Экспериментальные методы исследования динамики структурных превращений при синтезе алюминидов титана в режиме теплового взрыва тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

Логинова Марина Владимировна

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ СИНТЕЗЕ АЛЮМИНИДОВ ТИТАНА В РЕЖИМЕ ТЕПЛОВОГО ВЗРЫВА

01.04.01 — Приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул - 2006

Работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук,

доцент Филимонов Валерий Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Маркин Виктор Борисович

кандидат технических наук, профессор Цибиров Александр Михайлович

Ведущая организация: Томский политехнический университет,

(г. Томск)

Защита состоится 26 декабря 2006 г. в 15 часов в ауд. 426 г.к. на заседании диссертационного совета Д.212.004.06 при Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова, по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова

Автореферат разослан 24 ноября 2006 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

С.П. Пронин

Общая характеристика работы Актуальность проблемы

Интенсивное развитие темпов современного машиностроения предполагает создание новых материалов, с высоким уровнем эксплуатационных характеристик, при этом комплекс эффективных свойств должен удовлетворять набору физико-химических, механических и иных характеристик, обеспечивающих защиту от деструктивных воздействий. К последним относятся: высокая жаростойкость, жаропрочность, стойкость к воздействию коррозии, действию различного рода агрессивных сред и т.д.. Для получения композиционных материалов с особыми свойствами используются широко распространенные на сегодняшний день технологии: распыление металлического расплава, гидридно-кальциевого восстановления, электролиза расплавленных сред. Указанные технологии требуют больших энергозатрат, сложного аппаратурного оформления. Продукты, полученные с использованием этих технологий, как правило, содержат примеси других элементов. Этих недостатков лишен открытый в 1967 году А.Г. Мержановым и его научной школой метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Большой вклад в развитие этого метода внесли школы профессоров Левашова Е.А., Максимова Ю.М., Амосова А.П., Юхвида В.И., Евстигнеева В.В. Метод отличается низкими энергозатратами, простотой и надежностью оборудования, чистотой синтезированного продукта. В настоящее время указанным методом синтезировано свыше тысячи бинарных и многокомпонентных соединений.

Одной из основных задач фундаментального и прикладного материаловедения является управление процессом СВС, цель которого -получение монофазного продукта требуемого химического состава. В этом отношении режим теплового взрыва является более предпочтителен, поскольку допускает возможность управления тепловой активностью шихты, посредством изменения внешних теплофизических условий. Необходимо заметить, что к настоящему времени этот вопрос малоизучен. Отсутствуют конкретные рекомендации по проведению режима синтеза в той или иной бинарной или многокомпонентной системе. Поэтому изучение способов управления процессами СВС является важной и актуальной задачей. Для этих целей необходимо понимание механизмов процессов структурообразования при СВ-синтезе. Наиболее эффективным методом экспериментального изучения динамики процессов структурообразования является метод синхротронного излучения, который позволяет идентифицировать сложный процесс формирования фаз в динамике.

В последнее время большой интерес вызывают соединения на основе алюминидов титана. Указанные соединения обладают малым удельным весом,

высокой жаростойкостью и могут составить серьезную конкуренцию соединениям на основе алюминидов никеля, поскольку не требуют дополнительной технологической обработки, следовательно, являются более дешевыми. В то же время, на сегодняшний день, отсутствует ясное понимание механизмов структурообразования в данной системе. Математической модели, позволяющей прогнозировать процессы синтеза в указанной системе, на сегодняшний день нет. Исходя из вышеизложенного:

Цель работы заключалась в разработке экспериментальных методов исследования динамики процессов структурообразования гетерогенной порошковой смеси Т1-А1 при синтезе в режиме теплового взрыва, а также в применении метода синхротронного излучения для изучения формирования фазовых структур в условиях реализации теплового взрыва. В процессе выполнения работы, решались следующие задачи:

1. Разработка технологического реактора, для проведения исследований по изучению процессов СВ-синтеза в режиме теплового взрыва, с возможностью изменения условий теплоотвода и равномерного прогрева во всем реагирующем объеме.

