Динамика газовыделения и формирования макроструктуры продуктов в процессе СВС тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

российская академия наук

ИНСТИТУТ СТРУКТУРНОЙ МАКРОКИНЕТИКИ И ПРОБЛЕМ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

КАМЫНИНА Ольга Константиновна

ДИНАМИКА ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ МАКРОСТРУКТУРЫ ПРОДУКТОВ В ПРОЦЕССЕ СВС

Специальность 01.04.17 - химическая физика, втом числе физика горения и взрыва

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Черноголовка2004

Работа выполнена в Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Рогачев Александр Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

Шкадинский Константин Георгиевич

доктор технических наук, профессор Левашов Евгений Александрович

Ведущая организация:

Институт проблем механики РАН

Защита состоится « » 2004 г. в /О

на заседании

диссертационного совета Д 002.092.01. при Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН по адресу: 142432, г.Черноголовка, Московской области, ул. Институтская, 8, Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН

Автореферат разослан

года

Ученый секретарь

диссертационного совета "С/У/

к.ф.-м.н. сцС^у Гордополова И.С.

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последнее время процессы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) получили широкое применение для синтеза многих тугоплавких соединений и материалов, в том числе керамики, керметов, твердых сплавов и покрытий. Однако быстрое развитие таких отраслей промышленности как космическая, автомобильная, медицинская, самолето— и кораблестроение, требует создания принципиально новых материалов. В частности к ним относятся тугоплавкие высокопористые материалы, пеноинтерметаллиды, пенобориды.

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. Специфические преимущества СВС заключаются в отсутствие энергозатрат для достижения высоких температур, больших скоростях синтеза, простоте специального оборудования.

В настоящее время, метод СВС активно используется для получения фильтрующих керамических материалов, которые характеризуются открытой пористостью. Вместе с тем влияние физико — химических процессов, таких как плавление частиц исходных реагентов, растекание расплавов, конвекция жидкости и газа, зарождение и рост кристаллических зерен, на формирование пористой структуры продукта изучены недостаточно. Знание этих процессов позволит получать материалы с заданными свойствами.

Для создания новых технологий производства пеноматериалов, характеризующихся закрытой пористостью, необходимо знание физико — химических процессов, протекающих в волне горения и определяющих структуру конечного материала. Сложность этих исследований заключается в высоких температурах реакций и быстрых скоростях реагирования, что ведет к короткому времени жизни каждой фазы. Поэтому, особый интерес представляют исследования на микроуровне, в масштабе сопоставимом с размерами частиц металлических реагентов, направленные на изучение динамики и механизмов формирования пористой структуры продуктов.

Цель работы: изучение на микроуровне физико - химических процессов, протекающих в волне самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и определяющих структуру конденсированных продуктов. Она включает в себя следующие задачи:

- определение положения зоны формирования структуры продуктов, относительно фронта волны горения, ее размеров и свойств;

- изучение влияния примесного газовыделения и газифицирующихся добавок на структуру получаемых материалов;

- исследование газовой фазы, образующейся в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза на примере системы титан - кремний;

- определение оптимальных условий синтеза для получения высокопористых материалов.

Научная новизна. Впервые были проведены экспериментальные исследования на микроуровне процессов самопроизвольной деформации (удлинение и усадка образцов в отсутствие внешних сил), происходящих в волне высокотемпературного синтеза, в масштабе сопоставимом с размерами частиц металлических реагентов. Использование скоростной видеосъемки (500 кадр/с) позволило проследить динамику перемещения вещества в волне безгазового горения с пространственным разрешением порядка 10 мкм. Показано, что непосредственно за фронтом волны горения происходит расширение среды, затем сжатие. Определены размеры и свойства зон расширения и сжатия.

Изучено влияние газифицирующихся веществ на

процесс самопроизвольной деформации. Определены оптимальные количества добавок, приводящие к увеличению относительного удлинения образцов.

Впервые получены динамические зондовые вольт — амперные характеристики частично ионизированного газа, выделяющегося в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и проведено их сопоставление с данными динамической оптической спектроскопии.

При экспериментальном исследовании определены оптимальные исходные параметры синтеза (начальная плотность образцов, содержание газифицирующихся веществ, давление в реакционной камере) для получения высокопористых интерметаллических пеноматериалов.

Практическая ценность работы. Полученные результаты могут быть использованы для создания новых технологий производства высокопористых материалов.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на девяти научных конференциях: 27 - ом Международном симпозиуме по горению (Университет Колорадо, США, 2-7 августа 1998 г.); Европейской конференции аспирантов - физиков (Руан, Франция, 6-10 июля 1998г.); V международном симпозиуме по СВС (Москва, Россия, 16-19 августа 1999г.); VI международном симпозиуме по СВС (Хайфа, Израиль, 17-21 февраля 2002г.); VII международном симпозиуме по СВС (Краков, Польша, 6-9 июля 2003г.); Всероссийской конференции "Процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов" (Москва, Россия, 24-27 июня, 2002г.); 4-ом международном симпозиуме "ТЕХНОМАТ'02, материалы, методы и технологии" (Бургас, Болгария, 12-14 сентября 2002г.); 1-ом Российско-Французском семинаре по СВС (Черноголовка, Россия, 6—8 октября 2003); Всероссийской школе-семинаре по структурной макрокинетике для молодых ученых (Черноголовка, Россия, 24—26 ноября 2003г.)

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в виде 6 статей в научных журналах, 1 статьи в трудах международного симпозиума и 8 тезисов российских и международных конференций.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка цитируемой литературы. Материал содержит 127 страниц машинописного текста, включая 2 таблицы, 33 рисунка и список литературы из 113 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражены направление и цель исследований, а также приводится краткая аннотация работы.

В первой главе содержится литературный обзор основных результатов экспериментальных исследований процессов газовыделения в условиях СВС. Проведено сопоставление данных экспериментальных и теоретических работ по примесному газовыделению в условиях горения. Показано его влияние на изменение размеров (удлинения и усадки) образцов в результате синтеза. Проведен подробный анализ работ по изучению ионизации в пламени и в СВС - процессах. Проанализированы современные методы получения высокопористых материалов. Отмечены преимущества получения методом СВС фильтрующих и пенообразных материалов, в сравнении с традиционными печными методами. В последнем разделе приводится постановка задачи диссертационной работы, в которой обосновывается необходимость и практическая ценность изучения физико — химических процессов во фронте высокотемпературного синтеза, влияющих на формирование структуры продуктов.

Вторая глава носит методический характер. В ней содержится полная информация о специально созданных, новых экспериментальных установках. Дана характеристика порошков, использованных для приготовления реакционных смесей. Обсуждены особенности приготовления исходных образцов. Для экспериментальных работ были выбраны модельные системы (5Т + 3Si, Т + С, Т + 2В + (0-60)%Fe), с различными механизмами горения. Для получения высокопористых пенообразных материалов использовались следующие составы: Т + А1, Т + ЗА1, № + Л1.

