Модель ударно-нагруженного реагирующего порошкового тела со структурой

• Автор: Дмитриева, Мария Александровна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 281 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ СИНТЕЗА МАТЕРИАЛОВ МЕТОДАМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ГОРЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ СМЕСЕЙ
1.1 Синтез материалов в волне горения
1.2 Исследования процессов фильтрационного горения
1.3 Нетепловая активация реагирующих компонентов
1.4 Ударное нагружение реагирующих порошковых смесей
1.5 Компактирование порошковых тел
1.6 Моделирование процессов ударной модификации порошкового тела
1.7 Процессы структурообразования при ударном нагружении материалов
1.8 Эффективные свойства структурно-неоднородных
материалов
1.9 Моделирование процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
1.10 Модель реагирующей порошковой среды
1.11 Наноструктурные материалы и способы их получения
1.11 Заключение по главе
2 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
2.1 Основные допущения и подходы физической модели реагирующей порошковой смеси
2.2'Концепция моделирования физико-химических процессов
2.3 Модификация порошковой среды в процессе интенсивного динамического нагружения
2.3.1 Моделирование динамического нагружения
гетерогенного порошкового компакта

2.4 Критерий инициирования «турбулентного» режима динамического уплотнения
2.5 Структурная макромеханика разрушения. Дискретные особенности динамики разрушения твердых тел
2.5.1 Динамическая механика разрушения
2.5.2 Временная зависимость прочности хрупких материалов
2.5.3 Определение уровня мгновенной повреждаемости
2.6 Модель реакционной ячейки макрокинетики химических превращений
2.7 Тепловой баланс реагирующей гетерогенной среды
2.8 Структурно-временные характеристики фазовых переходов в условиях ударного нагружения
2.9 Моделирование тепловых процессов
2.10 Моделирование фильтрационных процессов
3 АЛГОРИТМ И СХЕМА РАСЧЕТА
3.1 Моделирование исходной структуры реагирующего порошкового тела
3.2 Схема расчета
3.3 Термодинамика процесса ударного сжатия порошковой смеси
3.4 Оценка возможности сверхбыстрых превращений
3.5 Макрокинетика химических превращений
3.6 Схема решения краевой задачи теплопроводности
3.6 Проверка адекватности решения краевой задачи теплопереноса..
3.7 Оценка сходимости
3.8 Сравнение результатов вычислительных экспериментов по моделированию процессов ударного синтеза ПС с
экспериментальными данными
3.9 условия применимости закона Дарси
3.10 Заключение по главе

4 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
4.1 Объект исследования
4.2 Моделирование процессов СВС
4.3 Исследование определяющих факторов физико-химического поведения реагирующих систем типа Zr-B
4.3.1 Учет возможности газификации бора
4.3.2 Нестационарное горение
4.3.3 Ударный синтез в системе 2г-В
4.4 Определение согласующих параметров модели
4.5 Исследование сверхбыстрых физикохимических процессов на фронте ударного импульса
4.5.1 Оценка размера зоны нестационарного динамического уплотнения реагирующей порошковой смеси. Комплексный критерий нестационарности
4.5.2. Неоднородность пластического деформирования частиц. Возможность формирования наноструктур в улыпрадисперсных смесях
4.5.3 Учет кинетики повреждаемости материала компонентов порошковой смеси
4.5.4 Учет инкубационных времен фазовых переходов
4.5.5 Полидисперсность
4.5.6 Определяющие факторы сверхбыстрых
физикохимических превращений
4.5.7 Прогноз физико-химических процессов в стохастических порошковых смесях
4.6 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

обеспечила высокое тепловыделение и, как следствие, протекание реакций в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Аналогичные результаты для реагирующей порошковой системы П-С получены в [167]. Для объяснения эти результатов предполагается, что в результате механообработки происходила смена макроскопического механизма взаимодействия реагирующих компонентов, а основной вклад в изменение кинетики взаимодействия вносит дислокационная структура, которая сформировалась в процессе механической обработки смеси. Экспериментально показана линейная зависимость между удельной поверхностью субзерен и изменением энергии активации. При обработке порошковой смеси в шаровых мельницах механическая активация приводит к образованию «слоистых композитов» [21], в которых происходит как измельчение реагентов до ультрадисперсных размеров (хотя бы в одном измерении), так и многократное увеличение площади их контакта (от Ю^-ИО"7 полной поверхности частиц в порошковых смесях практически до 1). При этом уменьшается и масштаб гетерогенности реагирующей смеси.
Как показано в работе [168], с помощью подбора продолжительности и режимов предварительной механической активации порошковых смесей низкокалорийных составов (типа №-А1) можно перевести синтез в твердофазный режим горения и, благодаря этому, получать интерметаллиды с ультрадис-персным размером зерна. Для высококалорийных реагирующих составов (типа П-В) механическая активация также перспективна, повышая предел устойчивого горения без подогрева смеси и уменьшая размер зерна продукта реакции [168]. Подобные результаты наблюдаются также для порошковых систем №>-А1, Бе-П исследованых в [169].
В работах В.В. Болдырева по исследованию методов нетепловой (механической) активации твердых веществ [28, 29] показано, что первым результатом любого вида механического воздействия является создание в нагружаемом твердом веществе поля напряжений. Причем поле напряжений, воз-