Интернет-журнал 'Домашняя лаборатория', 2007 №12 - Журнал «Домашняя лаборатория»

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.

Железо-магниевый термит, отпрессованный в какую либо форму, после сгорания несколько уменьшает свои линейные размеры, сохраняя, тем не менее, начальную форму термитной шашки. Сгоревшая форма представляет собой довольно прочное шлаковое пористое образование. Указанные свойства железо-магниевого термита, дающего при сгорании весьма высокую температуру, позволяют использовать его для создания местных высоких температур без образования газов и растекающихся шлаков. При помощи такого термита можно производить сварку металлической арматуры и проводов в стык. Для этого отпрессовывают так называемую термомуфельную шашку термита со сквозным отверстием в центре. Шашка одевается на концы арматуры или проводов так, чтобы несвязанные концы находились в центре шашки, после этого термит поджигается нагревая концы до температуры плавления. По расплавлению концов, они сжимаются внутри шашки наружными механическими приспособлениями (род клещей), в результате концы прочно свариваются. После остывания шлаковой формы она легко разрушается, процесс сварки считается оконченным.

Железо-магниевый термит воспламеняется значительно легче, чем железо-алюминиевый, однако, и для его воспламенения необходим воспламенительный состав типа осветительного. Магниевый термит может использоваться также для быстрого разогрева паяльников (шашка вкладывается в специальное отверстие, выполненное в теле медной головки паяльника и закрываемое крышкой), для быстрого кипячения воды в полевых условиях и так далее.

Термитно-зажигательные составы

Термитно-зажигательными составами в отличие от термитов называются многокомпонентные смеси, содержащие наряду с термитом и другие вещества. Содержание термита в таких составах составляет чаще всего 60… 80 %. Введение в термит добавок имеет целью увеличить теплоту его горения, создать пламя при его горении, облегчить воспламенение термита, ускорить или замедлить горение. В качестве примера можно привести рецепт смеси для снаряжения зажигательных авиабомб:

Нитрат бария… 26%

Закись-окись железа… 50%

Алюминий… 24%

Теплота горения такого состава 1,1 ккал/г. При горении образуется 2,5 % по массе газообразных продуктов и 97,5 % твердых шлаков. Для снаряжения 76-мм зажигательных снарядов употреблялся прессованный термитно-зажигательный состав:

Нитрат бария… 44%

Нитрат калия… 6%

Окись железа… 21%

Алюминий… 13%

Магний… 12%

Цементатор… 4%

Количество газообразных продуктов, а значит и пламенность, такого состава значительно больше предыдущего, температура вспышки в пределах 600…700 °C.

Из других окислителей-солей в термитные составы могут вводится сульфаты бария или кальция (гипс). В качестве связующих веществ в термитные составы вводят серу, жидкое стекло или органические цементаторы (смолы).

Сгорание термитов, содержащих серу, сопровождается образованием пламени вследствие частичного сгорания серы в SO2. Получающиеся шлаки более легкоплавки и текучи, так как наряду с окисью алюминия, они содержат сернистые соединения MgS, Al2S3, FeS и другие, температура плавления которых лежит в пре делах 1000…1200 °C.

Пример состава с серой на 69 % состоящий из термита: