Влияние механической активации и примесного газовыделения на макрокинетику горения и структуру продуктов в системе Ti–C–B для прессованных компактов и гранулированных смесей

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Проведено исследование влияния механической активации системы 100 −x(Ti+C)+x(Ti+2B) на закономерности горения образцов с различной макроструктурой: прессованных компактов с относительной плотностью 0.53–0.6 и гранул насыпной плотности размером 0.6–1.6 мм. Установлено, что механическая активация порошков приводит к постепенному снижению скорости горения прессованных образцов по мере увеличения содержания Ti+2B в смесях – нисходящая зависимость, в то время как увеличение содержание Ti+2B в компактах из неактивированных порошков приводит к увеличению скорости горения – восходящая зависимость. Полученные результаты противоречат теоретическим представлениям о влиянии механической активации на процесс горения, в соответствии с которыми скорость горения должна возрастать. Одним из важных факторов, влияющих на изменение скоростей горения, является примесное газовыделение. Впервые экспериментально определено влияние механической активации на закономерности горения гранулированных смесей. Установлено, что скорости горения гранулированных смесей выше, чем порошковых, для всех исследованных составов. Показано, что скорость горения гранулированных смесей из активированного порошка в среднем в 3 раза выше по сравнению с гранулами из неактивированного порошка. При этом зависимость скорости горения от массового содержания Ti+2B имеет локальный минимум, который, вероятно, связан с особенностями процесса механической активации.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. С. Васильев

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: d.s.vasilyev@mail.ru
Россия, Черноголовка

Б. С. Сеплярский

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

Email: seplb1@mail.ru
Россия, Черноголовка

Н. А. Кочетов

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

Email: d.s.vasilyev@mail.ru
Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Мержанов А.Г., Мукасьян А.С. Твердопламенное горение. М.: Торус Пресс, 2007.
  2. Levashov E.A., Mukasyan A.S., Rogachev A.S. et al // Intern. Mater. Rev. 2017. V.62. № 4. P. 203. https://doi.org/10.1080/09506608.2016.1243291
  3. Nersisyan H.H., Lee J.H., Ding J.R. et al. // Prog. Energy Combust. Sci. 2017. V. 63. P. 79. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2017.07.002
  4. Morsi K. J. Mater. Sci. 2012. V. 47. № 1. P. 68. https://doi.org/10.1007/s13632-013-0071-y
  5. Levashov E.A., Kosayanin V.I., Krukova, L.M. et al. // Surf. Coat. Technol. 1997. V. 92. № 1–2. P. 34. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(96)03083-6
  6. Yang F., Qin Q., Shi T. et al. // Ceram. Intern. 2019. V. 45. № 4. P. 4243. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.11.096
  7. Vallauri D., Adrian I.A., Chrysanthou A. // J. Eur. Ceram. 2008. V. 28. №. 8. P. 1697. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2007.11.011
  8. Zhang Y., Wang B., Dong B. et al. // Tribol. Lett. 2023. V. 71. № 84. https://doi.org/10.1007/s11249-023-01756-x
  9. Pugacheva N., Kryuchkov D., Bykova T. et al // Materials. 2023. V. 16. № 8. P. 3204. https://doi.org/10.3390/ma16083204
  10. Ziemnicka-Sylwester M. // Materials. 2013. V. 6. № 5. P. 1903. https://doi.org/10.3390/ma6051903
  11. Yang Y.F., Wang H.Y., Liang Y.H. et al. // Mater. Sci. Eng. A. 2007. V. 445–446. № 15. P. 398. https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.09.062
  12. Rubtsov N.M., Seplyarskii B.S., Alymov M.I. Ignition and Wave Processes in Combustion of Solids. Cham: Springer, 2017.
  13. Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 1. С. 42. https://doi.org/10.31857/S0207401X22010071
  14. Nikogosov V.N., Nersesyan G.A., Sherbakov V.A. et al. // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 1999. V. 8. № 3. P. 321.
  15. Беляев А.А., Ермолаев Б.С. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 8. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0207401X23080034
  16. Сеплярский Б.С., Абзалов Н.И., Кочетков Р.А. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 3. С. 23. https://doi.org/10.31857/S0207401X21030109
  17. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г. // Физика горения и взрыва. 2019. Т. 55. № 3. С.57. https://doi.org/10.15372/FGV20190307
  18. Рогачев А.С. // Успехи химии. 2019. Т. 88. № 9. С. 875. https://doi.org/10.1070/RCR4884
  19. Корчагин М.А. // Физика горения и взрыва. 2015. Т. 55. № 5. С. 77. https://doi.org/10.15372/FGV20150509
  20. Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. // Хим. физика. 2020. Т. 39. №. 9. С. 39. https://doi.org/10.31857/S0207401X20090058
  21. Matveev A., Promakhov V., Nikitin P. et al. // Materials. 2022. V. 15. №. 7. P. 2668. https://doi.org/10.3390/ma15072668
  22. Корчагин М.А., Гаврилов А.И., Зарко В.Е. и др. // Физика горения и взрыва. 2017. Т. 53. № 6. С. 58. https://doi.org/10.15372/FGV20170607
  23. Кочетов Н.А. // Физика горения и взрыва. 2022. Т. 58. № 2. С. 49. https://doi.org/10.15372/FGV20220205
  24. 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
  25. Maglia F., Anselmi-Tamburini U., Deidda C. et al. // J. Mater. Sci. 2004. V. 39. P. 5227. https://doi.org/10.1023/b:jmsc.0000039215.28545.2f
  26. Bogatov Y.V., Shcherbakov V.A. // Russ. J. Non-Ferr. 2021. V. 62. P. 248. https://doi.org/10.3103/S1061386223030032
  27. Кочетов Н.А., Вадченко C.Г. // ФГВ. 2015. Т. 51. № 4. С. 77. https://doi.org/10.15372/FGV20150410
  28. Kochetov N.A., Sytschev A.E. // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 257. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.123727
  29. Aldushin A.P., Martemyanova T.M., Merzhanov A.G. et al. // Combust. Explos. Shock Waves. 1972. V. 8. № 2. P. 159. https://doi.org/10.1007/BF00740444
  30. Сеплярский Б.С. // Докл. АН. 2004. Т. 396. № 5. С. 640. https://doi.org/10.1023/B:DOPC.0000033505.34075.0a
  31. Seplyarskii B.S., Kochetkov R.A. // Intern. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2017. V. 26. № 2. P. 134. https://doi.org/10.3103/S106138621702011X
  32. Vorotilo S., Kiryukhantsev-Korneev V., Seplyarskii B.S. et al. // Crystals. 2020. V. 10. № 5. P. 412. https://doi.org/10.3390/cryst10050412
  33. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г. и др. // Физика горения и взрыва. 2021. Т. 57. № 1. С. 65. https://doi.org/10.15372/FGV20210107
  34. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г. и др. // Физика горения и взрыва. 2021. V. 57. № 3. P. 88. https://doi.org/10.15372/FGV20210308