2. Исследование динамики фазообразования в системе 'П+А1 при синтезе в режиме теплового взрыва, с использованием метода динамической дифрактометрии высокого пространственного и временного разрешения.

3. Разработка математической модели процессов структурообразования в системах Тг+ЗА1, Т1 + А1.

4. Проведение исследований по изучению фазового состава продукта синтеза, проведенного в различных тепловых режимах. Сравнение экспериментальных данных с расчетными.

Научная новизна работы

1. Разработана методика изучения процессов структурообразования в системе Т1-А1, с применением технологического реактора, позволяющего изменять условия теплоотвода в любой момент времени и получать однородное распределение фаз по всему реагирующему объему.

2. Разработана экспериментальная методика для изучения динамики фазовых превращений при синтезе в режиме теплового взрыва в пучках синхротронного излучения.

3. Впервые произведена идентификация последовательности фазовых превращений в системе Т1+А1 в режиме теплового взрыва, с использованием разработанного устройства и метода динамической дифрактометрии в пучках синхротронного излучения.

4. Разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать процессы фазообразования при тепловом взрыве в гетерогенной системе 'П-А1, на основе диаграммы состояния системы ГП-А1.

5. Выяснены механизмы процесса структурообразования, позволяющие получать продукт синтеза, требуемого состава и физико-химических свойств в порошковых системах Т1+ЗА1, Т1+А1. Практическая значимость работы

- Разработанная методика, с применением технологического реактора, дает возможность получать продукты алюминидов титана заданного состава.

- На основании адекватности математической модели и результатов экспериментальных исследований появляется возможность прогнозирования режимов проведения синтеза для получения монофазного продукта в системе ТьА1.

- Практическую значимость имеет разработанное и апробированное на системе ТьА1 экспериментальное устройство, адаптированное к методу динамической дифрактометрии в пучках синхротронного излучения, которое может быть применено для изучения динамики процессов фазообразования в режиме теплового взрыва в других системах.

Основные защищаемые положения

1. Экспериментальная методика, позволяющая производить отключение источника разогрева реактора в любой момент времени и получать равномерное распределение температуры по всему реагирующему объему.

2. Экспериментальная методика исследования динамики фазообразования в процессе синтеза, при реализации теплового взрыва, адаптированная к методу синхротронного излучения.

3. Методика получения монофазного продукта синтеза в режиме теплового взрыва для порошковых систем Т1+ЗА1, Л+А1.

4. Прогнозная математическая модель динамики процессов разогрева и структурообразования для порошковой системы ТьА1.

5. Механизмы структурообразования в системе ТьА1 при различных режимах синтеза с целью получения продукта с требуемым набором физико-химических свойств.

Публикации: Основные результаты диссертации опубликованы в девяти печатных работах, из них 2 статьи и 7 тезисов докладов на всероссийских конференций.

Апробация работы Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Южно-Сибирском объединенном физическом семинаре Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, а также на 9-ой международной научно-технической конференции "Композиты — в народное хозяйство" (Композит -2005) (г. Барнаул, 2005 г.), на 8-ом международном симпозиуме "СВС - 2005" (Сардиния, Италия, 2005г.), на международной научно-технической конференции "Современные технологические системы в машиностроении" (г. Барнаул, 2005 г.), на физической школе - семинар "Высокотемпературный

механохимический синтез новых материалов" (г.Новосибирск, 2006г.), на международной школе - семинар "Прорывные технологии в области композиционных материалов, теория и практика процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза" (г.Барнаул,2006 г.). Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации 116 страниц текста, диссертация содержит 66 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 140 наименований.

Содержание работы Во введении приведено обоснование целей и задач настоящего исследования, обоснованы научная новизна и практическая значимость работы, дана ее краткая характеристика.

Глава I. Тепловой взрыв в гетерогенных конденсированных системах. Способы теоретического и экспериментального исследования закономерностей саморазогрева и структурообразования в режиме теплового взрыва

В главе рассмотрены различные способы реализации самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Приведены результаты основных теоретических и экспериментальных исследований изучения СВ-синтеза как в режиме послойного горения, так и в режиме теплового взрыва. Показаны преимущества технологии СВС перед другими способами получения композиционных материалов.

Приведенный в главе литературный обзор позволяет сделать вывод, что на сегодняшний день экспериментальные методики, дающие возможность управлять процессами структурообразования в режиме теплового взрыва, недостаточны разработаны. Механизмы структурообразования в системе Т1-А1 не достаточно глубоко изучены, экспериментальных методик по изучению динамики структурообразования в режиме теплового взрыва с использованием синхротронного излучения не существует.

Исходя из поставленных проблем, в конце главы сформулированы цели и задачи настоящей работы.

Глава II. Экспериментальный комплекс для изучения динамики саморазогрева и процессов структурообразования в системе ТьА1

Глава посвящается описанию базовых конструкционных элементов комплекса для проведения исследований по изучению динамики саморазогрева и процессов структурообразования в системе Т1-А1.

Основным элементов комплекса являлся технологический реактор, схема которого представлена на рис.1.

Рис.1. Схема технологического реактора для проведения синтеза в режиме

теплового взрыва.

Реактор представляет собой стальной цилиндр с внутренним диаметром 38 мм, толщиной стенки 1 мм. Высота объема, занятого реагирующей шихтой составляет 50 мм. На боковую поверхность цилиндра наматывалась нихромовая спираль 2, через которую пропускается электрический ток. Спираль изолировалась от поверхности цилиндра слоем 3. Для прогрева торцевых поверхностей шихты были использованы специально разработанные нагревательные элементы 4, основу которых составлял слой асбеста, толщиной 5 мм, по его периметру просверлены отверстия, через которые пропущена нихромовоя проволока. Все три нагревательные элемента соединялись последовательно. Для контроля температуры, в стенке реактора и внутри шихты 6 использовались хромель-алюмеливые термопары 5. Для изоляции шихты от торцевых нагревателей и нагревателей от окружающей среды применялись асбестовые прокладки 8. В цепь входит выключатель 9. В соответствии со стандартной методикой измерения температуры с помощью термопар был использован компенсационный спай 7. Блок 10 выполняет функцию защитного устройства, предохраняющего систему от короткого замыкания. Для сбора и обработки данных использовался ПК IBM с многоканальной платой аналого-цифрового преобразования J1A 1,5РС1, к которой подключались термопары 5.

Рентгеноструктурный анализ исходных смесей порошков и синтезированных продуктов проводился на дифрактометре рентгеновском общего назначения ДРОН-6. Для исследования применялась стандартная рентгеновская трубка с Си Ка-излучением, длина волны А.= 1,5418 А. Дифрактограммы снимались с шагом сканирования 0,05 градуса и временем экспозиции в каждой точке равным 3 секунды. Обработку и анализ экспериментальных данных осуществляли с помощью пакета программ PDWin, предназначенного для автоматизации процесса обработки рентгенограмм.

Исследование микроструктуры шлифованных поверхностей проводился с использованием автоматического анализатора изображения «ВидеоТест», в состав которого входят: оптический микроскоп, цифровая камера «Baumer Optronic» и компьютер на базе Windows ХР для визуализации и обработки изображения. Анализатор позволяет изучать микроструктуру шлифов, полученных из спеков продукта, получать фотографии элементов структур высокого качества, определять микротвердость, производить количественный анализ гранулометрии изучаемых образцов.

