы взрывной обработки (ковка, штамповка) различных металлов взрывом. Методы взрывного или ударного обжатия позволяют синтезировать новые вещества, например искусственный алмаз из графита, сверхтвердое вещество боразон из нитрида бора, различные полимеры и т. д. Упрочнение металлов, образование новых веществ, их модификаций и фаз, все это связано с физико-химическими процессами, инициируемыми ударными волнами с давлениями 1 — 10 ГПа ). Расчет таких волновых процессов усложняется, ибо эти физико-химические процессы могут сильно влиять на поведение инициирующих ударных волн. Фазовые переходы под действием ударного нагружения (например, полиморфное превращение а-железа (Ре ) в е-железо (Ре ), графит- - алмаз, превращения в минералах, в ионных кристаллах, сульфиде кадмия, кварце, нитриде бора и т. д.) приводят к многофронтовым ударным волнам и к ударным волнам разгрузки. Как фазовый переход 2-го рода может рассматриваться и развитие пластических деформаций в твердых телах. Ударные волны вызывают химическое и фазовое превращение в твердых взрывчатых веществах (ВБ). Для анализа этих процессов необходимы разработка математических моделей двухфазного упругонластического твердого тела, в котором проявляются эффекты прочности и физико-химические превращения, и разработка соответствующих вычислительных алгоритмов. [c.241]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология