摩擦碰撞火花的类型和引燃性能

当两种固体的表面互相摩擦时，会在有限的接触点上产生一系列微小的热点。若接触压力增加，则不仅热点温度增加，还能将一部分接触点磨损，并产生新的接触点。因摩擦而产生的温度，一般不会超过其中较易熔化的物质的熔点。对于两个物体的正面碰撞，也就是其撞击力没有切线方向成分时，就不发生摩擦，至多是硬度较高的一种物体压瘪另一种物体。此时因变形产生的热量全部消散在该变形物体的体积中，因而其表面温度并不会增加很多。但对于大多数非正面的碰撞情况来说，则同时还发生摩擦，可以出现较高的局部表面温度。试验表明，垂直下落的物体在碰撞时，摩擦热能的大的值将出现在被碰撞物体的表面与水平成50°左右时。发生引燃火花所需的冲击力量随着条件不同而不同，因此试验结果也不尽相同。其中有试验认为对于镁的合金、铝的合金或碳钢依次需要有大于245、343J和627J的能量才能引燃石油气体。

各种不同的物质由于其物化性质的活泼程度、熔点和氧化温度高低等因素的不同，将会在摩擦碰撞时产生许多复杂的情况。当两物体紧密摩擦时，不仅发生表面磨损和温度增加，还可以发生一种物体的颗粒脱落下来，涂覆在另一种物体上。当摩擦碰撞的速度较快时，其碎粒溅向周围空气中的现象，就是一般被人理解的摩擦火花。从的角度来考虑，摩擦火花大体上可以分为以下三种类型。

1.通常如钢铁间摩擦碰撞产生的火花，实际上是从表面飞溅出来的高温金属颗粒，如用砂轮磨削铁件时产生的火星。这种火星在高速运动中很易冷却。我们曾在砂轮下方放置一个深约10cm的茶怀，其中放入少量汽油，使砂轮产生的大量密集火星垂直射向杯中，历时30s而多次均未引燃。有试验表明，只有在被摩擦金属自身的温度升得很高，或者溅出的颗粒非常密集、成为连续的粒子流时，才有可能引燃石油气。

2.对于一些在高温下容易在空气中发生氧化的金属颗粒，当溅出通过空气时其温度可以进一步增加。此类金属主要有铝、镁、钛、铈以及某些重金属铪和锆等。若铝和镁及其合金的粉粒在带锈汽化铁)的钢铁表面上略有粘附，则在受到硬物甚至硬的橡胶或塑料的打击，就可能发生一种剧烈放热的“铝热反应”。钢铁管道外涂有含铝的漆层，在受到敲击时就可能出现多种容易引燃的铝热高温火花，其温度甚至可高达3000℃。对于镁，则不仅与铁锈而且与硅也能发生上述反应，所以危险性大的些。

3.对于一些含有硅或石英成分的材料，包括砂石花岗石、粘土砖和水泥等，在受到外力撞击时，往往可以因岩石的晶体被破碎而产生能力好电火花此时不论撞击物是钢铁或是铜镍合金紫铜等都有引燃的可能。一般来说，在岩石中石英含量愈多，或其颗粒愈大愈易引燃据煤矿方面对现场岩石的试验结果表明，在可能发生碰撞引燃的岩石中，粒径大于10μm的石英颗粒总含量的体积比通常大于30%，且其颗粒往往大于70μm而当体积比小于20%或颗粒小于25μm时未见到引燃。对于小引燃能量比甲烷更小的气体或蒸气来说，其引燃危险就大的了。