Для изучения динамики размеров образцов в условиях СВС была создана экспериментальная установка (рисЛ), позволившая проследить за перемещением вещества в процессе горения с точностью до 10 мкм. Образцы, прессованные из порошковых смесей представляли собой цилиндры диаметром 10 мм и высотой 18-20 мм, с относительной плотностью 0,6. В середину образца по горизонтали запрессовывалась вольфрамовая проволока диаметром 50 мкм, выступающая из образца на 1-2 мм и служившая в качестве метки. Образцы устанавливались вертикально в реакционной камере, которая затем вакууммировалась и заполнялась аргоном под давлением 1 атм. Для того, чтобы

положение метки фиксировалось видеокамерой в течение всего эксперимента, использовался сильный источник постоянного контрового света, яркость которого была сопоставима с яркостью свечения фронта горения. Таким образом, контуры метки и боковой поверхности образца были видны до зажигания сквозь плотный светофильтр СЗС, который использовался, чтобы избежать засветки кадра после попадания излучения волны горения в поле зрения видеокамеры. Таблетки, поджигались с 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.

Рис.1. Схема экспериментальной установки для проведения микросъемки. 1 - источник постоянного контрового света, 2 - поджиг, 3 - светофильтр СЗС, 4 - скоростная видеокамера, 5 - образец, 6 - метка

Для изучения внутренних сил, возникающих в горящем образце и приводящих к его деформации, была создана тензометрическая установка, которая позволила наблюдать за движением фронта волны горения с одновременным измерением силы, стремящейся удлинить образец.

6

Для изучения газовой фазы образующейся в условиях высокотемпературного синтеза была создана экспериментальная установка, основанная на методе зонда Ленгмюра, позволившая получить вольт — амперные характеристики и определить степень ионизации выделяющихся газов в волне горения.

Химический состав образующихся в ходе синтеза газов определяли методом динамической спектрометрии излучения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах (400 - 700 нм).

Структура полученных образцов исследовалась методами растровой электронной микроскопии и электроннозондового микроанализа с помощью микроанализатора 1СХА-733 (ШОЬ).

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию физико-химических процессов, происходящих в волне горения и приводящих к изменению геометрических размеров образцов, а также изучению динамики внутрифронтовых деформационных процессов, т.е. процессов, происходящих без внешних воздействий, лишь под действием сил, порожденных самим процессом СВС.

В первой части главы 3 приведены результаты экспериментов по относительному удлинению образцов в системах 5Т + 3Si и Т + С, с использованием порошка титана- разной дисперсности. Показано, что наибольший рост образцов для обеих систем происходит в составах с мелкими частицами титана. С увеличением размера частиц металла относительное удлинение образцовЛ значительно снижается. Для изучения влияния«роли жидкой фазы в „процессе самопроизвольной деформации образцов были проведены исследования в системе Т + 2В + (0-60)%Fe. В данном случае наибольший рост образцов наблюдается в системах с малым количеством железа, при увеличении железной добавки деформация образцов уменьшается. Для определения характера движения среды после прохождения волны горения были проведены эксперименты с множеством меток. В образец исходного состава были запрессованы частицы керамического материала размером 200 мкм, которые на боковой поверхности таблетки образовали своеобразную сетку. По положению точек этой сетки в зависимости от прохождения волны, горения можно было проследить за изменением размера образца в процессе синтеза. Все выделенные точки, до момента прохождения фронта были неподвижны (рис.2).. Движение начиналось за фронтом в направлении противоположном направлению распространения волны. При этом скорости движения всех меток изменялись одновременно. Этот результат говорит о стационарном характере движения среды образца.

■-Т5-■-1---1---1---1---1-1-1-1

0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4

1, С

Рис.2. Изменение координат меток и место положения фронта при горении образца.

Во второй части 3 главы приведены экспериментальные результаты, полученные при изучении динамики локальной деформации реагирующей среды в условиях СВС. Исследования, проведенные на макроуровне, показали, что в процессе синтеза происходит удлинение образцов. Для определения местоположения зоны самопроизвольной деформации относительно фронта волны горения проводились эксперименты на микроуровне. Так как распространение волны горения и движение среды за фронтом стационарно, то динамика деформации определялась изменением положения одной метки -вольфрамовой проволоки, запрессованной в образец. Кадры видеограммы эксперимента представлены на рис.3.

а) б) в) г)

Рис.3. Кадры видеозаписи эксперимента: а - момент поджига образца, б -момент прохождения фронта волны горения через метку (/=0), в - /=24 мс, г -108 мс; 1 - фронт горения, 2 - метка (проволока d=50 мкм), 3 - подсвеченный фон, 4 - край образца

Скоростная видеозапись положения метки с частотой 500 кадр/сек показала, что вплоть до момента, когда фронт волны горения достигал метки, последняя оставалась неподвижной. Для всех исследованных составов движение метки начиналось за фронтом горения, причем метка всегда двигалась в направлении, противоположном направлению распространения волны горения. Регистрировалось смещение вдоль оси образца, изменение диаметра было незначительным. На рис.4 приведены усредненные по нескольким экспериментам зависимости координаты метки от времени для составов титан — кремний и титан — углерод, при использовании порошков титана разной дисперсности. Наиболее заметная деформация в системе титан - кремний происходит в составах на основе мелкого титана (ПТОМ), движение метки начинается сразу же за фронтом горения, в то время как в составах с более крупным титаном ПТС 100-125 мкм и ПТС 160-200 мкм только через 0.02 с и 0.04 с соответственно. Кроме этого, изменение координаты метки в 8-10 раз больше для тонкодисперсных смесей по сравнению с грубодисперсными. В отличие от системы титан - кремний, в данной системе смещение метки идет «скачкообразно». Это, по-видимому, связано с различным механизмом горения образцов. Интересно, что при этих различиях, средние скорости движения метки, измеренные после сглаживания скачков, близки для обеих систем. Скорость распространения волны горения в составе 5И + 381 изменялась от 44 мм/с для ПТОМ до 25 мм/с для ПТС 160-200 мкм, в то время как скорость распространения волны горения в составе Т1 + С была значительно меньше, 23 мм/с для ПТОМ и 17 мм/с для ПТС 160-200 мкм.

Рис.4. Изменение координаты метки при прохождении фронта волны горения по образцу, а) 5Т1 +381, б) Т1 + С; *=0 — момент прохождения фронта волны горения через метку.

Для системы титан-бор приведены усредненные по нескольким экспериментам зависимости координаты метки от времени с различными добавками железа (рис.5). Наиболее ярко выраженная деформация наблюдалась в системе с малым содержанием железа 10-20%, с увеличением количества железа до 60% деформация уменьшалась в 5 раз. Наибольшая скорость распространения фронта волны горения в системе титан-бор равнялась 67 мм/с, в то время как в системе титан-бор с 60% железа составила только 43 мм/с.

Рис.5. Изменение координаты метки при горении состава титан железо, t=0 - момент прохождения фронта волны горения через метку.

