Влияние оксида циркония на теплофизические параметры процесса СВС в системе Ni-Al
Зависимость теплофизических параметров процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, скорости и температуры от массовой доли инертной добавки оксида циркония в системе Ni-Al. Анализ условий и возможностей применения данного метода.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.07.2018 |
| Размер файла | 48,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Влияние оксида циркония на теплофизические параметры процесса СВС в системе Ni-Al
Метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), открытый в 1967 г. в Институте химической физики Академии наук СССР под руководством академика А.Г. Мержанова [1], позволяет в режиме безгазового горения получать практически любые композиционные соединения, в том числе и с тугоплавкими металлами. Такая технологи СВС разработана в Китае и России, которая обеспечивает технологическую возможность регулирования фазового состава, размера зерна и пористости в ходе прямого СВС - спекания композитов типа интерметаллидов [2-3]. Уникальность метода СВС заключается в простоте его практической реализации, не требующей дорогостоящего энергоемкого плавильного оборудования. Таким образом, материалы на основе никелида алюминия, полученные методом СВС, являются актуальными для современного производства.
Для регистрации температуры и скорости фронта горения был использован быстродействующий программно-аппаратный комплекс визуализации тепловых полей волны горения СВС, который был реализован с помощью телевизионной измерительной системы наносекундного разрешения, цифровой канал обработки сигнала, включающий в себя коррекцию шумов фотоприемника и калибровку яркости по вольфрамовому эталону ТРУ - 1100. Для определения температуры волны горения СВС применялись методы яркостной и спектрально-яркостной пирометрии, основное отличие которой состоит в том, что за счет применения встроенной самокалибровки она становится нечувствительной к изменению излучательной способности нагретых частиц порошка в ходе реакции СВС. Скорость волны горения определялась время - пролетным методом и методами тепловизионной хроноскопии наносекундного разрешения с помощью стрик-камеры «ВидеоСпринт - Nano Gate». Этот прибор позволяет проводить измерения времяпролетным методом интегральных и локальных скоростей, оценивать интегральное температурное распределение в двух точках, измерять температуру фронта горения с коррекцией на коэффициент перекрытия, определять среднюю скорость распространения волны горения СВС смеси дисперсных материалов, а так же измерять температурную динамику реакции высокоэнергетических смесей.
В работе рассматривается зависимость влияния инертной добавки ZrO2 на теплофизические параметры процесса СВС и структуру полученных образцов. Эксперименты проводили с шихтой, полученной из смеси алюминия массовой доли 31,5% и никеля 68,5% при атмосферном давлении в кварцевой трубке и диаметром 16 мм. Для спекания были взяты порошки никеля марки ПНК-УТ1 дисперсностью от 2 до 15 мкм и алюминия марки ПА-4 со средним размером 50 мкм. В порошковую смесь с кажущейся плотностью 2,5 г/см3 добавлялась инертная добавка ZrO2 с изменением градации до 30% с шагом 5%. В результате проведения экспериментов было синтезировано 7 образцов спеков. Результаты расчёта состава шихты образцов приведены в таблице.
высокотемпературный синтез инертный цирконий
Стехиометрия изготовленных образцов
|
Номер образца |
Массовая доля Ni, (%) |
Массовая доля Al, (%) |
Массовая доля инерта ZrO2, (%) |
|
|
1 |
69 |
31 |
0 |
|
|
2 |
65,5 |
29,5 |
5 |
|
|
3 |
62,1 |
27,9 |
10 |
|
|
4 |
58,6 |
26,4 |
15 |
|
|
5 |
55,2 |
24,8 |
20 |
|
|
6 |
51,7 |
23,3 |
25 |
|
|
7 |
48,3 |
21,7 |
30 |
Для исследования микроструктуры фронта горения СВС и измерения теплофизических параметров был использован диагностический комплекс, описанный в работах [4-6], позволяющий определять адиабатическую температуру и скорость фронта горения.
Установлена зависимость изменения скорости фронта горения и температуры от массовой доли инертной добавки ZrO2. Зависимость положения фронта реакции от времени позволила получить выборку средних температур в волне горения на разных участках образцов. Уменьшение средних значений температур связано с увеличением инертной добавки оксида циркония, а также отличающимся условиями выделения и распределения тепла на участках разных образцов.
