Влияние содержания никеля и механической активации на горение в системе 5Ti + 3Si + хNi

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В системе 5Ti + 3Si + хNi методами самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и механосинтеза синтезированы интерметаллидные сплавы. Проведено исследование влияния содержания никеля на морфологию, размер и выход композитных частиц после механической активации (МА) смесей. Изучены зависимости максимальных температур и скоростей горения, фазового состава, морфологии и удлинения образцов продуктов синтеза от содержания никеля для исходных и МА-смесей. В условиях экспериментов, проводившихся в данной работе, процесс горения удалось реализовать, и при этом образцы сгорали полностью при содержании никеля от 10 до 60 мас. % в системе 5Ti + 3Si + хNi. После МА образцы из смеси 5Ti + 3Si сгорели до конца, а в процессе активации смеси 5Ti + 3Si + 40% Ni произошел механохимический синтез. Установлено, что с увеличением содержания никеля температура горения убывает, а скорость горения ведет себя немонотонно. Размер композитных частиц возрастает и уменьшается выход смеcи после механической активации. Последняя практически не повлияла на максимальные температуры горения смесей 5Ti + 3Si + хNi. Зафиксировано многократное (от 0.7 до 2.9 см/с) увеличение скорости горения образцов из МА-смесей с возрастанием содержания Ni от 20 до 30 мас. %. Показано, что возрастание содержания никеля приводит к увеличению содержания тройных фаз и количества расплава в продуктах синтеза смесей 5Ti + 3Si + хNi.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Кочетов

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: kolyan_kochetov@mail.ru
Россия, Черноголовка

И. Д. Ковалев

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: kolyan_kochetov@mail.ru
Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Тихонов А.С., Герасимов А.П., Прохорова И.И. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении. М.: Машиностроение, 1981.
  2. Гюнтер В.Э., Котенко В.В., Миргазизов М.З. и др. Сплавы с памятью формы в медицине. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1986.
  3. Гюнтер В.Э., Итин В.И., Монасевич Л.А. и др. Эффекты памяти форм и их применение в медицине. Новосибирск: Наука, 1992.
  4. Сычев А.Е., Вадченко С.Г., Щукин А.С. и др. // Хим. физика. 2022. Т.41. № 1. С. 69; https://doi.org/10.31857/S0207401X22010150
  5. Вадченко С.Г., Алымов М.И. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 22; https://doi.org/10.31857/S0207401X2203013X
  6. Итин В.И., Монасевич Т.В., Братчиков А.Д. // Физика горения и взрыва. 1997. Т. 33. № 5. С. 48.
  7. Итин В.И., Найороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Томск: Из-во Томского ун-та, 1989.
  8. Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 9. С. 39; https://doi.org/10.31857/S0207401X20090058
  9. Корчагин М.А., Григорьева Т.Ф., Бохонов Б.Б. и др. // Физика горения и взрыва. 2003. Т. 39. № 1. С. 51.
  10. Корчагин М.А., Григорьева Т.Ф., Бохонов Б.Б. и др. // Физика горения и взрыва. 2003. Т. 39. № 1. С. 60.
  11. Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С., Щукин А.С. // Физика горения и взрыва. 2019. Т. 55. № 3. С.63; https://doi.org/10.15372/FGV20190308
  12. Kasraee К., Yousefpoura M., Tayebifard S.A. // Mater. Chem. Phys. 2019. V. 222. P. 286; https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2018.10.024
  13. Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. // ЖФХ. 2018. Т. 92. № 1. С. 56; https://doi.org/10.7868/S0044453718010119
  14. Кочетов Н.А., Студеникин И.А. // Хим. физика. 2018. Т. 37. № 1. С. 43; https://doi.org/10.7868/S0207401X18010089
  15. Jiao Y., Huang L., Wang S. et al. // J. Alloy. Comp. 2017. V. 704. P. 269; https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.02.044
  16. Wang H.Y., Zha M., Lü S.J. et al. // Solid State Sci. 2010. V. 12 P. 1347; https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2010.05.006
  17. Yeh C., Hwang P., Chen Y. // J. Alloy. Comp. 2017. V. 714. P. 567; https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.04.283
  18. Wang H.Y., Lü S.J., Xiao W. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2013. V. 96. P. 950. https://doi.org/10.1111/jace.12079
  19. Kasraee K., Tayebifard A., Salahi E. // Adv. Powder Technol. 2014. V. 25. P. 885; https://doi.org/10.1016/j.apt.2014.01.008
  20. Zha M., Wang H.Y., Li S.T., et al. // Mater. Chem. Phys. 2009. V. 114. P. 709. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2008.10.024
  21. Beattie H.J., Ver Snyder F.L., Jr. // Nature. 1956. V. 178. P. 20.
  22. Beattie H.J., Hagel W.C., Jr. // Trans. Met. Soc. AIME. 1957. V. 209. P. 911.
  23. Gladyshevskii E.I. // Sov. Powder Metall. Met. Ceram. 1962. V. 1. P. 262.
  24. Bardos D.I., Gupta K.P., Beck P.A. // Trans. Met. Soc. AIME. 1961. V. 221. P. 1087.
  25. Steinmets J., Albrecht J.-M., Malaman B. // C.R. Hebd. Seánces Acad. Sci., Ser. C, Sci. Chem. 1974. V. 279C. P. 1119.
  26. Jeitschko W., Jordan A.G., Beck P.A. //Trans. Met. Soc. AIME. 1969. V. 245. P. 335.
  27. Shoemaker C.B., Shoemaker D.P. // Acta Crystallogr. 1965. V. 18. P. 900.
  28. Кочетов Н.А. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 7. С. 39; https://doi.org/10.31857/S0207401X2207007X
  29. Kochetov N.A., Sytschev A.E. // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 257. P. 123727; https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.123727
  30. Weitzer F., Naka M., Krendelsberger N. et al. // Z. Anorg. Allg. Chem. 2010. V. 636. № 6. P. 982; https://doi.org/10.1002/zaac.201000017
  31. Сеплярский Б.С. // Докл. РАН. 2004. T. 396. № 5. C. 640.
  32. Seplyarskii B.S., Kochetkov R.A., Lisina T.G. et al. // Combustion and Flame. 2022. V. 236. 111811; https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2021.111811
  33. Vadchenko S.G. // Intern. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2016. V. 25. № 4. P. 210; https://doi.org/10.3103/S1061386216040105
  34. Vadchenko. S.G. // Ibid. 2015. V. 24. № 2. P. 90; https://doi.org/10.3103/S1061386215020107
  35. Kamynina O.K., Rogachev A.S., Sytschev A.E. et al. // Ibid. 2004. V. 13. № 3. P.193.
  36. Камынина О.К., Рогачев А.С., Умаров Л.М. // Физика горения и взрыва. 2003. Т. 39. № 5. С. 69.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Результаты рентгенофазового анализа: а – активированных смесей 5Ti + 3Si + xNi (x = 0, 10, 30 мас. %); б – продуктов механосинтеза смеси 5Ti + 3Si + + 40%Ni. Цифрами обозначены рефлексы фаз: 1 – Ti, 2 – Si, 3 – TiH1.5, 4 – Ni, 5 – Ni3Ti3O, 6 – TiNiSi, 7 – Ti5Si3.