бор

Полученные результаты показывают, что самопроизвольная деформация происходит в сравнительно узкой зоне, движущейся вместе с фронтом горения. Очевидно, эта зона обладает повышенной пластичностью из-за наличия расплава, а за пределами этой зоны расплав либо не успел образоваться (исходная смесь), либо весь израсходовался в реакции (область твердого продукта). Рассмотрим вопрос о кинетике локального изменения плотности среды. Сопоставление результатов для исследованных систем показывает, что в системе титан — кремний и титан-бор-железо деформация происходит плавно, и координата метки стационарно возрастает, а в системе титан-углерод расширение носит колебательный (периодический) характер. Это хорошо видно на экспериментальных кривых (рис.4 и рис.5). Если в системах титан-кремний и титан-бор-железо все графики ведут себя одинаково, с небольшими отклонениями, то в системе титан-углерод наблюдается большое различие в скорости деформации, это заметно, по углу наклона кривых и скачки удлинения в разных экспериментах происходят в различное время.

Наибольший интерес представляют системы с монотонной деформацией, так как это позволяет по координате произвольной точки среды (метки) рассчитать профиль плотности в волне горения. Перейдем в систему координат, связанную

с фронтом волны горения (исследовались только стационарно горящие составы) и запишем условия неразрывности:

р0и=р&

где ро - исходная плотность, р - текущая плотность, и - скорость движения исходной смеси в выбранной системе координат (численно равна скорости горения, измеренной в лабораторной системе координат, но направлена в другую сторону), \У = W + U - скорость среды в системе координат, связанной с фронтом волны горения, W - скорость среды в лабораторной системе координат.

Следовательно, динамика изменения плотности описывается формулой:

Таким образом, для расчета текущей локальной плотности в любой момент времени достаточно определить экспериментально исходную плотность, скорость горения и временную зависимость скорости движения метки. Аналогичное выражение можно записать и для безразмерной относительной плотности, то есть плотности, нормированной на максимально возможную теоретическую плотность исходной среды с нулевой пористостью (или же беспористого продукта).

На рис.6 представлены графики изменения относительной плотности за фронтом волны горения (исходная относительная плотность составляла 0,55) для системы титан-кремний. Видно, что непосредственно за фронтом волны горения происходит резкое уменьшение значения плотности, что соответствует расширению среды, после чего плотность резко увеличивается, что соответствует сжатию среды. Наибольшее уменьшение плотности происходит в системе ПТОМ, меньше всего в системе с крупными частицами титана. Ширина зоны расширения составляет 100-300 мкм, ширина зоны сжатия 200300 мкм. Ширина этих зон зависит от размеров частиц порошка металла. В отличие от системы титан - кремний, в системах титан - бор с 10-20% добавками железа происходит расширение образца до относительной плотности 0,2 (рис.7). Видно, что в системах с добавкой 30-40% железа, так же как и в системах с добавкой 10-20% железа непосредственно за фронтом волны горения происходит резкое уменьшение относительной плотности в 1,5 — 2 раза. В отличие от систем с промежуточным содержанием железа, составы с содержанием 50-60% железа, характеризуются нерегулярными колебаниями плотности за фронтом горения. По-видимому, это можно объяснить потерей устойчивости фронта горения вследствие разбавления исходной смеси инертной добавкой (железом).

40= Ро'"

и

Рис.6. Изменение относительной плотности за фронтом волны горения в системе титан-кремний, д;=0 - положение метки в момент прохождения фронта волны горения.

Рис.7. Изменение относительной плотности за фронтом волны горения в системе титан-бор-железо.

В третьей части 3 главы представлены результаты экспериментальных работ по изучению усилий, возникающих в волне горения, вследствие дегазации примесных газов, и приводящих к деформации образцов. Данное исследование позволило определить нелинейную зависимость изменения усилия от содержания железа в исходной шихте. Эксперименты показали, что с добавлением железа в исходную шихту, усилия снижаются, а время протекания синтеза увеличивается. Это связано с понижением температуры реакции при

увеличении количества железа в шихте, что приводит к снижению дегазации в процессе синтеза, и уменьшению давления газов и скорости распространения фронта волны горения. Эксперименты по определению усилий выделяющихся газов в процессе синтеза на примере системы титан - кремний, ьа образцах диаметрами 10 и 15 мм показали, что при увеличении диаметра в 1.5 раза максимальные усилия, развиваемые образцами увеличиваются в 4 раза.

Четвертая часть 3 главы рассказывает о влиянии газифицирующихся добавок на процесс самопроизвольной деформации в условиях СВС. Проведенные эксперименты показали, что движущей силой самопроизвольного расширения является быстрое возрастание давления примесных газов в волне горения, вызванное резким повышением температуры. Это согласуется с результатами экспериментов по изучению влияния газифицирующихся веществ (гидрида титана и буры) на удлинение образцов на примере системы титан - бор с 40% масс, содержанием железа (рис.8).

Рис.8. Влияние газифицирующихся веществ на удлинение образцов при горении.

Небольшие добавки, 2-4% масс, гидрида титана, практически не влияют на удлинение образцов, а при добавке уже 2% масс, буры видно, что смещение метки образца в 1,5 раза превышает деформацию образца первоначального состава. Добавки 10% масс, гидрида титана и буры вдвое уменьшают относительное удлинение образцов, по сравнению с удлинением образца состава Т1 + 2В + 40%Бе. Следует заметить, что газифицирующиеся добавки в проведенных экспериментах снижали скорость распространения фронта волны горения в два раза.

В четвертой главе приводятся характеристики газовой фазы, образующейся при прохождении волны СВС по образцу. Данные о количестве и составе газов,

П + 2В + 40% масс.Ре

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12

выделяющихся в условиях высокотемпературного синтеза, были получены на образцах системы 5Т + 3Si. Эксперименты проводились методом динамической спектроскопии, основанной на изучении спектров излучения газов. Обработка спектральных данных показала, что разностный спектр (рис.9) пропорционален доле возбужденных атомов Т1 (линия с А.=612,6 нм) в общем токе заряженных частиц, наблюдаемом при горении данного образца. Кроме титана, обнаружено свечение возбужденных атомов Б! (А.—641,5 нм), и молекулярного водорода (А.=603,2 нм). При расшифровке спектральных данных было замечено, что во всех спектрах хорошо просматривается линия атомарного водорода (А.=656,28 нм), однако этот результат требует дополнительного исследования.

00 05 А т 2,0 I* 3,0 35 40 45 Рис.9. Разностный спектр образца при прохождении волны горения.

Эксперименты по изучению ионизации газовой фазы базировались на зондовом методе Ленгмюра. На рис.10 представлены временные изменения потока заряженных частиц и напряжения в момент прохождения фронта горения на зонде. Непрерывное измерение тока и соответствующего ему напряжения позволяло получать вольт-амперные характеристики (ВАХ) за время равное периоду колебаний генератора пилообразного сигнала (0,03 с). Анализируя ВАХ можно заметить, что при сильно отрицательном потенциале зонда число попадающих на него электронов мало по сравнению с числом попадающих на зонд положительных ионов. С уменьшением отрицательного потенциала зонда (по абсолютной величине) число электронов, попадающих на зонд, увеличивается.