При изменении состава шихты с добавлением инертной добавки ZrO2 скорость фронта волны СВС в системе NI-Al уменьшается пропорционально уменьшению температуры.
Зависимость теплофизических характеристик процесса СВС от массовой доли инертной добавки ZrO2 в системе Ni-Al
Следует отметить, что температура и скорость волны горения СВС по-разному чувствительны к инертной добавке. Так, например, из рисунка 1а и 1б видно, что линейная зависимость температуры резко изменяется в интервале массовой доли инертной добавки от 0 до 15%, а у скорости этот интервал лежит в пределах от 0 до 15% и от 20 до 25%. Следовательно, имеется два различающихся критических значения состава шихты, соответствующих изменению механизмов переноса тепла и диффузии вещества в волне горения.
Выводы:
1. Обнаружена зависимость скорости и температуры волны горения СВС от массовой доли инертной добавки оксида циркония, которая говорит об их уменьшении с ростом добавления инерта.
2. Следует прогнозировать, что существует нижний предел плотности шихты, при разбавлении инертом, когда горение станет неустойчивым и синтез прекратится при некотором критическом значении деформации и уплотнении структуры порошка.
Литература
1. Мержанов А.Г. Твердопламенное горение. Черноголовка: ИСМАН, 2000. 224 с.
2. Евсеев Ф.А., Алиев А.Э., Богданова Е.В., Санников Д.В. Исследование кинетики фазовых и структурных превращений сплава на основе никелида титана, полученного методом СВ-синтеза // Современные научные исследования и инновации, 2016. №10 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://web.snauka.ru/issues/2016/10/72917/ (дата обращения: 09.11.2016).
3. Богданова Е.В., Гуляев П.Ю., Евсеев Ф.А., Имамов Р.Р., Милюкова И.В. Структурно-фазовые изменения продуктов СВС в системе Ni-Al при различной степени уплотнения исходной шихты // Современные научные исследования и инновации, 2016. №6 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://web.snauka.ru/issues/2016/06/68821 (дата обращения: 15.11.2016).
4. Гуляев П.Ю., Долматов А.В. Физические принципы диагностики в технологиях плазменного напыления // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2009. Т. 11. №5-2. С. 382-385. 5. Бороненко М.П., Гуляев И.П. Гуляев П.Ю. и др. Измерение скорости и температуры частиц в потоке низкотемпературной плазмы // Известия высших учебных заведений. Физика, 2014. Т. 57. №3-2. С. 73-77.
6. Богданова Е.В., Бороненко М.П., Евсеев Ф.А., Юрукин П.А. Зависимость температуры и скорости горения волны СВ-синтеза от плотности шихты // Современная техника и технологии, 2016. №5. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://technology.snauka.ru/2016/05/9935/ (дата обращения: 01.06.2016).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Распространение волны твердопламенного горения в процессе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Химический фазовый состав продуктов СВС, их вторичная технологическая переработка. Характеристика реакторов, используемых для синтеза.
реферат [39,7 K], добавлен 12.12.2011Влияние температуры и избытка пара в парогазовой смеси на равновесие реакции конверсии оксида углерода водяным паром. Кинетические расчёты и теоретическая оптимизация процесса конверсии. Конструкция и расчет конвертора оксида углерода радиального типа.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 28.10.2014Знакомство с основными особенностями влияния предварительной механической активации на процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Общая характеристика распространенных методов механической активации, рассмотрение сфер использования.
презентация [837,6 K], добавлен 29.02.2016Отличие условий синтеза метанола от условий синтеза высших спиртов. Стадии процесса и их тепловой эффект. Влияние вида катализатора на параметры, скорость и глубину процесса. Синтез метанола на цинк-хромовом катализаторе. Схемы синтеза метанола.
реферат [748,6 K], добавлен 15.06.2010Синтез и морфология плёнок пористого оксида алюминия. Применение пористого оксида алюминия в качестве темплат для синтеза нанонитей или нанотрубок с контролируемым диаметром и геометрической анизотропией. Управляемые матричные автоэмиссионные катоды.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 14.12.2014Структура и свойства оксида графита. Получение графена из графита, расширенного графита, интеркалированных соединений графита, разворачиванием нанотрубок. Получение графена восстановлением оксида графита. Применение метода Хаммерса и метода Броди.
