Формирование структуры и эксплуатационных свойств пористых СВС-материалов на основе бинарных и многокомпонентных соединений

• Автор: Тубалов, Николай Павлович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 276 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Г лава I. Научные и практические проблемы получения металлокерамических фильтрующих материалов

1.1 Классификация пористых проницаемых материалов и их анализ

1.1.1 Гибкие проницаемые фильтровальные перегородки

1.1.2 Негибкие проницаемые фильтровальные перегородки

1.2 Металлокерамические фильтры. Свойства пористых порошковых материалов. Методы регенерации твердых фильтровальных перегородок

1.3 СВС-технологии для получения фильтрующих материалов

1.3.1 Классические методы волны твердопламенного горения

1.3.2 Теоретические и экспериментальные исследования СВС

1.3.2.1 Основные направления исследования

1.3.2.2 Обзор методов экспериментальной диагностики СВС
1.3.2.3 Компьютерное моделирование режимов горения
1.3.2.4 Исследование структуры исходных порошков и волны горения
1.3.3 Методы исследования температуры в процессах СВС
1.3.3.1 Контактные методы
1.3.3.2 Оптические методы
1.3.3.3 Оптическая пирометрия процессов СВС
1.3.4 СВС-спекание
1.3.5 СВС-металлургия
1.4 Оборудование для получения фильтрующих материалов СВС-технологией
1.5 Цели и задачи исследования
Глава II. Характеристика исходных материалов. Методология работы и методы исследований
2.1. Геометрико-морфологические характеристики порошков исходных компонентов, химический состав, фазовый состав
2.1.1 Дисперсность порошков
2.1.2 Формы частиц исходных порошков
2.1.3 Степень уплотнения
2.1.4 Однородность шихты
2.2. Основные закономерности СВС (горение, плавление, металлокерамика, поры)
2.3. Структурообразование в процессе СВС-материалов

2.3.1 Определение гранулометрического состава
2.3.2 Микроскопический анализ
2.4. Методика определения удельного гидравлического сопротивления ПМКМ
2.5. Методики определения эффективности очистки жидкостей от взвесей СВС - фильтрами
2.6. Методика для определения коэффициента проницаемости
2.7. Методика исследования высокотемпературного поведения ПМКМ
2.8. Методика расчета выбросов твердых частиц в газовых средах при использовании металлокерамических материалов
2.9. Структурно-методологическая схема получения ППМ
Глава III. Исследование влияния химического состава исходных компонентов
на свойства пористых материалов при СВ-синтезе
3.1. Тройная система Г20з-А1203-А1 как основа для получения ППМ
3.2 Влияние добавок оксида хрома на свойства ППМ, полученных в системе оксида железа-алюминий
3.3. Повышение прочности пористых материалов в системе оксиды железа-оксид алюминия с добавками ферросилиция
3.4. Пористые проницаемые материалы в системе оксиды железа - оксиды кремния-алюминий
Глава IV. Исследование фильтрационных свойств пористых проницаемых материалов
4.1. Модель непрерывного процесса фильтрования полидисперсной суспензии цилиндрической поверхностью с учетом проникновения частиц дисперсной фазы в фильтрат
4.2. Оценка действующих напряжений в пористых цилиндрических фильтрах
4.3. Учет механических напряжений тепловой природы
4.4. Моделирование процесса фильтрования отработавших газов дизелей ППМ

4.5. Противодавления, создаваемые пористыми проницаемыми фильтрами твердых частиц на выпуске дизеля
4.6. Температурные состояния пористых СВС-фильтров
4.7. Исследование эксплуатационных свойств СВС-фильтров
4.7.1 программа и методика проведения экспериментальных исследований
4.7.2. Определение удельного гидравлического сопротивления после проведения различных способов регенерации
4.7.3. Окспериментальная установка для испытаний блочных СВС-фильтров отработавших газов
4.7.4. Оценка эффективности снижения шума выпуска и искрогашения в СВС-фильтрах
4.7.5. Оценка фильтрующих свойств СВС-фильтров отработавших газов
Глава V. Технология получения пористых проницаемых материалов
5.1. Подготовка исходных материалов из отходов машиностроения
5.1.1. Измельчение (конусные инерционные дробилки)
5.1.2 Рассев порошков
5.1.3 Ситовой метод анализа порошков
5.2 Подготовка шихты
5.2.1. Подбор и дозировка соотношений окалины стали, А1 и А120з
5.2.2. Смешивание порошков
5.3. Основы технологии формирования и спекания
5.3.1. Формование
5.3.2. Инициирование реакции
5.3.3. Контроль температуры и скорости фронта горения
5.3.4. Охлаждение формы и изделия
5.3.5. Первичный контроль
Глава VI. Реализация разработок в промышленности
6.1 Фильтры для очистки смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ)
6.1.1 Результаты экспериментов и их анализ удельного гидравлического сопротивления
6.1.2 Анализ результатов исследования высокотемпературного поведения фильтров
6.1.3 Анализ результатов определения эффективности очистки технических жидкостей от взвесей
6.1.4 Результаты экспериментальных исследований различных способов
регенерации фильтрующей поверхности
6.1.4.1. Результаты экспериментов при регенерации фильтра обратной промывкой

1.3.2.3 Компьютерное моделирование режимов горения СВС
Компьютерному моделированию нестационарного горения посвящено достаточно много работ.
Одно из основных направлений исследований в данной области посвящено моделированию распространения волн горения в неадиабатических условиях, влиянию теплопотерь на характеристики горения. Рассматриваются как одно- двумерные, так и трехмерные модели.
Описаны решения различных задач для одномерных и двумерных ситуаций. Рассматриваются трехмерные задачи о неустойчивом адиабатическом распространении волны горения. В [41] рассматриваются трехмерные неустойчивые волны твердопламенного горения при наличии теплопотерь в окружающую среду, при неадиабатическом распространении пламени. Отмечается неединственность решений, сосуществование нескольких режимов при одном и том же наборе параметров сильная зависимость от величины теплопотерь, однако определение областей существования каждого из режимов остается сложной задачей.
В [44] исследованы автоколебательные режимы горения на основе двухтемпературной, двухскоростной нестационарной модели, учитывающей структурные превращения, связанные с силовым действием фильтрующегося газа в порах, с жидкофазным спеканием и объемными изменениями конденсированной фазы при химическом превращении. Показано, что структурные превращения существенно влияют на характер распространения волны горения и могут стабилизировать, либо дестабилизировать горение. Основными параметрами, влияющими на устойчивость волны горения, называются начальная пористость, размер частиц и давление.
Роль теплопередачи в процессе горения рассматривалась подробно в
рамках модели эстафетного горения [26]. Исследовалось горение модельных
систем, проанализированы различные виды теплопередачи. На модели
тонких параллельных пластинок получены режимы горения, аналогичные
режимам реальных систем. Обнаружены переходы из одного режима горения
в другой при изменении параметров модельной системы, при изменении