Рис.10. Временные изменения потока заряженных частиц и напряжения на зонде в момент прохождения волны горения.

Далее электронный ток на зонд растет быстрее ионного, и в точке, где потенциал зонда становится равным потенциалу плазмы, электронный ток достигает насыщения (рис.11).

1,5

. 0,6 NN '

0,0

—2,21с —о— 2,32 с —*—2,58 с -V—2,73 с —О—2,92 с д. ¿4 А Ьы/

ч*7)/*^^^^ у/7 ^^Х:1 1-1 , ... , .........

-10

-5

о

и, в

10

Рис.11. Вольт - амперные характеристики, полученные в результате зондовых измерений.

В результате математической обработки ВАХ были получены значения концентраций ионов. Концентрация отрицательно заряженных частиц

15

приблизительно равнялась 1017м'3, а концентрация положительных ионов составила 1019 м", эти значения на 2-3 порядка выше равновесной тепловой концентрации и больше величины электронного тока с поверхности титана при температуре горения на 1-2 порядка. Следовательно, при горении образуются и другие отрицательно заряженные частицы, что позволяет предположить химическую природу процесса, которую по сравнению с горением газовых углеводородных пламен можно было бы назвать хемоионизацией.

Пятая глава посвящена исследованию влияния примесного газовыделения на формирование структуры СВС - продуктов. При определении зависимости удельного газовыделения от размеров частиц титана, было выяснено, что общее количество газов, образующихся при горении, сильно уменьшается с увеличением размера частиц титана. Это свидетельствует в пользу того, что газифицирующиеся компоненты первоначально локализованы вблизи поверхности металлических частиц (титана) и их количество напрямую связано с удельной поверхностью порошкового реагента. Т.е. основными факторами, влияющими на изменения размеров образца, являются скорость горения, скорость фильтрации газов наружу из образца и способность среды к деформации. Соотношение первых двух факторов определяет величину давления газа в порах, которое стремится расширить образец. Эта величина зависит от механизма горения. Так в случае образования большого количества жидкой фазы, с двумя плавящимися реагентами, система титан — кремний, резко увеличивается скорость растекания расплава и коалесценции газовых пузырей. Оба процесса приводят к уменьшению потерь примесного газа и усилению процессов пенообразования, т.е. преобладанию закрытой пористости. В то же время, давление газов приводит к расширению пористой среды лишь при условии, что она обладает достаточной пластичностью. В противном случае (хрупкая среда) избыточное давление приводит к разрушению образца. В рассмотренных системах среда становится достаточно пластичной в результате плавления реагентов, то есть одновременно с началом интенсивной химической реакции. Вязко - пластическая деформация среды прекращается при образовании жесткого каркаса из кристаллических продуктов. В образце состава титан-кремний, при условии плавления обоих компонентов, получена закрытая пористость с размерами пор порядка 10 мкм (рис.12). В системе титан - углерод ярко выражено преобладание открытой пористости, образованной пластинками толщиной 0,3-0,5 мм. Пластинки представляют собой материал с закрытой пористостью с размерами пор до 10 мкм. Характерный размер пор (среднее расстояние между пластинками) составляет приблизительно 0,15-0,2 мм. При горении образцов системы титан-бор-железо также образуются в основном открытые макропоры. Об этом говорит и тот факт, что все образцы удлинялись, изменения в диаметрах были незначительными. Это связано с тем, что примесный газ выделяется непосредственно за фронтом горения, в зоне, толщина которой значительно меньше диаметра образца. Образующийся градиент давления газа направлен вдоль оси образца.

Для получения материала с закрытой пористостью необходимо, чтобы образец расширялся как в осевом, так и в радиальном направлении. Это было достигнуто при получении интерметаллической пены в режиме теплового взрыва на системах титан-алюминий, никель—алюминий. -Для всех исследованных составов было получено, что наибольшая пористость наблюдается при максимальной начальной плотности образцов — 0,9 от теоретической, и при давлении инертного газа в камере 6 атм. В результате экспериментов были получены пенообразные интерметаллические материалы пористостью до 70%.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Впервые на микроуровне проведено исследование процессов самопроизвольной деформации (удлинение образцов) в условиях СВС. Обнаружено, что движение частиц продуктов сгорания начинается сразу за фронтом горения в направлении, противоположном направлению движения фронта горения. Показано, что для всех исследованных составов (5Т1 + 381, Т1 + С, Т1 + 2В + (0-60%)Масс.Бе) зона деформации находится непосредственно за фронтом волны горения и состоит из зоны расширения и зоны сжатия. Впервые определены размеры зоны деформации, так ширина зоны расширения равняется 100-200 мкм, зоны сжатия - 200-300 мкм, и зависит от размера частиц порошка металла.

2. Исследовано влияние добавки газифицирующихся веществ (Т1Н2 и ЫагВгСЬ ЮНгО) к составу Т1-Б-Ре на процесс самопроизвольной деформации.

Показано, что удлинению образцов способствуют небольшие добавки, порядка

1-2 % масс. При содержании газифицирующейся добавки 2-4 % масс, она практически не влияет на удлинение образца, а при содержании добавки 10 % масс, удлинение становится меньше, чем в отсутствие добавки. Доказано, что газифицирующиеся добавки снижают скорость распространения фронта волны горения почти в два раза.

3. Измерены усилия, развиваемые образцом во время горения и приводящие к его удлинению. Установлено, что эти усилия определяются динамикой примесного газовыделения, фильтрацией газов наружу из образца, составом и макроструктурой конденсированной фазы. Показано как влияние скорости оттока газов (зависимость от диаметра), так и капиллярных сил (количество легкоплавкого компонента) на усилие, удлиняющее образец.

4. Подтверждено предположение о том, что при горении порошковых смесей типа титан - кремний в порах образца, т.е. в газовой фазе, образуется низкотемпературная плазма. Газы, растворенные в частицах переходных металлов и адсорбированные на поверхности твердых реагентов, высвобождаются вследствие чрезвычайно быстрого нагрева и химических процессов, происходящих во фронте волны горения. При этом газовая фаза состоит из газов, находящихся частично в атомарном состоянии и газов, образовавшихся вследствие испарения небольшой части конденсированных реагентов.

5. Впервые получены динамические зондовые вольт — амперные характеристики частично ионизированного газа, выделяющегося при СВС, и проведено их сопоставление с данными динамической оптической спектроскопии. Показано, что основными носителями электрического заряда в газовой фазе являются, наряду с электронами, ионы Н2+, И+, Концентрация ионов достигает максимального значения во фронте волны горения и зоне реакции (при этом она превосходит равновесную тепловую концентрацию на

2-3 порядка), затем степень ионизации снижается до равновесной.

