WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«ГРАНУЛИРОВАНИЯ ИСХОДНОЙ ПОРОШКОВОЙ СМЕСИ Б.С. Сеплярский, Р.А. Кочетков Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем ...»

СТАБИЛИЗАЦИЯ СКОРОСТИ И РЕЖИМОВ ГОРЕНИЯ ПУТЕМ

ГРАНУЛИРОВАНИЯ ИСХОДНОЙ ПОРОШКОВОЙ СМЕСИ

Б.С. Сеплярский, Р.А. Кочетков

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и

проблем материаловедения Российской академии наук, Черноголовка, Россия

*sepl@ism.ac.ru .

Горение порошков переходных металлов в атмосфере активного газа или их

смесей с неметаллами (углерод, бор) является эффективным способом синтеза различных керамических и композиционных материалов [1, 2]. Однако, закономерности горения и, соответственно, состав и структура продуктов синтеза, зависят как от внешних условий (например, влажности воздуха), так и от марки и чистоты реагентов, используемых в экспериментальных исследованиях и в полупромышленной СВС технологии [3, 4]. Поэтому актуальной задачей исследований в области СВС является разработка методов, позволяющих снизить влияние вышеупомянутых факторов на процесс горения и состав продуктов. В данной работе обобщены наши результаты по стабилизации скорости и режимов горения путем гранулирования исходной порошковой смеси .

Ранее, для быстрогорящих порошковых СВС-систем (Ti+C, Ti+0.5С, Ni+Al и др .

[5–7]) нами было показано, что в них реализуется конвективно-кондуктивный механизм горения (ККМГ) [8]. В соответствии с этим механизмом, конвективный перенос тепла вызван течением слоя расплава легкоплавкого реагента под действием капиллярных сил и перепада давлений примесных газов перед и за слоем расплава, причем скорость проникновения расплава в исходную шихту и есть видимая скорость распространения волны горения [8] .

Важно отметить, что именно наличием слоя расплава с большим гидравлическим сопротивлением в рамках ККМГ объясняется сильное влияние примесного газовыделения на скорость горения. В соответствии с конвективно-кондуктивной моделью горения наличие влаги в составе исходной смеси можно рассматривать как источник примесных газов, сильно влияющих на скорость горения. Можно предположить, что изменение скорости горения при использовании различных марок сажи в смесях Ti+xC связаны с различной способностью сажи адсорбировать примесные газы [4] .

Грануляция исходной смеси, в свою очередь, позволяет исключить образование плохо проницаемого слоя расплава в процессе горения шихты, который обеспечивает конвективный перенос тепла и сильное влияние примесного газовыделения на скорость горения [9–11]. В этом случае процесс растекания расплава под действием капиллярных сил ограничен размерами одной гранулы, т.к. искусственно изменена структура пористой среды. Такой прием обеспечивает высокую проницаемость исходной шихты, как в процессе горения, так и после ее остывания, что, в соответствии с представлениями ККМГ, должно уменьшить влияние выделяющихся примесных газов, в т.ч. паров воды, на скорость горения [2] .

Гранулирование составов проводилось следующим образом: порошковая смесь перемешивалась в течение 30 минут в смесителе типа «пьяная бочка», к полученной смеси добавляли 4-х процентный по массе раствор поливинилбутираля в этиловом спирте. Полученная после смешения жидкой и твердой фазы масса перемешивалась и протиралась через сито. Затем полученные гранулы окатывались на горизонтальной поверхности для придания им сферической формы и высушивались на воздухе. Для экспериментальных исследований использовалась фракция с размером гранул от 0,63 до 2 мм .





Горение образцов проводилось в оригинальной экспериментальной установке, которая позволяет сжигать смесь при продуве газовым потоком, измерять расход и давление газа в процессе горения, а также получать видеозаписи процесса горения [3] .

Инициирование процесса горения осуществлялось с верхнего торца засыпки с помощью электрического импульса, подаваемого на спираль. На основании покадровой обработки видеозаписей процесса горения определялась видимая скорость горения .

