Химические реакции в продуктах электровзрыва Al и Cu в активных газах и свойства получаемых нанодисперсных порошков

• Автор: Шаманский, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 153 с.

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Феноменология и классификация ЭВП.

1.2. Физические модели ЭВП.

1.3. Образование нанопорошков при ЭВП

1.3.1. Электровзрыв в инертной атмосфере

1.3.2. Электровзрыв в активной атмосфере

1.4. Исследование основных этапов эволюции системы при ЭВП.

1.4.1. Образование парокапельного облака.

1.4.2. Механизмы образования частиц.

1.4.3. Образование и рост фрактальных структур

Глава 2. Методики экспериментов
2.1. Получение нанопорошков
2.2. Анализ полученных нанопорошков
2.2.1. Анализ на металлический алюминий.
2.2.2. Анализ на содержание А1Ы.
2.2.3. Анализ нанопорошков Си.
2.2.4. Анализ нанопорошков методом РФЭС.
2.2.5. Просвечивающая электронная микроскопия.
2.2.6. Электронная микроскопия высокого разрешения
2.2.7. Седиментационный анализ образцов.
2.2.8. Расчет фрактальной размерности.
Глава 3. Результаты эксперимента.
3.1. Исследование продуктов ЭВП А1 в активных газах
3.1.1. ЭВП алюминия в кислородсодержащей атмосфере.
3.1.2. ЭВП алюминия в азоте
3.1.3. ЭВП алюминия в аммиаке
3.1.4. ЭВП алюминия в смеси 1С8Н8Аг.
3.1.5. Форма частиц и дисперсный состав нанопорошков
АЬОз, А1Ы и АСкН,иАг.
3.1.6. Качественная картина влияния активного газа на
агрсгированность и струюуру нанопорошков, полученных
при ЭВП А1 в различных системах.
3.1.7. Количественное исследование степени агрегации и агломерации
нанопорошков, полученных в различных атмосферах.
3.2. Исследование продуктов ЭВП Си в активных газах
3.2.1. Исследование влияния активного газа на химический состав образующихся нанопорошков.
3.2.2. Исследование влияния активного газа на форму частиц и дисперсный состав образующихся нанопорошков Си
3.2.3. Качественная картина влияния активного газа на агрегированность и структуру нанопорошков, полученных
при ЭВП Си в различных системах.
3.2.4. Количественное исследование степени агрегации и агломерации нанопорошков Си, полученных в различных атмосферах
3.3. Исследование строения частиц
3.3.1. Строение частиц Си и А1, полученных в инертной атмосфере.
3.3.2. Исследование строения частиц 1, полученных в атмосфере Ы2
3.4. Исследование активности нанопорошков, полученных ЭВП Си и Л
в различных атмосферах.
3.4.1. Исследование активности нанопорошка 1
3.4.2. Исследование активности нанопорошков Си, полученных
в различных атмосферах
3.5. Исследование влияния охлаждения аэрозоля
на свойства нанонорошков.
3.5.1. Охлаждение аэрозоля А1Аг.
3.5.2. Охлаждение аэрозоля СиС
Глава 4. Обсуждение результатов физикохимические
закономерности ЭВП металлов в активных газах.
4.1. Термодинамические аспекты ЭВП в активных газах
4.1.1. Простейший метод оценки химических реакций.
4.1.2. Детальный анализ взаимодействия
продуктов взрыва с окружающим газом.
4.2. Анализ кинетики ЭВП в активных газах
4.2.1. Оценка диапазона температур в зоне химической реакции
4.2.2. Кинетика и стехиометрия взаимодействия алюминия с активными газами.
4.2.3. Влияние инертного газа на выход химической реакции
4.3. Формирование наночастиц при ЭВП
4.3.1. Механизм формирования наночастиц при ЭВП в инертной атмосфере.
4.3.2. Механизм формирования наночастиц при ЭВП в активной атмосфере.
4.4. Процессы агрегации и агломерации в нанопорошках
4.5. Влияние охлаждения аэрозоля на свойства нанопорошков.
Список литературы.
Введение
Актуальность


