Математическое моделирование стационарного горения переходных материалов IV, V групп и сплавов на их основе с неметаллами

• Автор: Смоляков, Виктор Кузьмич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 156 c. : ил

1. ГОРЕНИЕ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ С КОНДЕНСИРОВАННЫМИ ПРОДУКТАМИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

(литературный обзор)

2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СТАЦИОНАРНОЙ ВОЛНЫ ГОРЕНИЯ В СМЕСЯХ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ 1У ГРУППЫ С УГЛЕРОДОМ

2.1. Особенности неизотермического взаимодействия в системе и - С

2.2. Горение системы Т' - С

2.3. Горение системы Иг-С

2.4. Сопоставление результатов моделирования с экспериментом

3. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СТАЦИОНАРНОЙ ВОЛНЫ ГОРЕНИЯ В СМЕСЯХ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ 1У, У ГРУППЫ С БОРОМ

3.1. Горение системы Тс~В

3.2. Горение системы Иг-В

3.3. О влиянии граничной кинетики в процессах стационарного горения безгазовых систем
3.4. Сопоставление с экспериментом и расчет параметров
волн горения в системах Н£~В , Та-В , АИ6-В
4. ГОРЕНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ С КОВДЕНСЙРОВАН-НЫМИ ПРОДУКТАМИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
4.1. Диффузионное взаимодействие с образованием однофазного продукта
4.2. Горение трехкомпонентных систем с однофазными продуктами

4.3. Горение трехкомпонентных систем при протекании реакции замещения
4.4. Обсуждение результатов и сопоставление с экспериментом
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Исследование экзотермического превращения в гетерогенных системах с конденсированными продуктами реакции - относительно молодое направление в науке о горении. Интерес к изучению горения таких систем обусловлен их использованием в ряде областей химии, металлургии и пиротехники. Особенно интенсивные исследования в данном направлении начались в 1967г., когда в ОИХШ АН СССР А.Г.Мержановым с сотрудниками был открыт новый способ получения тугоплавких неорганических соединений - самораспространяю-щийся высокотемпературный синтез (СВС). Именно благодаря работам по СВС раскрыты многие стороны физико-химических явлений при горении безгазовых систем, намечены пути управления процессами горения и формирования конечного продукта.
Вместе с тем, сложившиеся теоретические представления не позволяют проводить количественный анализ процессов горения широкого класса конкретных систем, взаимодействие в которых носит стадийный характер и сопровождается фазовыми превращениями. Указанные обстоятельства часто затрудняют, а иногда делают невозможной правильную интерпретацию экспериментальных результатов. Возникает необходимость построения математических моделей горения наиболее распространенных систем, которые, отвечая экспериментальным данным, с одной стороны,могли бы рассматриваться как дальнейшее развитие представлений о горении данных систем, а с другой - позволяли выяснить наиболее общие закономерности распространения фронта реакции в конденсированной фазе.
В последнее время большое внимание исследователей привлекают процессы горения многокомпонентных систем. Использование в качестве исходных реагентов различных соединений и сплавов расширяет спектр качеств синтезируемых веществ, дает возможность применения дешевого исходного сырья. Горение с участием трех и более

E^ (80*500 кдж/моль) проверялась корректность выбора температуры "обрезки” функции тепловыделения. Значения критерия Г-$к~Рк ГосЛ V СР а £Тк
251, где Хк~ -гп >г<= ч во всем диапазоне изменения 1 со Е<ш Ь1
Е1 не превышали 0,032. Снижение температуры "начала" реакции до Тн =1500К увеличивает скорость горения для малых Е* менее, чем на 10% (рис.2.13, кривая 3). Таким образом, горение с малыми энергиями активации диффузии может контролироваться температурными зависимостями линий на фазовой диаграмме.
2.4. Сопоставление результатов моделирования с экспериментом
Экспериментальному исследованию воспламенения и горения титана и циркония с углеродом посвящено значительное количество работ, отражающих различные аспекты взаимодействия. Результаты [112] свидетельствуют, что при воспламенении титановых и циркониевых проволочек,покрытых слоем сажи,ведущую роль играет процесс растворения. Этот вывод согласуется с результатами теоретического анализа. Как следует из полученных результатов (см. например рис.2,4, 2.7, 2.12), на начальных этапах взаимодействия, соответствующих малым глубинам превращения (что характерно для нормальных режимов воспламенения), наибольший вклад в скорость тепловыделения дает реакция образования жидкого раствора углерода в металле. В процессе горения, которому отвечают большие глубины превращения, ведущая стадия взаимодействия - образование карбида металла. Экспериментальное подтверждение этому - найденные в [68, 120] эффективные энергии активации горения ЕГ ~ 251 кдж/моль, которые соответствуют энергии активации диффузии углерода в слое
71С [п5].
Наличие широких зон реакции при горении смесей титана с