6. В результате проведенных экспериментальных исследований получены материалы с пористостью до 80%. На основании полученных результатов сделан вывод о том, что для получения материалов с заданной пористостью в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза необходимо, чтобы выделение газов в волне горения совпадало с образованием жидкой фазы.

СПИСО1С РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Kamynina O.K., Kidin N.I., Kudryashov V.A., Rogachev A.S., Umarov L.M. Formation of Low — Temperature Plasma during an SHS Process. International Journal of SHS, vol. 10, no. 1,2001, pp.55-62

2. Камынина O.K., Кидин Н.И., Кудряшов ВА, Рогачев А.С., Умаров Л.М. Процесс ионообразования в волне горения. Физика Горения и Взрыва, т.38, №4, 2002, стр.77-79

3. Kamynina O.K., Kukin A.A., Rogachev A.S., Umarov L.M. EXPERIMENTAL 'INVESTIGATION OF THE DYNAMICS OF INSTANTANEOUS

DEFORMATION OF SAMPLES DURING SHS. Journal of International Research .Publications. Bulgaria, Science Invest Ltd. - branch Bourgas, 2001/02, Issue 2, no. 7_2002. Available from Internet:

http://ejournaI.topcities.com/Contents/Issue_2/7/7_2002.htm. ISSN 1311 -8978

4. Камынина O.K., Рогачев А.С., Умаров Л.М. Динамика деформации реагирующей среды при безгазовом горении. Физика горения и взрыва, т.39, №5,2003, стр.69-73

5. Камынина O.K., Рогачев А.С., Сычев А.Е., Умаров Л.М. Механизм и динамика формирования пористого продукта в волне СВС. Цветная металлургия. Известия вузов, №6,2003, стр.69-74

6. O.K. Kamynina, A.S. Rogachev, A.E. Sytschev and L.M. Umarov. Spontaneous deformation during SHS. International Journal of SHS, 2004, in press

7. Kamynina O.K., Kukin A.A., Rogachev A.S., Umarov L.M. EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE DYNAMICS OF INSTANTANEOUS DEFORMATION OF SAMPLES DURING SHS. The Reports from 4th International Symposium "TECHNOMAT'02, Materials, Methods and Technology", September 12-14, Bourgas, Bulgaria, pp. 16-22

8. Kudryashov V.A., Kouzmina O.K. (now Kamynina O.K.), Filimonov IA To the nature of charged particles in the heterogeneous reactions of combustion. 27th International Symposium on Combustion, University of Colorado at Boulder, USA, August 2-7, 1998, abstracts ofWork-in-Progress, Poster Presentations, p.278

9. Kouzmina O.K. (now Kamynina) To the influence of charged particles on the processes of heterogeneous combustion. Physique en Herbe, Europeen Conference for PhD students in Physics, July 6-10, Rouen, France, 1998, Program and Abstracts, C3

10. Kouzmina O.K. (now Kamynina), Rogachev A.S., Umarov L.M.. The gas phase ionization in the SHS wave. V International Symposium on SHS, Moscow, August 16-19, 1999, Book ofAbstracts, p.23

11. Kamynina O.K., Kidin N.I., Kudryashov VA, Rogachev A.S., Umarov L.M. The experimental study of the ionization processes in the SHS wave. VI International Symposium on SHS, Technion, Haifa, Israel, February 17-21, 2002, Book of Abstacts, pp.5 9-60

12. Камынина O.K., Кукин А.А., Рогачев А.С., Умаров Л.М. Динамика самопроизвольного изменения размеров образца в условиях СВС. Труды Всероссийской конференции «Процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов», Москва, 24-27 июня 2002г., стр.166

13. Kamynina O.K., Rogachev A.S., Sytschev A.E., Umarov L.M. Formation dynamics for porous SHS products. VII International Symposium on SHS, Cracow,

July 6-9", 2003, Book ofAbstracts

14. Kamynina O.K., Sytschev А.Б., Rogachev A.S., Umarov L.M. and Vadchenko S.G. Experimental study on spontaneous deformation in SHS wave. Russian-French Workshop on SHS. Chernogolovka, October 6-8, 2003, Scientific Programme and Abstracts, p.36

15. Камынина O.K., Рогачев А.С., Сычев А.Е., Умаров Л.М. Экспериментальные исследования деформации реагирующей среды в условиях СВС. Всероссийская школа-семинар по структурной макрокинетике для молодых ученых. Черноголовка, 24-26 ноября, 2003, Программа и тезисы докладов, стр.38

23.08.2004 г.. Объём 1,25 усл. печ. л.. Тираж 100 экз. Заказ №1416. Типография ИСМАН

* 1 6259

Введение.

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 У. 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. . . . . 107 Выводы.

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 механизмов формирования структуры продуктов СВС, необходимые для получения материалов с заданными свойствами.

110 Выводы.

В результате проведенных экспериментальных исследований по изучению взаимодействия конденсированной и газовой фаз, образующихся в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, были получены результаты, позволившие сделать следующие выводы.

1. Впервые на микроуровне проведено исследование процессов самопроизвольной деформации (удлинение образцов) в условиях СВС. Обнаружено, что движение частиц продуктов сгорания начинается сразу за фронтом горения в направлении, противоположном направлению движения фронта горения. Показано, что для всех исследованных составов (5Тл + 381, Тл + С, Тл + 2В + (0-60%)масс.Ре) зона деформации находится непосредственно за фронтом волны горения и состоит из зоны расширения и зоны сжатия. Впервые определены размеры зоны деформации, так ширина зоны расширения равняется 100-200 мкм, зоны сжатия - 200-300 мкм, и зависит от размера частиц порошка металла.

2. Исследовано влияние добавки газифицирующихся веществ (ТЩ2 и ЫагВгСЬ-ЮНгО) к составу Тл-В-Ре на процесс самопроизвольной деформации. Показано, что удлинению образцов способствуют небольшие добавки, порядка 1-2 % масс. При содержании газифицирующейся добавки 2-4 % масс, она практически не влияет на удлинение образца, а при содержании добавки 10 % масс, удлинение становится меньше, чем в отсутствие добавки. Доказано, что газифицирующиеся добавки снижают скорость распространения фронта волны горения почти в два раза.

3. Измерены усилия, развиваемые образцом во время горения и приводящие к его удлинению. Установлено, что эти усилия определяются динамикой примесного газовыделения, фильтрацией газов наружу из образца, составом и макроструктурой конденсированной фазы. Показано как влияние скорости оттока газов (зависимость от диаметра), так и капиллярных сил (количество легкоплавкого компонента) на усилие, удлиняющее образец.

4. Подтверждено предположение о том, что при горении порошковых смесей типа титан - кремний в порах образца, т.е. в газовой фазе, образуется низкотемпературная плазма. Газы, растворенные в частицах переходных металлов и адсорбированные на поверхности твердых реагентов, высвобождаются вследствие чрезвычайно быстрого нагрева и химических процессов, происходящих во фронте волны горения. При этом газовая фаза состоит из газов, находящихся частично в атомарном состоянии и газов, образовавшихся вследствие испарения небольшой части конденсированных реагентов.