Для исследования процессов динамики фазообразования использовался метод динамической дифрактометрии высокого пространственного и временного разрешения в пучках синхротронного излучения (СИ). Метод позволяет определять динамику изменения фазового состава в процессе химических превращений в гетерогенных конденсированных системах. Синхротронное излучение обладает непрерывным спектром, покрывающим практически весь рентгеновский диапазон. Излучение обладает очень высокой интенсивностью, что является наиболее важным для исследований. Перечисленные свойства позволяют с высоким пространственным и временным разрешением анализировать быстропротекающие процессы фазообразования при синтезе композиционных материалов.

В настоящем исследовании указанный метод был впервые адаптирован к исследованию процессов синтеза в режиме теплового взрыва. Использовалось излучение от накопителя электронов ВЭПГ1-3 Института ядерной физики СО РАМ (г. Новосибирск). На рис.2 представлена соответствующая схема функционирования установки для изучения динамики фазовых превращений в процессе теплового взрыва.

Излучатель 1 генерирует поток синхротронного излучения 2, который попадает на поверхность реагирующей шихты, находящейся в реакторе 3 через берпллиевое окно 4. Реактор находится в вакуумной камере 5, из которой производится откачка воздуха до давления 0,01 атм., при помощи штуцеров 6. Динамика разогрева шихты измеряется с помощью термопары 7. Отраженный пучок 8 попадает в детектор 9. Установка оснащена системой охлаждения 10.

Рис.2. Схема функционирования установки для изучения динамики фазовых превращений в процессе теплового взрыва: а) внешний вид установки; б)

технологический реактор. 1 - излучатель, 2 — падающий пучок СИ. 3 — технологический реактор, 4 -бериллневое окно, 5 - вакуумная камера, 6 -штуцеры для откачки воздуха, 7 термопара, 8 -отраженный пучок, 9 -детектор, 10 - система охлаждения.

Приведенная выше методика позволяет анализировать динамику тепловых процессов и процессов структурообразования при синтезе в режиме теплового взрыва, производить качественный и количественный анализ фазового состава продукта, анализировать микроструктуру конечного продукта.

Глава III. Математическая модель процессов структурообразования в бинарной порошковой смеси Ti-Al

В настоящей главе проводится моделирование процессов структурообразования в системе Ti - А1 при саморазогреве в режиме теплового взрыва, и выяснение зависимости фазового состава конечного продукта от соотношения компонентов и теплофизических условий синтеза. Необходимо понимать, что возможность управления составом конечного продукта при реализации СВС в режиме теплового взрыва, зависит от индивидуальных особенностей конкретной системы, определяемых с одной стороны структурой диаграммы состояния, с другой — макрокинетическими и теплофизическими параметрами реагирующей смеси (коэффициенты диффузии в фазах и растворах, тепловые эффекты растворения и образования фаз, теплоемкость смеси и т.д). Следовательно, для решения вопроса в пользу возможности управления составом конечного продукта синтеза, необходим количественный анализ и построение прогнозной математической модели динамики процессов разогрева и структурообразования для данной порошковой смеси, в зависимости от теплофизических условий протекания реакции.

Равновесная диаграмма системы Ti - А1, используемая в расчетной модели, представлена на рис.3.

Диаграмма состояния указанной системы относится к перитектическому типу. Наименьшая температура плавления соответствует температуре плавления фазы TiAl3 и составляет 1340 °С. При температурах выше температуры плавления алюминия и ниже указанной температуры в равновесии находятся: расплав алюминия и титана, фаза TiAl3, у-фаза TiAl, а2-фаза Ti3Al, расплав алюминия. Характерной особенностью системы является слабая растворимость титана в жидком алюминии до температур 1200 °С (она составляет порядка 5% по массе).

При построении модели будем предполагать, что тепловыделение от процессов, происходящих при диффузионной перекристаллизации а - твердого раствора в Р - твердый раствор (температура перехода 1240 °С) и распада а2-фаза пренебрежимо мало по сравнению с тепловыми эффектами реакции.

А1, (ат.)

20 40 50 60 "О 80 90 100

А1."о (по массе)

Рис.3. Диаграмма состояния системы Т1-А1.

