Динамика газовыделения и формирования макроструктуры продуктов в процессе СВС

• Автор: Камынина, Ольга Константиновна
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Глава I. Литературный обзор
1.1. Экспериментальные данные по газовыделению
1.2. Изменение размеров образцов при СВС
1.3. Ионизация в пламени и в СВС-процессах
1.4. Методы получения пенообразных металлов и керметов
1.5. Постановка задачи
Глава II. Методика экспериментов
2.1. Измерение динамики деформации
2.2. Тензометрия в процессе СВС
2.3. Метод электрического зонда для изучения ионизации газов в условиях СВС
2.4. Метод динамической спектроскопии
Глава III. Динамика изменения размеров и формы образцов
3.1. Макроскопические параметры горения и удлинения образцов
3.2. Динамика локальной деформации реагирующей среды
3.3. Усилия, возникающие в образцах при горении
3.4. Влияние газифицирующихся добавок на горение и деформацию образцов
Глава IV. Характеристика низкотемпературной плазмы, образующейся в процессе СВС
4.1. Состав газов по данным динамической спектроскопии
4.2. Характеристики ионизации газовой фазы
4.3. Механизмы ионизации
Глава V. Влияние газовыделения на микроструктуру продуктов
5.1. Взаимосвязь газовыделения и структуры пор в продукте
5.2. Микроструктура продукта
5.3. Фильтрация газов из образца в процессе СВС и получение пористых материалов
Выводы
Литература

Явление самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) было впервые открыто А.Г. Мержановым, И.П. Боровинской, В.М. Шкиро в 1967 г, при изучении горения спрессованных цилиндрических образцов, состоящих из смеси порошков титана и углерода [1, 2]. В основе метода лежит реакция экзотермического взаимодействия двух или нескольких химических элементов или соединений, протекающая в режиме направленного горения. Процесс осуществляется в тонком слое смеси исходных реагентов после локального инициирования реакции и распространяется по всей системе благодаря теплопередаче.
В последнее время процессы СВС получили широкое применение для синтеза многих тугоплавких соединений и материалов, таких как керамика, керметы, твердые сплавы и покрытия. Однако быстрое развитие таких отраслей промышленности как: космическая, самолето- и кораблестроение, автомобильная, медицинская, требует создания принципиально новых материалов. В частности, к ним относятся тугоплавкие высокопористые материалы, пеноинтерметаллиды, пенобориды и т.д.
Существующие в настоящее время технологии для получения таких материалов требуют сложного оборудования и больших энергетических затрат. Использование метода СВС зачастую позволяет кардинально сократить энергозатраты и получать материалы в результате экзотермических реакций исходных компонентов. При этом большую актуальность приобретают фундаментальные исследования динамики и

верхнего торца свободно лежащей вольфрамовой спиралью, форма которой позволяла ей свободно поворачиваться вокруг горизонтальной оси, не оказывая никакого сопротивления расширению образцов (система «плавающего поджига»). Реакционная камера представляла собой колпак, оснащенный тремя смотровыми окнами, что давало возможность вести запись эксперимента с помощью скоростной видеокамеры “Motion Scope 500” (500 кадров/сек). Видеозапись велась через микроскоп МБС-9, что позволяло получать увеличенное изображение процесса в 105 раз для системы титан-кремний, в 66 раз для системы титан-углерод и в 55 раз для системы титан-бор-железо. Скоростная видеозапись процесса затем перезаписывалась с замедлением в 100 раз на видеокассету, с помощью видеомагнитофона Panasonic NV-SD 450. Изменение координаты метки в процессе горения образца определялось покадровым просмотром видеозаписи, что позволило измерить скорость распространения фронта горения и, с достаточно большой точностью, оценить величину зоны расширения образца.
2.2. Тензометрия в процессе СВС.
На рис.2.2.1 изображена схема экспериментальной установки, позволяющей определить усилия, возникающие при самопроизвольной деформации образцов в условиях СВС. Образцы, цилиндры диаметром 10 и 15 мм, высотой 20 мм, с относительной плотностью 0.6, устанавливались