курсовая работа [922,0 K], добавлен 28.05.2015Расчет одной из стадий процесса производства азотной кислоты - окисление оксида азота. Составление материального баланса для контактного аппарата, котла-утилизатора и окислителя. Определение температуры газа на выходе из окислителя, вычисление его объема.
курсовая работа [306,1 K], добавлен 20.10.2011Реакция процесса конверсии оксида углерода водяным паром. Температурный режим на каждой стадии конверсии. Свойства применяемых катализаторов. Схемы установки конверсии. Реакторы идеального вытеснения. Изменение температуры в адиабатическом реакторе.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 17.10.2012Окись этилена как крупнейший по масштабу производства продукт нефтехимического синтеза. Термодинамический анализ вероятности протекания процесса, сведения о механизме и кинетике протекающих реакций. Анализ промышленных технологий синтеза оксида этилена.
контрольная работа [510,5 K], добавлен 07.06.2014Изучение химических и физических свойств оксидов свинца, их применение, способы синтеза. Нахождение самого рационального способа получения оксида свинца, являющегося одним из наиболее востребованных соединений, используемых в повседневной жизни.
реферат [27,5 K], добавлен 30.05.2016Методы синтеза нанокристаллических оксидов. Определение критической концентрации мицеллообразования поверхностно–активных веществ различными методами. Методика измерения спектров излучения. Измерение размеров частиц нанокристаллического оксида цинка.
дипломная работа [800,8 K], добавлен 10.02.2009Сущность процесса, особенности и стадии оксосинтеза, его катализаторы. Различные реакции с участием оксида углерода. Уравнение гидроформилирования. Механизм гидрокарбалкоксилирования ацетилена. Процессы карбонилирования метанола до уксусной кислоты.
реферат [73,4 K], добавлен 28.01.2009Изучение основных закономерностей процесса окисления (старения) полимеров. Влияние валентности металла оксида на изменения эффективности фенольного антиоксиданта ирганокса и аминного антиоксиданта неозона. Процесс окисления ингибированного полиэтилена.
дипломная работа [424,1 K], добавлен 21.04.2013Литиевые источники тока как новые, нетрадиционные химические источники тока. Актуальность, цель, научная новизна исследования процесса формования электродов. Практическая ценность непрерывного формования ленточных электродов, практические рекомендации.
автореферат [25,0 K], добавлен 14.10.2009Как распространены оксидные соединения в природе. Какие оксиды образуют природные минералы. Химические свойства диоксида углерода, углекислого газа, карбона (II) оксида, красного, магнитного и бурого железняков, оксида хрома (III), оксида кальция.
презентация [1,7 M], добавлен 19.02.2017Окись этилена - один из наиболее крупнотоннажных продуктов органического синтеза. Физические и химические свойства вещества. Строение молекулы. Производство оксида этилена: синтез через этиленхлоргидрин, окисление этилена. Применение оксида этилена.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 24.06.2008Сущность технологического процесса промышленного синтеза аммиака на установке 600 т/сутки. Анализ зависимости выхода аммиака от температуры, давления и времени контактирования газовой смеси. Оптимизация химико-технологического процесса синтеза аммиака.
курсовая работа [963,0 K], добавлен 24.10.2011Сущность процесса плазмохимического синтеза. Кристаллическая структура Mo2C. Сравнение спектральных характеристик отожженного и неотожженного образцов исследуемых нанокристаллических объектов. Результаты качественного фазового анализа рентгенограмм.
курсовая работа [892,5 K], добавлен 05.10.2012Технологическая схема процесса. Составление материального баланса потоков в аппаратах. Вход в контактный аппарат, котел-утилизатор и окислитель. Порядок определения температуры газа на выходе из окислителя. Определение концентраций и объема компонентов.
курсовая работа [134,8 K], добавлен 11.11.2013Реактор идеального вытеснения. Реактор полного смешения. Изменение скорости окисления SO. Расчет изменения температуры через адиабатический коэффициент. Вычисление равновесных концентраций веществ, константы равновесия. Вычисление парциальных давлений.
курсовая работа [278,9 K], добавлен 20.11.2012