Данные по изменению линейных скоростей горения Ti+0.5C за счет потока инертного газа при различном содержании влаги в исходной смеси для порошковой и гранулированной смесей представлены на рис. 1. Из приведенных данных видно, что, если для порошковой смеси наличие или отсутствие влаги и продува газом оказывает сильное влияние на скорости горения (они меняются в несколько раз!), то для гранулированной – минимальное, изменение скоростей не превышает 28%! Также, согласно рентгенофазовому анализу, если в случае порошковой смеси фазовый состав продуктов реакции сильно отличался в зависимости от количества влаги в смеси и наличия продува инертным газом, то для гранулированной смеси фазовый состав продуктов синтеза был одинаковым вне зависимости от того, из «сухой» или «влажной» смеси они были сделаны и наличия или отсутствия продува аргоном .

Также были проведены эксперименты по исследованию влияния различных марок сажи (отличающихся своей способностью адсорбировать влагу) и титана на скорости горения (рис. 2) .

Рис. 1. Скорости горения порошковых и гранулированных смесей Ti+0.5C в зависимости от условий синтеза и количества влаги в исходной смеси .

Как видно из данных, приведенных на рис. 2, скорости горения порошковых смесей из разных марок сажи как без продува, так и при продуве аргоном различаются в несколько раз, в то время как скорости горения гранулированных смесей из этих же порошков оставались практически постоянными как без продува, так и при продуве аргоном. Таким образом, грануляция действительно позволяет нивелировать влияние различных марок сажи на скорость фронта горения, и тем самым, позволяет стабилизировать условия синтеза и состав получаемых продуктов!

Рис. 2. Скорости горения порошковых и гранулированных смесей Ti+0.5C в зависимости от применяемых марок компонентов, мм/с .

В работе [9] было проведено исследование закономерностей горения порошковых и гранулированных смесей Ni+Al (никель ПНЭ-1 и алюминий АСД-4) насыпной плотности в условиях спутного потока газа. Показано, что эквимолярная смесь этих порошков горит нестационарно, продув засыпки аргоном не приводит к изменению скорости и характера распространения фронта горения, который оставался нестационарным. Продув же азотом привел к увеличению средней скорости горения почти в два раза и изменению (увеличению) частоты колебаний. Такой характер горения нашел отражение во внешнем виде продуктов синтеза: полученный цилиндрический образец состоит из чередующихся светлых и темных полос .

Рис. 3. Внешний вид порошковой (а) и гранулированной (б) смесей Ni+Al послегорения .

Грануляция исходной смеси Ni+Al привела к кардинальному изменению режима горения – пульсации исчезли, горение распространяется в виде единого фронта. Такое принципиальное изменение режима горения, по-видимому, связано с тем, что для гранулированных смесей процесс растекания расплава под действием капиллярных сил был ограничен размерами одной гранулы. Эти же причины, скорее всего, обуславливают тот факт, что гранулы сохраняют свои размеры в процессе горения и не спекаются друг с другом (после синтеза гранулированная шихта рассыпается на отдельные гранулы) .

Значения скоростей горения порошковых и гранулированных смесей Ni+Al (никель ПНЭ-1 – алюминий АСД-4, никель ПНК-1 – алюминий АСД-4) по результатам работ [9, 10] показаны на рис. 4. Скорости горения порошковых смесей из разных марок никеля различаются в несколько раз, в то время как скорости горения гранулированных смесей из этих же порошков оказались практически одинаковыми .

Таким образом, грануляция действительно позволила нивелировать влияние различных марок никеля на скорость фронта горения, и тем самым, позволяет стабилизировать условия синтеза и фазовый состав получаемых продуктов!

Рис. 4. Влияние марки никеля на скорости горения (мм/с) порошковых и гранулированных смесей Ni+Al .

Обобщая полученные данные можно сделать вывод, что для порошковых СВС смесей, горящих по конвективно-кондуктивному механизму, грануляция позволяет стабилизировать скорость горения смесей, режимы распространения зоны реакции и состав продуктов синтеза. Эти результаты открывают новые направления исследований и новые широкие возможности для разработки и усовершенствования технологий получения материалов путем СВС .