В данной задаче рассматривается динамика саморазогрева порошковой смеси — А1, находящейся в реакторе объема V , с поверхностью теплоотдачи 5* с варьируемым эффективным коэффициентом теплоотдачи а. . Задача рассматривается в термически безградиентной постановке. Предполагается, что саморазогрев происходит в статических условиях, при фиксированной на протяжении всего процесса синтеза, температуре стенки реактора, которая выше температуры плавления легкоплавкого компонента. За время плавления и достижения смесью температуры стенки Т0 в системе не происходит образования фаз, легкоплавкий компонент полностью находится в жидкой фазе. Рассматривалось соотношение компонентов, соответствующее стехиометрии фаз ТЧАЬ и Т1А1, в соответствии с этим рассчитывался размер реакционной ячейки по известной формуле

V ИтРпРм ;

где гп - радиус частицы титана, ]ЛА1, /лп - атомные массы титана и алюминия

соответственно, иА/, ип - стехиометрические коэффициенты,

Рм*Рп ~ плотности.

Уравнение теплового баланса для порошковой системы с жидким алюминием:

Су = п1¥+ - Т0), / = О, Т = Т0 (2)

ш V

где Су - теплоемкость единицы объема смеси, п — число ячеек в единице

объема, IV* — скорость тепловыделения, которая определяется скоростью образования фаз, а также скоростью растворения. Как будет видно из дальнейшего, максимальные температуры синтеза не достигают температуры плавления фазы Т1А13, что соответствует экспериментальным и расчетным данным, по этой причине теплоотвод на плавление не рассматривался.

Выражение для скорости тепловыделения имеет вид:

"'* = в.р,, ^+& а« ^+е>р» - 4лг'{с' (3)

где Ql —тепловой эффект образования фазы Т1А13, ()2 —фазы ТЧА1, ^з — фазы Л3А1 (на единицу массы алюминия), г,(/)— текущий радиус

частицы в процессе фазообразования (г0 < г, с, — концентрация

алюминия, определяемая ликвидусной линией на диаграмме (см. рис.3) ,

( Е ^ О, =£>0/ ехр!

коэффициент диффузии в жидкой фазе

(/)0/— предэкспонент, Е, —энергия активации), ^—тепловой эффект растворения. /, — количество алюминия в фазах:

/, = 471 |с(г)*2£/г ,/2 = 4л- ^с{г)Лс1г ,/3 = 4л- (4)

гг г3 г4

Система уравнений диффузии в областях:

дс / ч 1 д • , дс дс

г1<г<Ке>^- = 1:>Лт)—Т-г—,г = гио, с = с,, г = Яе — = 0.

д( г дг дг дг

(расплав)

дс , ч 1 д 2 дс г2<г<г,, — = /)1(Г)-т—г —. г = г,_0, с = с, г = г2+0,

г ст* дг

С = с2 СПАЬ)

дс , д 2 дс гъ<г<г2, — = В2(Т)——г —, Г — ' с = с3> т = ^3+0 ' дt г дг дг

с = с4 (Т1А1) (5)

дс /_ч 1 д 2 дс

Г4<Г<Г3, — = £>3(Г)——г —, г = г3_0, с = с5, г = г 3/ г дг дг .

4+0'

С = с6 (Т1зА1)

дс ^ I д 2 дс „ дс

0 <г<г4, — = Д,——г —, г = г4_0, с = с,,г = 0, — = 0. д( г дг дг дг

(Тв.раствор)

Все коэффициенты диффузии определяются Аррениусовской зависимостью .О, = £>0/ ехр^— от температуры.

Система уравнений движения границ фаз запишется в следующем виде:

Л 'дг1г,-° 'дг

На первом этапе расчета системы уравнений (1)-(6) определялись критические условия самовоспламенения в системе Т|'-А1 для состава Т|'+ЗА1 и

Т1+А1. Строилась зависимость критического коэффициента теплоотдачи а* от

температуры стенки Т0 . На рис.4 представлены соответствующие зависимости

< (Ьтк?)