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 – баллон с аргоном, 2 – датчики расхода аргона, 3 – датчики давления газа, 4 – переключатель газа (I – азот, II – аргон, III – подача перекрыта), 5 – вольфрамовая спираль, 6 – шихта, 7 – подложка, 8 – цифровая видеокамера, 9 – персональный компьютер для записи данных с датчиков и видеокамеры.

Скачать (29KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость скорости горения прессованных компактов от массового содержания Ti+2B до (1) и после МА (2).

Скачать (13KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Типичные рентгенограммы продуктов горения: 1 – (Ti+C), 2 – 20(Ti+2B), 3 – 40(Ti+2B), 4 – 60(Ti+2B), 5 – 80(Ti+2B), 6 – (Ti+2B).

Скачать (20KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изображения СЭМ исходного порошка титана (а) и МА-смеси состава 60(Ti+2B) (б, в).

Скачать (96KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Рентгенограммы продуктов состава (Ti+2B) после МА в течение 5 мин (1) продукта горения прессованного образца (Ti+2B) из неактивированной шихты (2), продукта горения гранулированного образца (Ti+2B) из неактивированной шихты (3).

Скачать (16KB)
Метаданные
7. Рис. 6. а – Продукты горения прессованных компактов из исходных смесей: 1 – (Ti+C), 2 – 20(Ti+2B), 3 – 40(Ti+2B), 4 – 60(Ti+2B), 5 – 80(Ti+2B), 6 –(Ti+2B); б – продукты горения прессованных компактов из МА-смесей: 1 – (Ti+C), 2 – 20(Ti+2B), 3 – 40(Ti+2B), 4 – 60(Ti+2B), 5 – 80(Ti+2B).

Скачать (30KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость скорости горения гранулированных смесей от массового содержания Ti+2B до (1) и после МА (2).

Скачать (15KB)
Метаданные
9. Рис. 8. а – Продукты горения гранулированных образцов из неактивированных смесей: 1 – (Ti+C), 2 – 20(Ti+2B), 3 – 40(Ti+2B), 4 – 60(Ti+2B), 5 – 80(Ti+2B), 6 – (Ti+2B); б – из активированных смесей: 1 – (Ti+C), 2 – 20(Ti+2B), 3 – 40(Ti+2B), 4 – 60(Ti+2B), 5 – 80(Ti+2B), 6 – 90(Ti+2B)

Скачать (49KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024