Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №12

Журнал «Домашняя лаборатория»

3. Иметь большую плотность.

Количество тепла, выделяющегося при горении термитов, должно быть не менее 0,55 ккал/г состава, в противном случае реакция горения протекает с трудом и не доходит до конца. Поэтому в термитах могут быть использованы только высококалорийные горючие. Количество тепла, выделяющегося при горении термита, применяемого в боевых целях, должно быть не менее 0,7 ккал/г, поэтому в качестве горючего могут применяться только алюминий, магний, кальций. Однако металлический кальций исключается в связи с большой реакционной способностью в свободном состоянии. Сплав кальция с другими веществами может представлять некоторый интерес. Применению магния препятствует высокая температура плавления

его окиси (2800 °C), таким образом, железо-магниевый термит совсем не дает жидких растекающихся шлаков (установлено опытным путем).

В качестве окислителей, следуя количественному условию тепловыделения боевых термитов, могут быть применены: перекись марганца, окись железа или закись-окись железа, окись меди, борный ангидрид. Однако для производства боевых термитов массового применения нерентабельно применять иные окислители кроме окислов железа. Кроме того, восстанавливаемый металл должен обладать низкой температурой плавления и высокой температурой кипения. Этим требованиям соответствует железо, плавящееся при 1539 °C и кипящее при 3200 °C, и, отчасти, медь плавящаяся при 1083 °C и кипящая при 2360 °C. Ни марганец, ни хром не удовлетворяют указанным требованиям, поскольку марганец имеет температуру кипения примерно 2000 °C и при горении происходит его бурное испарение, хромовый же термит выделяет при горении значительно меньшее количество, тепла чем другие термиты.

3Fе₃O₄ + 8Аl = 4Аl₂O₃ + 9Fe + 802 ккал

3МnO₂ + 4Аl = 3Мn + 2Аl₂O₃ + 425 ккал

Сr₂O₃ + 2Аl = 2Сr + Аl₂O₃ + 130 ккал

3СuО + 2Аl = 3Сu + Аl₂O₃ + 275 ккал

Fe₂O₃ + 2Аl = 2Fe + Аl₂O₃+ 205 ккал

В общем случае, окисел, применяющийся для изготовления термита, должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Иметь минимальную теплоту образования.

2. Содержать достаточное количество кислорода (не менее 25–30 %).

3. Иметь, по возможности, большую плотность.

4. Восстанавливаться в металл, имеющий низкую температуру плавления и высокую температуру кипения.

Наиболее целесообразным следует считать применение в термитах окислов металлов, имеющих атомный вес от 40 до 80 у.е.

Следует знать, что окись меди в присутствии алюминия и магния весьма легко отдает свой кислород, горение медно-алюминиевого термита протекает с большими скоростями и напоминает собой взрыв, аналогичная картина наблюдается и для РЬ₃O₄ и, в особенности, для РЬО₂, скорость горения марганец-алюминиевого термита значительно меньше, хотя также достаточно высока.

Теплота сгорания термитов с различными горючими и окислителем — окисью железа приведена в таблице 33.

Теплота сгорания термитов с различными

окислителями и горючим — алюминием приведена в таблице 34.

Наиболее приемлемым, со всех точек зрения, следует считать применение в качестве зажигательного состава железо-алюминиевого термита.

Добавление песка (SiO₂) в термит несколько снижает температуру затвердевания его шлаков за счет образования сплава FeSi, но при этом несколько понижается и калорийность термита.

Температура плавления сплава FeSi, содержащего 22 % Si, составляет 1250 °C.

Для изготовления термита чаще всего применяют не окись железа Fе₂О₃, а железную окалину Fе₃O₄ (закись-окись железа), хотя термит на основе закиси-окиси менее калориен. Одним из недостатков железо-алюминиевого термита следует считать малую текучесть и быстрое затвердевание образующихся при его горении шлаков.

Термит употребляется как в насыпном виде, так и в прессованном с добавкой нескольких процентов цементатора. При давлениях 3000… 6000 кгс/см² термит прессуется без цементаторов и имеет при этом большую механическую прочность. Для изготовления термита берут железную окалину и грубо измельченный (сито № 8…10) порошок алюминия. Применение мелко дисперсного алюминия не допускается, так как в этом случае ускоряется процесс горения термита, что нецелесообразно. Образцы насыпного термита массой в 1 кг сгорают за 15…20 сек, те же образцы, спрессованные при 200 кгс/см², сгорают за 35…50 сек. Термитный брикет массой в 1 кг, имеющий форму цилиндра высотой 15,5 см и диаметром 5,5 см, сгорает за 40 сек, 50 г термита проплавляют лист железа толщиной 2 мм в течении нескольких секунд, оставляя отверстие (в зависимости от формы расположения термита) диаметром от 50 до 80 мм.

Воспламенение железо-алюминиевого термита нельзя осуществить ни при помощи спичек, ни при помощи черного пороха, ни от стопина, ни от обычных воспламенительных составов. Для воспламенения порошкообразного термита предложено несколько различных смесей. Все они содержат в качестве горючего магниевый порошок или алюминиевую пудру. Рецепты воспламенительных составов для термита:

1.

Перекись марганца… 68%

Алюминий (порошок)… 7,5%

Алюминий (пудра)… 7,5%

Магний (порошок)… 17%

2.

Перекись бария… 88%

Магний… 12%

3.

Перекись бария… 31%

Закись-окись железа… 29%

Алюминий (тонкий порошок)… 40%

4.

Песчаная пыль (SiO₂)… 55%

Магний… 45%

Для воспламенения порошкообразного термита также можно применять прессованные осветительные составы.

Прессованный термит воспламеняется значительно труднее насыпного, для его воспламенения применяют переходные составы, содержащие 40… 60 % термита и 60...40% воспламенительного состава.

Кроме военного дела железо-алюминиевый термит применяется для сварки рельс. В этом случае концы свариваемых рельс охватываются специальной графитовой формой, в воронке которой сгорает термитный патрон, восстановленное железо стекает в форму и своим теплом сваривает концы рельс, затем форма разрушает-

Для приварки к стальным деталям медных электрических шин применяют термит состава:

Окись меди… 64%

Ферромарганец… 16%

Сплав CuAl… 20%

Образующаяся при горении такого термита марганцовистая бронза сваривает детали в единое целое.