Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2019,  том 16,  №3, 407-410

 

Ф.И. Иванов1, Ю.А. Захаров2, Е.В. Исакова1

Особенности разложения нитевидных кристаллов азидов тяжелых металлов в электрическом поле и механизм инициирования детонации в поликристаллических образцах

1Новокузнецкий институт (филиал) Кемеровского государственного университета, ул. Циолковского, 23, 654041, Новокузнецк, Россия
2Кемеровский государственный университет, ул. Красная, 6, 650000, Кемерово, Россия
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Азиды тяжелых металлов (АgN3 и β-PbN6) являются промышленными инициирующими взрывчатыми материалами и многие десятилетия служили модельными объектами исследования процессов инициирования взрывного разложения. Несмотря на определенные успехи в математическом моделировании медленного взрывного разложения (со скоростью до 1000 м/с), многие принципиальные вопросы связанные, как с образованием “горячих точек”, при различного вида энергетических воздействий (тепла, удара, электромагнитных полей), так c механизмом переноса энергии при детонационном разложении, до сих пор являются дискуссионными. В подавляющем большинстве моделей разложения и механизмов инициирования детонации в азидах тяжелых металлов инициирующая система рассматривалась как изотропная. Влияние кристаллографической анизотропии свойств кристаллов азидов на процессы инициирования взрыва и его распространение даже не предполагалось учитывать. Целью данной работы является обсуждение механизма электроимпульсного инициирования взрыва поликристаллических образцов азида свинца, в свете обнаруженных в них сегнетоэлектрических свойств, в том числе обратного пьезоэффекта. Проанализировано два случая диссипации механической энергии, запасённой при обратном пьезоэффекте, в тепловую. В первом случае инициирование связано с микроразогревом поры вследствие адиабатического сжатия газа при изменении размеров микрокристаллов азида свинца при импульсном воздействии электрического поля. Второй случай связан с диссипацией механической энергии при ударе друг в друга встречно ориентированных НК β-PbN6. Процесс соударения протекает в адиабатическом приближении, т.е. вся энергия механической деформации, приобретаемая в результате обратного пьезоэффекта, переходит в тепловую в месте удара. Результаты модельного расчета, представленные в виде графика зависимости максимальной температуры от величины области соударения, для различных размеров НК, свидетельствуют о возможности инициирования взрыва за счет обратного пьезоэффекта.

Ключевые слова: поликристаллический азид свинца, азида свинца, детонация, электроимпульсное  инициирование, сегнетоэлектричество, обратный пьезоэффект.

УДК 541.124;541.14;541.17;544.22.022;544.431.124;644.3.03

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2019.03.018


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 16, No.3 (2019) 407-410

 

F.I. Ivanov1, Y.A. Zakharov2, E.V. Isakova1

Features of decomposition of thread azides of heavy metals in the electric field and the mechanism of initiation of detonation in polycrystalline samples

1Novokuznetsk Institute (Branch) of the Kemerovo State University, Tsiolkovsky Str., 23, Novokuznetsk, 654041, Russia
2Kemerovo State University, Krasnaya Str., 6, Kemerovo, 650000, Russia

Heavy metal azides (AgN3 and β-PbN6) are industrial initiating explosive materials and for many decades served as model objects for studying the processes of initiation of explosive decomposition. Despite some successes in the mathematical modeling of slow explosive decomposition (at a speed of up to 1000 m/s), many fundamental issues are related to both the formation of “hot spots” for various types of energy influences (heat, shock, electromagnetic fields) and the transfer mechanism energies during detonation decomposition are still debatable. In the vast majority of decomposition models and mechanisms of detonation initiation in heavy metal azides, the initiating system was considered as isotropic. The influence of crystallographic anisotropy of the properties of azide crystals on the processes of explosion initiation and its propagation was not even supposed to be taken into account. The purpose of this work is to discuss the mechanism of electric pulse initiation of explosion of polycrystalline samples of lead azide, in the light of the ferroelectric properties found in them, including the inverse piezoelectric effect. Two cases of dissipation of mechanical energy stored in the inverse piezoelectric effect into heat are analyzed. In the first case, the initiation is associated with pore microheating due to adiabatic compression of the gas with a change in the size of lead azide microcrystals upon pulsed exposure to an electric field. The second case is associated with the dissipation of mechanical energy upon impact of opposite oriented β -PbN6 microcrystals. The collision process is leaking in the adiabatic approximation, i.e. all the energy of mechanical deformation, acquired as a result of the inverse piezoelectric effect, goes into heat at the point of impact. The results of the model calculation, presented in the form of a graph of the dependence of the maximum temperature on the size of the collision region for various sizes of microcrystals, indicate the possibility of initiating an explosion due to the inverse piezoelectric effect.

Keywords: polycrystalline lead azide, lead azide, detonation, electric pulse initiation, ferroelectricity, inverse piezoelectric effect.