RU2719830C2 - Пиротехнический состав - Google Patents
Пиротехнический состав Download PDFInfo
- Publication number
- RU2719830C2 RU2719830C2 RU2018128080A RU2018128080A RU2719830C2 RU 2719830 C2 RU2719830 C2 RU 2719830C2 RU 2018128080 A RU2018128080 A RU 2018128080A RU 2018128080 A RU2018128080 A RU 2018128080A RU 2719830 C2 RU2719830 C2 RU 2719830C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- lead
- tungsten carbide
- potassium perchlorate
- grain size
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B29/00—Compositions containing an inorganic oxygen-halogen salt, e.g. chlorate, perchlorate
- C06B29/02—Compositions containing an inorganic oxygen-halogen salt, e.g. chlorate, perchlorate of an alkali metal
- C06B29/04—Compositions containing an inorganic oxygen-halogen salt, e.g. chlorate, perchlorate of an alkali metal with an inorganic non-explosive or an inorganic non-thermic component
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B33/00—Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide
- C06B33/12—Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide the material being two or more oxygen-yielding compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06C—DETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
- C06C7/00—Non-electric detonators; Blasting caps; Primers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Air Bags (AREA)
Abstract
Изобретение относится к пиротехническому составу, предназначенному для использования в различных устройствах, использующих энергию взрывчатого превращения для создания теплового инициирующего импульса, обладающего разрывным действием, в частности в пиропатронах, пирозамках, предохранительно-исполнительных механизмах (ПИМ). Состав содержит, в мас.%: перхлорат калия 41-46, свинец роданистый 48-52 и свинец хромовокислый 3-7. Дополнительно в состав введен карбид вольфрама со средним размером зерна 17,50 мкм в количестве 10-20 мас.% сверх 100%. Пиротехнический состав имеет мощный тепловой инициирующий импульс, приводящий к повышенному разрывному действию состава. 3 ил., 4 табл.
Description
Изобретение относится к области пиротехники, в частности к составу, предназначенному для использования в различных устройствах, использующих энергию взрывчатого превращения для созидания теплового инициирующего импульса, обладающего разрывным действием, в частности в пиропатронах, пирозамках, предохранительно-исполнительных механизмах (ПИМ).
Известен патент РФ №2501776 от 2012 г. [1], в котором пиротехнический состав включает перхлорат калия в качестве кислородосодержащего окислителя, в качестве металлического горючего - алюминиевый порошок или порошок алюминиево-магниевого сплава, дицианамид и фторкаучук. Состав получен в форме виброуплотненных гранул размером 1-3 мм, обеспечивающих плотное укладывание гранул в объеме изделия при снаряжении, без слипания гранул при насыпании, и формирование пористой структуры газопроницаемого слоя. Заряд из такого состава, дополнительно к воспламенительному действию при формировании высокотемпературного факела, также способен выполнять разрывное действие за счет динамичного генерирования большого количества газообразных продуктов горения в замкнутом объеме боеприпаса.
Недостатком данного состава является многостадийный традиционный, принятый в пиротехнической отрасли, способ приготовления состава (механическое смешение компонентов), направленный на снижении неоднородности распределения компонентов в смеси. Это подтверждают авторы патента, при обосновании, например, содержания фторкаучука, когда при содержании в пиротехническом составе фторкаучука меньше 3 мас.% возникает неравномерность распределения компонентов смеси при приготовлении смеси в стандартном технологическом оборудовании. При выборе дисперсности порошка алюминиево-магниево сплава (не выше 40 мкм) авторы обосновывают возможностью обеспечить диспергирование горючего во всем объеме состава при технологическом смешивании его компонентов.
Известен патент РФ №2421438 от 2009 г. [2], содержащий в рецептуре следующие компоненты (в % по массе):
перхлорат калия | 40-46 |
свинец роданистый | 46-52 |
свинец хромовокислый | 3-7 |
металлокерамическая порошковая композиция | |
на основе карбидов переходных | |
металлов IY-YII групп, | |
цементированная | |
металлом подгруппы железа | от 6 до 25% |
в количестве от 1 до 10% сверх 100% | 10-20 сверх 100% |
Состав получается в одну стадию в водной среде, в которую введена в качестве затравки металлокерамическая порошковая композиция, в результате реакции сокристаллизации.
