Электрофизические явления в волне горения металлов переходной группы и управление процессом горения при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе

• Автор: Габбасов, Рамиль Махмутович
• Шифр специальности: 01.04.04, 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГ О И МАГНИТНОГО

ПОЛЕЙ НА СВС В ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ

1.1 СВС во внешнем электрическом поле

1.2 СВС во внешнем магнитном поле.

1.3 Генерагщя и перенос заряда в волне горения

1.4 Электродвижущая сила в волне горения

1.5 Синтез ферритов методом СВС.

1.6 Методы управления процессом СВС.

1.7 Постановка задачи.

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Экспериментальные материалы исследования
2.2 Методика приготовления образцов.
2.3 Методы исследования СВС процессов.
2.3.1 Метод исследования влияния внешнего электрического
поля на процесс горения.
2.3.2 Методы исследования СВЧ излучения.
2.3.3 Структурные методы исследования.
2.3.4 Методика измерения скорости горения.
2.3.5 Измерение температуры горения.
3 ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ПАРАМЕТРЫ ГОРЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ
3.1 Влияние переменного электрического поля на скорость горения
3.1.1 Система ЧА
3.1.2 Система ВаСгзС
3.1.3 Система МоВТ.
3.2 Влияние переменного электрического поля на фазовый
состав конечных продуктов синтеза.
3.2.1 Система А1
3.2.2 Система ВаСг3С
3.2.3 Система МоВТ.
3.2.4 Система ВаРе3СоО2пОРе
3.3 Выводы к главе
4 СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ПРИ ГОРЕНИИ ЖЕЛЕЗОАЛЮМИНИЕВОГО ТЕРМИТА
4.1 Постановка эксперимента но обнаружению СВЧизлучения
4.2 Результаты исследования СВЧизлучения.
4.3 Анализ полученных данных.
4.4 Выводы к главе.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Сущность метода СВС состоит в том, что после локального инициирования в порошковых системах распространяется самоподдерживающая экзотермическая гетерогенная химическая реакция в виде узкой (0,1 1Т0'3м) волны горения. В результате СВС происходит нагрев продуктов реакции до температуры -^ °К. Данный метод синтеза обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными способами получения неорганических соединений и сплавов: незначительные энергетические затраты; простота оборудования; повышенная производительность процесса; возможность изготовления уникальных материалов, которые невозможно получить известными технологиями. Исследование влияние внешних электрического и магнитного полей на СВС необходимо для понимания механизма процесса, для разработки эффективных методов регулирования скорости горения, диагностики реакции, прямого преобразования химической энергии и др. К настоящему времени, было доказано, что возможность автоволновых процессов при СВС обусловлена выделением тепла при химическом взаимодействии реагентов и его передачей от горячих слоев вещества к холодным [-]. В настоящее временя известно значительное количество экспериментальных исследований, посвященных особенностям СВС широкого круга неорганических материалов в условиях пропускания через исходную шихту переменного тока определенной частоты [, ]. В этих работах влияние электрического поля на процесс обычно связывают с появлением дополнительного к химическому источника тепла - за счет джоулева разогрева образца, что позволяет обеспечивать устойчивый режим гетерогенного горения даже в слабоэкзотермических системах []. И хотя теоретическое исследование теплового воздействия электрического ноля на процесс СВС начаты еще в работах [, ], до настоящего времени не существует полной картины подобного явления. Особый интерес вызывает роль нетепловых факторов воздействия электрического поля на процесс СВС []. Известно [] что электрическое поле может влиять на пламя тремя различными способами: 1 - через так называемый «ионный ветер»; 2 - превращением энергии электрического поля в тепловую; 3 - прямым воздействием электрического поля на развитие химической реакции вследствие поляризации реагирующих частиц в электрическом поле и их активации за счет взаимодействия с ионами. В работе [] показано, что случаи 1 и 2 маловероятны из-за слабой подвижности компонентов в конденсированной фазе и малой энергии приложенного электрического поля по сравнению с тепловой энергией. Прямое воздействие поля на процесс горения должно быть наиболее эффективным по направлению распространения горения, что действительно наблюдалось в проведенных экспериментах []. В электрическом поле ионы, генерируемые в волне горения, приобретают дополнительную энергию, в результате чего образуются подвижные активные центры, и это, в принципе, должно приводить к возрастанию скорости горения. Однако здесь следует принимать во внимание роль ионов разного знака. Вообще говоря, стационарная волна горения представляет собой систему, обладающую в целом нейтральным зарядом. В самой волне горения заряженные частицы распределены неравномерно: зона реакции и зона прогрева характеризуется преимущественно отрицательным зарядом, а зона догорания преимущественно положительным (за счет разной подвижности анионов и катионов). Это подтверждает то, что источником зарядов действительно является химическая реакция во фронте волны горения []. Таким образом, прикладывание отрицательного потенциала должно способствовать сдвигу облака анионов из зоны прогрева в зону реакции, где имеет место максимальный температурный градиент. Это обстоятельство способствует ускорению реакции. В работе [] для изучения процесса синтеза конденсированных гетерогенных систем (металл-металл, металл-металлоид) использовался метод электроимпульсного стимулирования СВС. Установка с запасенной энергией кДж позволяла осуществлять реакцию горения но всему объему за счет выделения джоулева тепла на контактах порошковых частиц при пропускании через предварительно уплотненную порошковую шихту короткого импульса электрического тока большой плотности.