Shear-Induced Exothermic Chemical Reactions

Abstract
The structure of controlled high-strain-rate shear bands generated in Ti-Si reactive powders has been investigated by means of the radial symmetric collapse of a thick-walled cylinder. Shear localization developed at global strains of 0.2-0.4 and a strain rate of 10⁴ s^-1. Within the shear bands, local shear strains were up to 100 and local shear strain rates were 10⁷ s^-1. Chemical reactions were initiated at these shear bands and propagated throughout the entire specimen under critical global strain conditions. A model for a periodic distribution of "hot spots" in reactive powders is proposed. It is possible to estimate the reaction rate from the triangular unreacted regions formed by the shear localization process.

Résumé
La structure de bandes de cisaillement crées dans des poudres reactives Ti-Si a étée étudié avec le collapse symmétrique d'un cylindre de parois épaisse. Les bandes de cisaillement se forment à des déformations globales de 0.2-0.4 à une vitesse de déformation de 10⁴ s^-1. Dans les bandes de cisaillement les déformations de cisaillement atteignent des valeur jusqu'à 100 et la vitesse de déformation est 10⁷ s^-1. Les réactions chimiques sont initiées dans ces bandes de cisaillement. Leur propagation dans l'échantillion demande une déformation globale critique. La modélisation des bandes de cisaillement avec la reaction des poudres reactives est proposée. Il est possible d'éstimer le taux de réaction à partir de régions triangulaires formées par les bandes de cisaillement dans lesquelles il n'y a pas eu de réaction.