Введение в состав композиции позволяет стабилизировать гранулометрический состав продукта соосажденного, повысить точность срабатывания и увеличить воспламеняющую способность электровоспламенителей.
Недостатком данного воспламенительного состава, является то, что металлокерамическая порошковая композиция - это неоднородный компонент, а сплав карбида вольфрама и легирующего металла. Поэтому непостоянство содержания сплава, его структуры, вносят объективную неопределенность в готовый состав.
По числу совпадающих существенных признаков в качестве прототипа выбран состав по патенту РФ №2179544 от 07.02.2000 г. [3], согласно которому однородность воспламенительного состава обеспечивается на молекулярном уровне в результате реакции сокристаллизации.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый электровоспламенительный состав содержит роданид свинца, перхлорат калия и хромат свинца, при этом компоненты взяты в следующем процентном содержании (мас.%):
Состав 1: роданид свинца - (44-50);
перхлорат калия - (49-50);
хромат свинца - (1-6).
Предложенный термостойкий воспламенительный состав получают путем химического соосаждения в водных растворах компонентов в одну стадию.
Недостатком данного состава, выбранного в качестве прототипа является то, что он обладает небольшим разрывным действием.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание пиротехнического состава с мощным тепловым инициирующим импульсом, приводящим к повышенному разрывному действию состава.
Технический результат достигается тем, что пиротехнический состав, содержащий перхлорат калия, свинец роданистый, свинец хромовокислый, согласно изобретению дополнительно содержит карбид вольфрама со средним размером зерна 17,50 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
перхлорат калия | 41-46 |
свинец роданистый | 48-52 |
свинец хромовокислый | 3-7 |
карбид вольфрама марки «В» | |
со средним размером зерна 17,50 мкм | 10-20 сверх 100% |
Поставленная задача решалась путем применения при синтезе состава в качестве затравки карбида вольфрама марок В и С, характеристика которых приводится в таблице 1 [4] (см. в конце описания).
Сравнение физико-химических показателей карбида вольфрама и традиционных металлов, используемых в рецептурах пиротехнических составов, приводится в таблице 2.
Как видно из таблицы 2 (см. в конце описания), теплоемкость карбида вольфрама намного меньше теплоемкости металлов (в 5 раз, по сравнению с Al, и в 6 раз, по сравнению с Mg).
Карбиды переходных d-металлов IV - VI групп известны как самые тугоплавкие и самые твердые из всех известных соединений. Благодаря этому в современной технике карбиды используют в производстве конструкционных и инструментальных материалов, способных работать при высокой температуре, в агрессивных средах, при больших нагрузках. С их применением создают защитные и упрочняющие покрытия и т.д. Среди них карбид вольфрама WC не является самым твердым и тугоплавким: его температура плавления равна ~ 3060 К (меньше, чем температуры плавления карбидов титана, циркония, гафния, ниобия и тантала), а твердость при 300 К составляет (18-22) ГПа и меньше твердости нестехиометрических карбидов TiCy, ZrCy, HfCy, VCy, NbCy, TaCy. Однако, твердость карбида вольфрам WC достаточно стабильна и сравнительно мало по сравнению с другими карбидами уменьшается при повышении температуры от 300 до (1200-1300) К. Кроме того, по сравнению с карбидами других переходных металлов карбид вольфрама WC имеет в полтора-два раза более высокий модуль упругости Юнга (~ 700 ГПа) и в полтора-два раза меньший коэффициент термического расширения (5,5⋅10-6 К-1) [5].
Представляет интерес процесс окисления порошков карбида вольфрама WC на воздухе, поскольку он выбран как компонент пиротехнического состава и является горючим.
Влияние дисперсности порошков гексагонального карбида вольфрама WC на их окисление на воздухе изучали методом дифференциального термического и дифференциального термогравиметрического анализа (ДТА-ДТГ) на термоанализаторе Shimadzu DTG-60. Измерения вели в области температур (323-1173) К со скоростью нагрева 10 К⋅мин-1 [2]. Было показано, что продуктом окисления порошков WC является высший оксид WO3, устойчивый в области температур (290-700) К. Окисление идет по реакции:
На рисунке 1 приведен дифференциальный термический и термогравиметрический анализ окисления порошков карбида вольфрама WC.
Измерения показали, что окисление карбида вольфрама с любым размером частиц сопровождается сильным экзотермическим эффектом и привесом Δm образцов, как это показано на рисунке 1.
На рисунке 2 представлены образцы карбида вольфрама WC (а) марка С, б) марка В), которые применялись при синтезе модифицированных составов.
Готовый продукт представляет собой мелкокристаллический однородный порошок без видимых на глаз посторонних включений
Исследование влияния дисперсности карбида вольфрама и его количества в составе на разрывное действие проводилось с помощью метода планирования эксперимента. В качестве функций отклика определялась насыпная плотность составов и вероятность пробития (разрушения) стального колпачка при воздействии ударом с энергией Е100=2,17 Дж на запрессованный состав массой (0,02±0,002) г. Давление прессования Руд=2000 кг/см3. Количество параллельных испытаний 25 штук.
Типичные виды разрушения колпачков представлены на рисунке 3.
Количественная оценка разрывного действия составов, модифицированных карбидом вольфрама (а – 10 % WC С; б – 20 % WC С; в – 10 % WC В; г – 20 % WC В), характеризовалась вероятностью появления события и результаты исследований приводятся в таблице 3.
Как видно из таблицы 3 (см. в конце описания) с введением карбида вольфрама вероятность пробития возрастает в несколько раз и наибольшим разрывным действием обладает состав, модифицированный крупнозернистым карбидом вольфрама.
В таблице 4 (см. в конце описания) представлены данные по влиянию карбида вольфрама на разрывное действие составов при различных давлениях прессования.
Как показывают данные таблицы 4 карбид вольфрама со средним размером зерна 17,50 мкм (марка «В») при всех исследованных давлениях прессования повышает разрывное действие составов по сравнению с прототипом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент RU 2501776 от 19.07.2012 «Пиротехнический воспламенительный состав», С06В 29/02, С06В 33/06.
2. Патент RU 2421438 от 20.06.2011 «Воспламенительный состав», С06В 33/12, С06С 7/00.
3. Патент RU 2179544 от 07.02.200 «Термостойкие воспламенительные составы для электровоспламенителей и способ их изготовления», С06В 29/02, С06С 7/00.
4. СТО 00196144-0712-2010 Карбид вольфрама порошкообразный. - КЗТС - 2016.
5. Курлов А.С., Гусев А.И. Физика и химия карбидов вольфрама. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013. - 272 с.
Claims (2)
- Пиротехнический состав для создания теплового инициирующего импульса, обладающего разрывным действием, содержащий перхлорат калия, свинец роданистый и свинец хромовокислый, дополнительно содержит карбид вольфрама со средним размером зерна 17,50 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
перхлорат калия 41-46 свинец роданистый 48-52 свинец хромовокислый 3-7 карбид вольфрама марки «В» со средним размером зерна 17,50 мкм 10-20 сверх 100%
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128080A RU2719830C2 (ru) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | Пиротехнический состав |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128080A RU2719830C2 (ru) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | Пиротехнический состав |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018128080A RU2018128080A (ru) | 2020-02-03 |
RU2018128080A3 RU2018128080A3 (ru) | 2020-02-03 |
RU2719830C2 true RU2719830C2 (ru) | 2020-04-23 |
Family
ID=69415771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018128080A RU2719830C2 (ru) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | Пиротехнический состав |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2719830C2 (ru) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU201181A1 (ru) * | Г. Т. Охильков, Б. Б. Сергеев, Ю. Ф. Мал ренко, А. П. Зайцев | ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНБт СОСТАВ ДЛЯ БЕЗМОСТИКОВЫХ ЭЛЕКТРОВОСПЛАМЕНИТЕЛЕЙ | ||
GB700072A (en) * | 1951-06-13 | 1953-11-25 | Dynamit Nobel Ag | Improvements in or relating to priming compositions for electric incandescent and high-tension detonators |
EP0468838B1 (fr) * | 1990-07-27 | 1994-11-30 | Giat Industries Societe Anonyme | Système d'allumage pour une composition pyrotechnique |
RU2179544C2 (ru) * | 2000-02-07 | 2002-02-20 | ЗАО "Би-Вест" | Термостойкие воспламенительные составы для электровоспламенителей и способ их изготовления |
RU2229468C2 (ru) * | 2002-07-30 | 2004-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Состав воспламенительный термостойкий |