5. Впервые получены динамические зондовые вольт - амперные характеристики частично ионизированного газа, выделяющегося при СВС, и проведено их сопоставление с данными динамической оптической спектроскопии. Показано, что основными носителями электрического заряда в газовой фазе являются, наряду с электронами, ионы Н2+, Тл+, БГ. Концентрация ионов достигает максимального значения во фронте волны горения и зоне реакции (при этом она превосходит равновесную тепловую концентрацию на 2-3 порядка), затем степень ионизации снижается до равновесной.

6. В результате проведенных экспериментальных исследований получены материалы с пористостью до 80%. На основании полученных результатов сделан вывод о том, что для получения материалов с заданной пористостью в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза необходимо, чтобы выделение газов в волне горения совпадало с образованием жидкой фазы.

1. Мержанов А.Г, Шкиро В.М., Боровинская И.П., «Авт.свид.», №255221, 1967

2. Мержанов А.Г., Боровинская И.П. СВС тугоплавких неорганических соединений. ДАН СССР, 1972, т.204, №2, с.366

3. Merzhanov A.G. Regularities and mechanism of combustion of pyrotechnic titanium boron mixtures. Fourth Symposium on Chemical Problems Connected with the Stability of Explosises, Molle, Sweden, May 31 June 2, 1976, pp. 381-401

4. И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов, Н.П. Новиков, А.К. Филоненко. Безгазовое горение смесей порошков переходных металлов с бором. ФГВ, 1974, т. 10, №1, стр. 4-15

5. Вершинников В.И., Филоненко А.К. О зависимости скорости безгазового горения от давления. ФГВ, 1978, т. 14, №5, стр.42-47

6. Филоненко А.К., Вершинников В.И. Газовыделение от примесей при безгазовом горении смесей переходных металлов с бором. Хим.физика, 1984, т.З, №3, стр.430-434

7. Н.П. Новиков, И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов. Зависимость состава продуктов и скорости горения в системах металл-бор от соотношения реагентов. ФГВ, 1974, т. 10, №2, стр.201-206

8. А. С. Мукасьян, В.А. Шугаев, Н.В. Кирьяков. Влияние газообразных флюидных фаз на горение металлов в азоте.

9. ФГВ, 1993, т.29, №1, стр.9-13

10. Кирьяков Н.В., Григорян Э.А., Сихарулидзе Г.Г. и др. Сверхпроводимость: физика, химия, техника. 1990, т.З, №6, стр.11-21

11. A.C. Рогачев, JI.M. Умаров, А.Г. Мержанов, Н.В. Кирьяков. Экспериментальное исследование газовой фазы, образующейся в процессах СВС. ФГВ, 1997, т.ЗЗ, № 4, стр. 55-64

12. Ивановский A.JL, Жуков В.П., Губанов В.А. Электронное строение тугоплавких карбидов и нитридов переходных металлов. М.: Наука, 1990

13. Блошенко В.Н., Бокий В.А., Боровинская И.П. О растворении окисной пленки металла в процессе синтеза карбида титана. ФГВ, 1984, т.20, № 6, стр.87-90

14. Блошенко В.Н., Бокий В.А., Боровинская И.П. В кн.: Проблемы технологического горения, т. 1 - Черноголовка, 1981

15. Блошенко В.Н. В кн.: Проблемы тепло- и массопереноса в топочных устройствах, газогенераторах и химических реакторах., Минск, 1983

16. В.Н. Блошенко, В.А. Бокий, Т.М. Моравская, Ю.М. Шульга. Изменение состояния примесного кислорода и взаимодействие компонентов при вакуумном отжиге смеси порошков молибдена и бора, ФГВ, 1988, т.24, № 2, стр.111-115

17. Щербаков В.А., Сычев А.Е., Штейнберг A.C. Макрокинетика дегазации в процессе СВС. ФГВ, 1986, т.22, № 4, стр.55-61

18. Мержанов А.Г., Боровинская И.П., Володин Ю.Е. О механизме горения пористых металлических образцов в азоте. ДАН СССР, 1972, т.206, № 4, стр.905-908

19. Ю.С. Найбороденко, Н.Г. Касацкий и др. Горение конденсированных и гетерогенных систем: сб.статей. Черноголовка, 1980, стр.74-79

20. Мержанов А.Г., Филоненко А.К., Боровинская И.П. Новые явления при горении конденсированных систем. ДАН СССР, 1973, т.208, №4, стр.892-894

21. А.К. Филоненко. Процессы горения в химической технологии и металлургии, Черноголовка, 1975, стр. 258-274

22. В.Н. Аравин, С.Н. Нумеров. Теория движения жидкостей и газов в не деформируемой пористой среде. М., Гостехиздат. 1953

23. Ефимов О.Ю., Зарипов Н.Г., Блошенко В.Н., Бокий В.А., Белинская У.А., Каштанова A.A. Влияние остаточного давления на структуру и прочность пористого карбида титана, полученного методом СВС в вакууме. ФГВ, 1992, т.28,5, стр.50-53

24. В.Ф. Проскудин, В.А. Голубев, П.Г. Бережко. О деформациях внутри горящих образцов. ФГВ, 1997, т.ЗЗ, №4, стр.78-83

25. Yasuhiro Tanabe, Takashi Sakamoto, Nobuko Okada, Takashi A'katsu, Eiichi Yasuda, Seiichi Takasu, and Takayuki Sabato. Effect of gravity on titanium carbide foams by SHS. J.Mater.Res., vol.14, No.4, Apr. 1999, pp. 1516-1523

26. Б.С. Сеплярский, Н.И. Ваганова. Конвективный режим распространения зоны реакции новый механизм горения «безгазовых» систем. ДАН, 2000, т.375, №4, стр.496-499

27. Т.В. Монасевич, JI.A. Монасевич, JI.C. Марцунова, В.А. Куликов. Влияние исходной пористости на скорость горения и конечную пористость смесей Ti+B.