Литература [1] А.Г. Мержанов, А.С. Мукасьян, Твердопламенное горение, Торус Пресс, Москва, 2007, стр. 336 .

[2] А.Г. Мержанов, Твердопламенное горение, Черноголовка, ИСМА, 2000, стр. 238 .

[3] Ю.С. Найбороденко, Н.Г. Касацкий, Г.В. Лавренчук и др. Горение конденсированных и гетерогенных систем, Матер.VI Всес. Симп. по горению и взрыву, Черноголовка, 1980, 74 – 77 .

[4] В.М. Шкиро, И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов, Порошковая металлургия, 3, (1979) 6-9 .

[5] Б.С. Сеплярский, С.Г. Вадченко, ДАН, 399, 1, (2004) 72-76 .

[6] Б.С. Сеплярский, С.Г. Вадченко, С.В. Костин, Г.Б. Брауэр, ФГВ, 45, 1, (2009) 30-37 .

[7] Б.С. Сеплярский, С.Г. Вадченко, Г.Б. Брауэр, С.В. Костин, Хим. Физ. и Мезоск., 10, 2, (2008) 135-145 .

[8] Б.С. Сеплярский, ДАН, 396, 5, (2004) 640-643.




Похожие работы:

«По вопросам продаж и поддержки обращайтесь: Нижний Новгород (831)429-08-12 Архангельск (8182)63-90-72 Новокузнецк (3843)20-46-81 Астана +7(7172)727-132 Новосибирск (383)227-86-73 Белгород (4722)40-23-64 Орел (4862)44-53-42 Брянск (4832)59-03-52 Оренбург (3532)37-68-04 Владивосток (423)249-28-31 Пенза (8412)22-31-...»

«Первичная обработка радиолокационных сигналов на промежуточной частоте А.К. Бернюков1, В.В. Костров2, Т.Г. Кострова3 Владимирский государственный университет им. А.Г и Н.Г. Столетовых 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87 Муромский институт (филиал) Владимирского государственного ун...»

«ГОСУДАРСТВЕННЫ Й КОМ ИТЕТ СССР П О С ТАН ДА РТА М Н Л О "ВСЕС ОЮ ЗНЫ Й Н АУЧ Н О -И С С ЛЕД О В А ТЕЛ Ь С КИ Й ИНСТИТУТ Ф ИЗИКО-ТЕХН ИЧЕСКИХ И РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМ ЕРЕНИЙ" (Н П О "В Н И И Ф ТР И ") МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ГО С УДАР...»

«Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО "Уральский государственный лесотехнический университет" Институт экономики и управления Кафедра высшей математики РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИС...»

«Фамилия, имя, отчество Класс_ Образовательная организация_ Название предмета_ Номер аудитории_ Дата проведения олимпиады_ ВСЕРОССИЙСКАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ ОБЩЕСТВОЗНАНИЕ Муниципальный этап 11 КЛАС...»

«РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ печи-каменки Кубань-20Л Кубань-20ЛК Кубань-20ЛУ Кубань-20Л Панорама КУБАНЬ Подробное изучение настоящей инструкции до монтажа изделия является ОБЯЗАТЕЛЬНЫМ! Знать, предвосхищать и удовлетворять пот...»

«РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Roomba® 800 серии Робот-пылесос для сухой уборки пола Добро пожаловать! RU Уважаемый владелец робота iRobot® Roomba®! Поздравляю Вас с покупкой робота-пылесоса iRobot Roomba. Теперь Вам, как и миллионам других владельц...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОСТР СТАНДАРТ МЭК 62279— РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Железные дороги СИСТЕМЫ СВЯЗИ, СИГНАЛИЗАЦИИ И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ. ПРОГРАММ...»

«JEANSELIT DREAM JEANSELIT CELEBRATION Революционные, автоматически регулируемые гладильные машины с профессиональным утюгом, парогенератором и тремя функциями, встроенными в поверхность стола. Три функции включают в себя вакуум, наддув (воздушная подушка) и подогрев поверхности стола. Все эти перечисленные инструменты...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.