Теория макроструктурных превращений при горении систем с конденсированными продуктами

• Автор: Смоляков, Виктор Кузьмич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 255 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 . СТРУКТУРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СМЕСЕЙ
1.1.Модели исходных смесей
1.2.Структурные характеристики бинарных смесей с легкоплавким компонентом
2 . МОДЕЛИ МАКРОСТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ, ОСНОВАННЫЕ НА
МЕХАНИКЕ ГЕТЕРОГЕННЫХ СРЕД
2.1.Основные уравнения
2.2.Замыкающие соотношения
2.3.Квазистационарные режимы горения образцов конечной длины
3. МАКРОСТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ ГОРЕНИИ БЕЗГАЗОВЫХ
СИСТЕМ
3.1.Анализ математической модели и определение основных характеристик безгазового горения
3. 2.Структурные изменения при естественной фильтрации инертного газа через исходную смесь
3.3.Структурные изменения при истечении инертного газа через продукты
3.4.Численный анализ горения с учетом макроструктурных превращений при газообмене через исходную смесь
3.5.0 горении небронированных образцов
4. МАКРОСТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ ГОРЕНИИ ГЕТЕРОГЕННЫХ
СИСТЕМ С МАССООБМЕНОМ МЕЖДУ ГАЗОВОЙ И КОНДЕНСИРОВАННОЙ
ФАЗАМИ
4.1.Фильтрационное горение в условиях структурных превращений
4.2.Структурные изменения, связанные с различием плотностей исходного реагента и продукта

4.3.Влияние плавления на структурные превращения при фильтрационном горении
4.4.Структурные превращения при горении систем с частично газообразным продуктом
5. ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПРИ ГОРЕНИИ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ В
УСЛОВИЯХ ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
5.1.Особенности горения безгазовых систем в потоке
инертного газа
5.2.Структурные изменения при горении безгазовой смеси в проточном реакторе
5.3.0 горении гранулированных смесей в условиях принудительной фильтрации
6. СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ ГОРЕНИИ ГЕТЕРОГЕННЫХ
СИСТЕМ В ПРЕСС-ФОРМАХ
6.1.Гетерогенная модель структурных превращений при силовом СВС - компактировании
6.2.Моделирование силового СВС - компактирования с использованием модели вязкой сжимаемой жидкости
6.3.Влияние добавки легкоплавкого наполнителя на СВС -компактирование
7. О ВЛИЯНИИ ДИФФУЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ НА КИНЕТИКУ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И МАКРОСТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ
7.1.Моделирование структурных превращений при твердофазном горении прессовок порошков в газе с использованием представлений физики спекания
7.2.Модели горения гетерогенных систем с конденсированными продуктами в диффузионном приближении
7.3.0 моделировании макроструктурных превращений с учетом диффузионной кинетики взаимодействия
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Важное значение в решении задач создания новых и совершенствования известных материалов принадлежит новым нетрадиционным методам их получения. К числу таких методов относится самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) [1,2] - быстроразвивающееся направление технологического горения. Важнейшие преимущества СВС - простота и надежность используемого оборудования, практическое отсутствие энергозатрат, чистота продуктов, скорость синтеза, управляемость процессом - делают его одной из наиболее перспективных технологий. За тридцать лет своего существования метод СВС показал конкурентоспособность с такими методами создания материалов как порошковая металлургия, плазмохимия, печной синтез и др.
Практическое развитие СВС проходит в двух направлениях. Первое - «синтетическое», основной задачей которого является получение веществ требуемой номенклатуры - бори-дов, карбидов, оксидов, сульфидов, нитридов и др. соединений и их композиций. Главные требования при этом - полнота превращения и чистота получаемых продуктов. Синтезированные вещества используются в виде порошков либо подвергаются дальнейшей переработке различными методами, включая СВС. Важной задачей этого направления является получение материалов в виде порошков или легкоразрушаемых конгломератов, что необходимо для уменьшения издержек при дроблении, помоле и классификации. В настоящее время число синтезированных в волне горения веществ составляет несколько сотен и постоянно увеличивается.
Второе направление связано с получением после СВС полуфабрикатов или готовых изделий. Так как большинство синтезируемых веществ обладают высокой твердостью, туго-

дачей импульса через контактные поверхности; Р1г Е2 - силы инерционного и вязкого взаимодействия фаз.
Уравнения (2.1), (2.2) описывают массовый баланс фаз,
а уравнение (2.3) - баланс конечного конденсированного
продукта. При записи закона сохранения импульса в газовой фазе (2.4) предполагалось, что действие вязкости газа через межфазную силу существенно превосходит действие
вязкости через напряжение в газе. Принятое выражение для ст* отражает возможность макроструктурных изменений гетерогенной среды как под действием находящегося в порах газа, так и в результате спекания. В предельном случае (Рл=0) система (2.4), (2.5) соответствует полученной в
[75], а в отсутствии газовой фазы (Р=0, Ц=0) уравнения
(2.2), (2.5) описывают спекание в вакууме.
Пренебрегая энергией движения фаз, диссипативным тепловыделением и теплообменом с окружающей средой, уравнения сохранения энергии представим в виде теплового баланса фаз
С1р].т- = х(т2 - (2.6)
(1 - т)с2р2 ” ±2 + -Х(Т2-Т1), (2.7)
где сг л.-}, Т3 - теплоемкости, энтальпии и температуры газовой (;]=1) и конденсированной =2) фаз;
с2 = спа + сс(1 - а) ; сп, сс - теплоемкости продукта и смеси; X, х “ коэффициенты теплопроводности и межфазного теплообмена; 0 - тепловой эффект реакции на единицу массы продукта;
5 Го,
1, Ц