28. ФГВ, 1989, т.25, №6, стр.36-39

29. Штейнберг А.С., Щербаков В.А. Зондирование пористой структуры при безгазовом горении. Проблемы структурной макрокинетики, сборник, Черноголовка, 1990, стр.75-107

30. А.К. Филоненко, В.А. Бунин, В.И. Вершинников. Особенность зависимости скорости горения от диаметра для некоторых безгазовых составов. Химическая физика, 1982, №2, стр.260-264

31. Ю.М. Максимов, А.Т. Пак, Л.Г. Расколенко, А.А. Зенин. Закономерности и механизм горения системы Ti-B-Fe. ФГВ, 1984, т.20, №2, стр.74-79

32. С.Г. Вадченко, А.Ю. Гордополов, А.С. Мукасьян. Роль молекулярного и кондуктивного механизмов теплопередачив распространении гетерогенной волны горения. ДАН, 1997, т.354, №5, стр.610-612

33. S.G. Vadchenko, A.G. Merzhanov. Thermoexpanding Graphite as a Pore-Forming Additive to SHS Systems. International Journal of SHS. Vol.5, No.2, 1996, pp.173-183

34. K.G. Shkadinsky, G.V. Shkadinskaya, B.J. Matkowsky. Gravitational Effects on the SHS Production of High Porosity Materials. Combust. Sci. and Tech., 1996, vol.118, pp.313-342

35. Merzhanov A.G., Yukhvid V.I. The self-propagating high-temperature synthesis in the field of centrifugal forces.1.: Proceedings of the 1st US-Japanese workshop on combustion synthesis. Tsukuba, Japan, 1990; 1-12

36. A.C. Штейнберг, B.A. Щербаков, B.B. Мартынов, М.З. Мухоян, А.Г. Мержанов. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез высокопористых материалов в невесомости. ДАН СССР, 1991, т.318, №2, стр.337-341

37. Н.С. Yi, Т.С. Woodger, J.J. Moore, J.Y. Guidne. The Effect of Gravity on the Combustion Synthesis of Metal-Ceramic Composites. Metallurgigal and Materials Transactions. Vol.29B, august 1998, pp.889-897

38. Hunter K.R. and J.J. Moore. The Effect of Gravity on the Combustion Synthesis of Ceramic and Ceramic-Metal Composities. J.Mat. Synth, and Proc., 1994, 2, 355

39. В.А. Голубев, П.Г. Бережко, В.Ф. Проскудин, А .Я. Малышев, П.К. Кремзуков, E.H. Беляев, В.В. Островский,

40. С.К. Гришечкин. О перемещении вещества воспламенителя и образца при горении безгазовых систем в жесткой оболочке. ФГВ, 1991, т.27, №2, стр.93-97

41. С.Г. Вадченко, А.Г. Мержанов, A.C. Мукасьян, А.Е. Сычев. Влияние одноосного нагружения на макрокинетику горения безгазовых систем. ДАН, 1994, т.337, №5, с.618-621

42. S.G. Vadchenko, A.G. Merzhanov, A.S. Mukasyan, А.Е. Sytschev. A study on a deformation of the combustion zone. Second European Symposium. Fluids in Space. Naples, Italy, 22-26 April 1996, Proceedings, pp.357-361

43. K.G. Shkadinsky, G.V. Shkadinskaya, B.J. Matkowsky, V.A. Volpert. Self-Compaction or Expansion in Combustion Synthesis of Porous Materials. Combust. Sei. and Tech., 1992, vol.88, pp.271-292

44. Дж. Лаутон, Ф. Вайнберг. Электрические аспекты горения. М.: Энергия, 1976, стр. 173-193

45. A.A. Энгель. Ионизованные газы. М., Физматгиз, 1959

46. Давидчук E.JI. и др. ФГВ, 1977, №2, стр.20

47. Давидчук E.JL, Мальцев В.М., Рябиков О.Б. Тезисы Всесоюзного симпозиума по методам аэрофизических исследований. Новосибирск, 1976, 816с.

48. P.M. Фристром, А.А. Вестенберг. Структура пламени. М.: Металлургия, 1969, 364с.

49. В.М. Мальцев, М.И. Мальцев, Л.Я. Кашпоров. Основные характеристики горения. М.: Химия, 1977, 320с.

50. D. Bradley. The effect of Electric Fields on Combustion Processes. Advanced combustion methods, edited by Felix J. Weinberg, ACADEMIC PRESS, 1986, pp. 331-395

51. Langmuir J., Gen. El. Rev., 1923, 26, 731

52. Langmuir J., Mott-Smith H. Gen. El. Rev. 1924, 27, 449

53. П.Ф. Похил, В.М. Мальцев, В.М. Зайцев. Методы исследования процессов горения и детонации. М.: Наука, 1969, 301 с.

54. Лебедев Ю.А., Бенилов М.С. Зондовые методы. Диагностика низкотемпературной плазмы. Новосибирск: Наука, 1994, стр. 185-269

55. Yu.G. Morozov, M.V. Kuznetsov, and A.G. Merzhanov. Electric Fields in the Processes of Self-Propagating High-Temperature Synthesis., Int. J. of SHS, 1997, vol.6, no.l, pp. 1-13

56. Ю.Г. Морозов, M.B. Кузнецов, М.Д. Нерсесян, А.Г. Мержанов. Электрохимические явления в процессах СВС. ДАН, 1996,т. 351, №6, стр.780-782

57. S. Gedevanishvili, D. Agrawal, R. Roy. Microwave Combustion Synthesis and Sintering of Intermetallics and Alloys. J. Mater. Sci.1.tt. 1999, vol. 18, no.9, pp.665-668

58. Д.К. Белащенко. Явления переноса в жидких металлах и полупроводниках. М.: Атомиздат, 1970, 400 с.

59. Е.М. Степанов, Б.Г. Дьячков. Ионизация в пламени и электрическое поле. М.: Металлургия, 1968, 312 с.

60. Vadim A. Kudryashov, Alexander S. Mukasyan, and Igor A. Filimonov. Chemionization Waves in Heterogeneous Combustion. J. of Materials Synthesis and Processing, vol.4, no.5,1996,pp. 353-358

61. Ю.М. Максимов, А.И. Кирдяшкин, B.C. Когородов, B.JI. Поляков. Генерация и перенос электрического заряда при СВС на примере системы Co-S. ФГВ, 2000, т.36, №5, стр. 130-133

62. А.И. Кирдяшкин, Ю.М. Максимов, B.C. Когородов, B.JI. Поляков. Неравновесные электрофизические явления в процессах СВС. ДАН, 2001, т.381, №1, стр.66-68

63. В.В. Болдырев. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ. Новосибирск: Наука, 1983, 65 с.

64. Н.Н. Агаджанян, С.К. Долуханян, В.Ш. Шехтман и др. Радиационно-термический синтез карбогидридов титана. Химическая физика, 2001, т.20, № 3, стр.42-^16

65. С.К. Долуханян, В.Ш. Шехтман, Н.Н. Агаджанян и др.

66. Радиационно-термический синтез гидридов титана. Химическая физика, 2000, т. 19, № 12, стр.21-25

67. А.Г. Алексанян, С.К. Долуханян, В.Ш. Шехтман,

68. H.H. Агаджанян и др. Радиационно-термический синтез гидронитридов титана. Химическая физика, 2001, т.20, № 1, стр. 32-36

69. Ю.М. Максимов, А.И. Кирдяшкин, В.К. Смоляков, В.И. Итин. Особенности реакций СВС в электрическом и магнитном полях В сб. СВС: теория и практика. Черноголовка, «Территория», 2001, стр.215-235

70. Н.И. Кидин, И.А. Филимонов. О волновых режимах распространения СВС-процессов с дополнительными источниками тепловыделения электрической природы. Препринт №324 ИПМ АН СССР, 1988, 32с.