RU2230725C1 (ru) * | 2002-11-12 | 2004-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Муромский приборостроительный завод" | Пиротехнический замедлительный состав |
RU77676U1 (ru) * | 2008-04-25 | 2008-10-27 | Николай Михайлович Вареных | Электровоспламенитель |
JP2016069201A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 株式会社ダイセル | 点火薬組成物 |
-
2018
- 2018-07-31 RU RU2018128080A patent/RU2719830C2/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU201181A1 (ru) * | Г. Т. Охильков, Б. Б. Сергеев, Ю. Ф. Мал ренко, А. П. Зайцев | ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНБт СОСТАВ ДЛЯ БЕЗМОСТИКОВЫХ ЭЛЕКТРОВОСПЛАМЕНИТЕЛЕЙ | ||
GB700072A (en) * | 1951-06-13 | 1953-11-25 | Dynamit Nobel Ag | Improvements in or relating to priming compositions for electric incandescent and high-tension detonators |
EP0468838B1 (fr) * | 1990-07-27 | 1994-11-30 | Giat Industries Societe Anonyme | Système d'allumage pour une composition pyrotechnique |
RU2179544C2 (ru) * | 2000-02-07 | 2002-02-20 | ЗАО "Би-Вест" | Термостойкие воспламенительные составы для электровоспламенителей и способ их изготовления |
RU2229468C2 (ru) * | 2002-07-30 | 2004-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Состав воспламенительный термостойкий |
RU2230725C1 (ru) * | 2002-11-12 | 2004-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Муромский приборостроительный завод" | Пиротехнический замедлительный состав |
RU77676U1 (ru) * | 2008-04-25 | 2008-10-27 | Николай Михайлович Вареных | Электровоспламенитель |
JP2016069201A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 株式会社ダイセル | 点火薬組成物 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018128080A (ru) | 2020-02-03 |
RU2018128080A3 (ru) | 2020-02-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zohari et al. | The advantages and shortcomings of using nano-sized energetic materials | |
Perry et al. | Nano‐scale tungsten oxides for metastable intermolecular composites | |
EP2247398B1 (de) | Phlegmatisierte metallpulver oder legierungspulver und verfahren bzw. reaktionsgefäss zu deren herstellung | |
Abraham et al. | Bimetal Al–Ni nano-powders for energetic formulations | |
Hobosyan et al. | A novel nano-energetic system based on bismuth hydroxide | |
De Luca et al. | Characterization and combustion of aluminum nanopowders in energetic systems | |
He et al. | Fabrication of gradient structured HMX/Al and its combustion performance | |
Gromov et al. | Experimental study of the effect of metal nanopowders on the decomposition of HMX, AP and AN | |
Umbrajkar et al. | Arrested Reactive Milling Synthesis and Characterization of Sodium‐Nitrate Based Reactive Composites | |
Young et al. | Combustion of PTFE-Boron compositions for propulsion applications | |
Han et al. | Understanding the effects of hygrothermal aging on thermo-chemical behaviour of Zr-Ni based pyrotechnic delay composition | |
RU2719830C2 (ru) | Пиротехнический состав | |
Bichurov | Halides in SHS azide technology of nitrides obtaining | |
Meng et al. | Unique thermal and combustion behaviors of composite propellants containing a high-energy insensitive nitropyrimidine derivative | |
Gordeev et al. | Effect of additives on CuO/Al nanothermite properties | |
Puszynski | Reactivity of nanosize aluminum with metal oxides and water vapor | |
Li et al. | Preparation and characterization of a series of high-energy and low-sensitivity composites with different desensitizers | |
Kalombo et al. | Sb6O13 and Bi2O3 as oxidants for Si in pyrotechnic time delay compositions | |
Lu et al. | Thermal Analysis Studies on the Slow‐Propagation Tungsten Type Delay Composition System | |
Shanholtz et al. | Chemical interactions in B4C/WC powder mixtures heated under inert and oxidizing atmospheres | |
Gromov et al. | Aluminum powders for energetics: Properties and oxidation behavior | |
Zhukov et al. | Self-propagating high-temperature synthesis of energetic borides | |
Shi et al. | Preparation and properties of RDX-nitrocellulose microspheres | |
Yelemessova et al. | Energetic Metal–organic frameworks: Thermal behaviors and combustion of nickel oxide (II) based on activated carbon compositions | |
Zhang et al. | Metastable aluminum-based reactive composite materials prepared by cryomilling |