Скачать (139KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фотографии частиц исходной смеси 5Ti + 3Si (a); частиц активированной смеси 5Ti + 3Si (б); композитных частиц, образовавшихся в процессе МА-смеси 5Ti + 3Si + 10%Ni (в), частиц продуктов механосинтеза смеси 5Ti + 3Si + 40%Ni (г).

Скачать (583KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость среднего размера частиц (а), выхода активированной смеси 5Ti + 3Si + xNi (б) от содержания никеля.

Скачать (76KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Экспериментально измеренные зависимости максимальной температуры (а), скорости горения (б) от процентного содержания никеля в исходной (, штрих-пунктирная линия) и активированной (■, сплошная линия) смесях 5Ti + 3Si + xNi.

Скачать (95KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Результаты рентгенофазового анализа продуктов синтеза исходной (а) и активированной (б) смесей 5Ti + 3Si + + xNi с различным содержанием никеля. Цифрами обозначены рефлексы фаз: 1 – Ti5Si3, 2 – TiNiSi , 3 –Ti2Ni3Si, 4 – Ni, 5 – Si, 6 – Ti, 7 – Ni16Ti6Si7, 8 – Ni3Ti3O.

Скачать (312KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Фотография образцов продуктов горения исходной (а) и активированной (б) смесей 5Ti + 3Si + xNi с различным содержанием никеля: 1 – 0, 2 – 10, 3 – 20, 4 – 30, 5 – 40, 6 – 50, 7 – 60, 8 – 70 мас. %.

Скачать (295KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость относительного удлинения образцов продуктов синтеза исходной смеси 5Ti + 3Si + + xNi (○, щтрих-пунктирная линия), МА-смеси 5Ti + +3Si + xNi (■, сплошная линия) от содержания никеля.

Скачать (60KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024