71. Н.И. Кидин, И.А. Филимонов. О волновых режимах СВС в условиях Джоулевой диссипации энергии., Элементарные процессы в химически реагирующих средах. Междуведомственный сборник, М., 1988, стр.99-102

72. Н.И. Кидин, И.А. Филимонов. О развитии неустойчивости при горении безгазовых систем в условиях Джоулевой диссипации энергии. Низкотемпературная плазма при горении. Межвузовский сборник научных трудов. Чебоксары, 1989, стр.11

73. Н.И. Кидин, И.А. Филимонов. СВС как способ получения композитных материалов в условиях Джоулевой диссипации энергии. Механика композитных материалов., 1990, №6, стр.1106-1112

74. A. Filimonov, N.I. Kidin. On the intensive heat release zone thickness in gasless combustion waves., Flame structure, 1991 V.2, pp.290-293

75. N.I. Kidin, I.A. Filimonov. An SHS process in an external electric field., Int. J. of SHS, 1992, vol.1, no.4, pp.513-520

76. Igor A. Filimonov, Nikolai I. Kidin. Effect of Electric Current on SHS-Processes with Complete Transformation in Wave Front, Combust. Sci. and Tech., 1996, vol. 112, pp. 15-34

77. A. Feng, Z.A. Munir. The effect of an Electric Field on Self

78. Sustaining Combustion Synthesis: Part I. Modeling Studies, Metallurgical and Materials Transactions. B. 1995, vol. 26B. pp.581-586

79. A. Feng, O.A. Graeve, Z.A. Munir. Modeling solution for electric field-activated combustion synthesis., Computational Materials Science. 1988,12, pp.137-155

80. A. Feng, Z.A. Munir. Comparison between calculated and measured temperatures in field-activated synthesis of SiC, Metall. Mater. Trans. 1995, vol.27, pp.324-325

81. I. A. Filimonov, N.I. Kidin. The Influence of an Electromagnetic Field on the SHS Process in the Spin Mode. Int. J. of SHS, 1994, vol.3, no.2, pp. 143-154

82. I. A. Filimonov, N.I. Kidin. The Effect of Heat Removal on the Spin Mode of SHS in an External Electromagnetic Field. Int. J. of SHS. vol.3, no.3, pp. 197-205

83. C.E. Закиев, К.Г. Шкадинский. Тепловое воздействие высокочастотного синтеза электромагнитного излучения на фронт высокотемпературного синтеза. Химическая физика, 1998, т. 17, №10, стр. 107-115

84. S.E. Zakiev. The Effect of RF Heating on the parameters of SHS. Int. Jour, of SHS., 1999, vol.8, no.l, pp. 1-11

85. Андриевский P.А. Пористые металлокерамические материалы. M.: Металлургия, 1964, 188c.

86. Шибряев Б.Ф., Павловская Е.И. Металлокерамические фильтры. М.: Машиностроение, 1973, 120с.

87. Авиационная акустика. Под ред. А.Г. Мунина, В.Е. Квитки. М.: Машиностроение, 1973, 448с.

88. Федорченко И.М. Развитие работ в области высокопористых материалов из металлических порошков и волокон. Порошковая металлургия, 1979, №9, стр.25-35

89. Белов C.B. Пористые металлы в машиностроение. М.: Машиностроение, 1981, 247с.

90. Шибряев Б.П. Пористые проницаемые спеченные материалы. М.: Металлургия, 1982, 168с.

91. Пористые проницаемые материалы. Справочник под ред. Белова C.B., М.: Металлургия, 1987, 335с.

92. А.П. Савицкий. Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонентами. Новосибирск: Наука, 1991, 183с.

93. Аренобургер Д.С., Пугин B.C., Федорченко И.М. Технология получения и свойства пористых материалов из сплавов титан-молибден. Порошковая металлургия, 1970, №12,стр.3 9-42

94. В.И. Уваров, И.П. Боровинская, А.В. Загнитько, Н.М. Троценко, Е.С. Лукин. Фильтры для установок по получению воды для инъекционных растворов (апирогенной воды). Огнеупоры и керамика, 2003, №5, стр.22-28

95. И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов, В.И. Уваров. Капиллярно-пористые СВС-материалы для фильтрации жидкостей и газов. Наука производству, 2001, т.48, № 10, стр.28-33

96. Banhart, J and Baumeister, J. Deformation characteristics of metal foams. J. Mater.Sci., 1998, 33, p. 1431

97. J. Duarte, J. Banhart. A study of aluminium foam formation kinetics and micro structure. Acta mater. 48, 2000, pp.2349-2362

98. John Banhart. Manufacture, characterisation and application of cellular metals and metal foams. Progress in Materials Science, 46, 2001, pp.559-632

99. Kenny L.D. In: Materials Science forum. Vols.217-222. Switzerland: Transtec Publications, 1996

100. Miyoshi T, Iton M, Akiyama S, Kitahara A. Advanced Engineering Materials, 2000, 2, p. 179

101. Simone A.E., Gibson L.J. Acta Met., 1996, 44, p. 1437

102. Simone A.E., Gibson L.J. J.Mat. Sci, 1997, 32, p.451

103. Yamada Y, Shimojima K, Sakaquchi Y, Mabuchi M, Nakamura M, Asahina T, Mukai T. Advanced Engineering Materials, 2000, 2, p. 184

104. Lavernia E.J. Grant N.J., Mat.Sci.Eng., 1988, 98, p.381

105. Bram M., Stiller C., Buchkremer H.P., Stover D., Bauer H. Advanced Engineering Materials, 2000, 2, p. 196

106. Andersen O., Waag U., Schneider L., Stephani G., Kieback B. Advanced Engineering Materials, 2000, 2, p. 192

107. Cohen L.A., Power W.H., Fabel D.A. Mater. Eng. 1968, 67, p.44,

108. Pickering S. Metal Powder Report, 1998, 53, p.24

109. Kaplan R.B., Tuffias R.H. J. Res. and Develop., 1989, February, pp.118-120

110. B.A. Щербаков, А.Г. Мержанов. CBC металлокерамического пеноматериала. ДАН, 1997, т.354, №3, стр.346-349

111. Makoto Kobashi andNaoyuki Kanetake. Advanced Engineering Materials, 2002, vol.4, no. 10, pp.745-747

112. A.G. Merzhanov, A.E. Sytschev, SHS in Microgravity, in Self-Propagating High-Temperature Synthesis of Materials, A.A. Borisov, L. De Luca, A. Merzhanov, Eds., New Yourk: Taylor and Francis, 2002, pp.301-322

113. Саркисян A.P., Долуханян C.K., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Некоторые закономерности горения смесей переходных металлов с кремнием и синтез силицидов. ФГВ, 1978, т. 14, № 3, стр. 49-55

114. К. Маккей. Водородные соединения металлов. Изд-во «Мир», Москва, 1968, 245 стр.

115. Гидриды переходных металлов.под. ред. Э.Мюттертиз. Изд-во «Мир», Москва, 1975, 312 стр.

116. Водород в металлах. Под ред. Г. Алефельда и И. Фелькля. Изд-во «Мир», Москва, 1981, 476 стр.