Основы пиротехники

2. Образовывать легкоплавкую и труднолетучую окись.

3. Иметь большую плотность.

Количество тепла, выделяющегося при горении термитов, должно быть не менее 0,55ккал/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 0,7ккал/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^°С), 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^°С и кипящее при 3200^°С, и, отчасти, медь плавящаяся при 1083^°С и кипящая при 2360^°С. Ни марганец, ни хром не удовлетворяют указанным требованиям, поскольку марганец имеет температуру кипения примерно 2000^°С и при горении происходит его бурное испарение, хромовый же термит выделяет при горении значительно меньшее количество, тепла чем другие термиты.

3Fe₃O₄ + 8Al = 4Al₂O₃ + 9Fe + 802ккал

3MnO₂ + 4Al = 3Mn + 2Al₂O₃ + 425ккал

Cr₂O₃ + 2Al = 2Cr + Al₂O₃ + 130ккал

3CuO + 2Al = 3Cu + Al₂O₃ + 275ккал

Fe₂O₃ + 2Al = 2Fe + Al₂O₃ + 205ккал

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 80у.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 Рb₃О₄ и , в особенности, для РbО₂, 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.

Горючее

Рецепт термита [%]

Теплота сгорания 1 г термита [ккал]

Fe₂O₃

Горючее

АI

75

25

0,93

Mg

69

31

1,05

Са

57

43

0,93

Ti

69

31

0,57

Si

79

21

0,58

В

88

12

0,59

Теплота сгорания термитов с различными окислителями и горючим — алюминием приведена в таблице 34.

Окислитель

Рецепт термита [%]

Теплота сгорания 1г термита [ккал]

Окислитель

АI

B₂O₃

56

44

0,73

SiO₂

63

37

0,56

Cr₂O₃

74

26

0,60

МnО₂

71

29

1,12

Fe₂O₃

75

25

0,93

Fe₃O₄

76

24

0,85

CuO

81

19

0,94

Pb₃O₄

90

10

0,47

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^°С.

Для изготовления термита чаще всего применяют не окись железа Fe₂O₃, а железную окалину Fe₃О₄ (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 1кг сгорают за 15…20сек, те же образцы, спрессованные при 200кгс/см², сгорают за 35…50сек. Термитный брикет массой в 1кг, имеющий форму цилиндра высотой 15,5см и диаметром 5,5см, сгорает за 40сек, 50г термита проплавляют лист железа толщиной 2мм в течении нескольких секунд, оставляя отверстие (в зависимости от формы расположения термита) диаметром от 50 до 80мм.