Если же остаточное напряжение на конденсаторе мало или равно нулю, то дуговая стадия не возникает. Рис. Стадии электрического взрыва2. Рис. Различные типы осциллограмм тока3. В момент или раньше. На рис. ЭВП в первом полупериоде разрядного тока. Из приведенных осциллограмм видно, что электрический взрыв проводников обладает большим многообразием. Энергия, запасенная в накопителе, может расходоваться не только на взрыв проводника, но и выделяться в дуговом разряде, сопровождающем этот взрыв. Причем дуга может горсть как в расширяющихся продуктах взрыва, так и в окружающей проводник среде 3. Энергия вводится только в проводник рис. Часть энергии вводится в проводник, а оставшаяся часть вводится в дуговой разряд, горящий в газовой среде, окружающей проводник рис. Часть энергии вводится в проводник, который взрывается. Через некоторое время происходит пробой продуктов взрыва под действием остаточного напряжения и оставшаяся часть энергии выделяется во вторичном разряде, подогревая и продукты взрыва, и газовую среду рис. Часть энергии вводится в проводник, который взрывается. Сразу же после взрыва происходит пробой продуктов взрыва и оставшаяся часть энергии выделяется во вторичном разряде рис. Таким образом, широкий диапазон изменения рабочих условий порождает многообразие форм протекания ЭВП. Это многообразие проявляется, с одной стороны, в возможности развития ЭВП как с паузой тока, так и без нее, а с другой в рсазизации различных механизмов перехода вещества из металлического состояния в неметаллическое и в возникновении неустойчивостей, которые оказывают влияние на характер и количественные характеристики взрыва. Поскольку определяющим процессом является наиболее быстрый из них, в основу классификации ЭВП может быть положено сравнение постоянной времени развития неустойчивостей и характерного времени нарушения металлической электропроводимости при изменении физического состояния металла. Впервые такую классификационную схему предложили и развили Чейс и Левин . ЭВП. Медленный режим ЭВП. В данном случае протекание процесса управляется развитием неустойчивостей. Время, необходимое для нарушения металлической электропроводимости вследствие фазового перехода жидкого металла в газовое состояние, велико по сравнению с постоянной времени развития неустойчивостей, и нарастание омического сопротивления проводника обусловлено диспергированием металла, которое является следствием развития неустойчивостей. При этом до начала разрушения проводника испаряется относительно небольшая его часть. Большая же часть разбрызгивается в виде капель жидкого металла, которые затем могут испаряться за счет энергии, выделяющейся в дугах, которые возникают между каплями. При этом заметно деление проводника на страты отдельные участки, имеющие форму дисков. Плотность тока при таком режиме не превышает 7 Асм2. Быстрый режим ЭВП. Неустойчивости не оказывают заметного влияния на механизм явления. Исчезновение металлической электропроводимости обусловлено превращением металла в золь с размерами частиц порядка длины пробега электрона в металле. В быстром режиме ЭВП изменение структу ры проводников не успевает заметно проявиться на фоне интенсивно протекающего процесса перехода металла из жидкого состояния в парокапельное, стратообразование практически отсутствует. Быстрый взрыв является более однородным, чем медленный. Плотность разрядного тока превышает 7 Асм2. Сверхбыстрый взрыв. В этом случае диффузия поля в проводник играет заметную роль. Сверхбыстрый взрыв реализуется при условии, что время нарастания тока, протекающего по проводнику, оказывается меньше скипового времени. В этом случае появляется скинэффскт ЭВП развивается неоднородно по объему проводника, взрываются последовательно только его поверхностные слои, в которых локализуется выделение энергии, в то время как центральные области могут оста
ваться относительно холодными. Плотность тока при этом превышает Асм . Энергия накопителя при ЭВП может расходоваться не только на взрыв проводника, но и выделяться в дуговом разряде, сопровождающем взрыв.