10 8 б -4 -2 -0

665

< (Вт/м3)

300 -250 200 -150 100 -50 -О

675

685

б)

695 Т,°С

665

Б75

В95

695 ТС

Рис.4. Зависимости критического коэффициента теплоотдачи СС* от температуры стенки Т0 : а) система Т1+ЗА1; б) система Т1+А1.

В областях параметрической диаграммы СС* < СС*, (ниже кривых) имеет

место тепловой взрыв. Повышение критического значения эффективного коэффициента теплоотдачи с уменьшением размера частиц легко объяснить тем, что с уменьшением размера частиц возрастает их число в единице объема, следовательно, согласно (2) возрастает и тепловыделение единицы объема реагирующей шихты, исходя из этого, возрастает допустимый теплоотвод, при котором может произойти самовоспламенение.

На рис.5 и рис.6 представлены термограммы и диаграммы процессов структурообразования в объеме ячейке при синтезе соединении ТЧА13 и Т1А1 соответственно.

а)

Время (с) б)

Время (с)

Рис.5. Динамика процесса синтеза: а) термограмма синтеза, б) диаграмма процессов структурообразования при синтезе соединении Т1А13. 1- алюминий, 2 - соединений Т1А13, 3 - соединение Т1А1, 4 - соединение Т13А1, 5 - твердый раствор алюминия на основе титана. Размер частиц титана 130 мкм.

Время (с) б)

Время (с)

Рис.6. Динамика процесса синтеза: а) термограмма синтеза, б) диаграмма процессов структурообразования при синтезе соединении ТЧА1. 1- алюминий, - соединений Т1А13, 3 - соединение Т1А1, 4 — соединение Т13А1, 5 - твердый раствор алюминия на основе титана. Размер частиц титана 130 мкм.

Из анализа результатов расчета математической модели следует, что механизм структурообразования в системах Т1+ЗА1 и ТЧ+А1 различны. В Т1А13 при любом значении коэффициента теплоотдачи меньшего критического всегда синтезируется однофазный продукт указанной стехиометрии. В системе Т1А1 процесс образования однофазного продукта происходит медленнее по причине меньшего значения коэффициента диффузии алюминия. Все сказанное справедливо, в случае если, максимальные температуры синтеза не превосходят низшую температуру плавления в системе Т1А1 - соединения Т1А13 (1340 °С). Расчет кинетики плавления указанного соединения не представляется возможным по причине отсутствия справочных данных по теплофизическим параметрам интерметаллидного соединения Т1А13. При изменении фракции частиц титана максимальные температуры синтеза могут превосходить указанную температуру.

Глава IV. Исследование процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в системе ТьА1

На первом этапе экспериментальных исследований, проводилось изучение закономерностей саморазогрева и структурообразования в системах Т1+ЗА1 и И+А1.

На рис.7, представлена термограмма процесса теплового взрыва в системе И+ЗА! со средним размеров частиц 130 мкм.

Время (с)

Рис.7. Термограмма процесса теплового взрыва в системе Т1+ЗА1 при среднем размере частиц титана 130 мкм.

На рис.8 представлена соответствующая дифрактограмма продукта синтеза. На рис.19 представлена фотография соответствующего элемента структуры продукта.

► тю2

ю

эо

до

50 2©

70

1СШ

Рис.8. Дифракто грамма продукта синтеза.

Рис.9. Фотография характерного элемента структуры материала синтезированного продукта.

Из сопоставления расчетных и экспериментальных термограмм можно сделать вывод о хорошем соответствии значений максимальных температур синтеза. Кроме того, продуктом синтеза явился однофазный продукт стехиометрии Т1А13 как и предсказано моделью.

На рис.10, представлена термограмма процесса теплового взрыва в системе Т1+А1 со средним размеров частиц 130 мкм.

1 400 1300 1200 0 1100 о Ю00

то

900

<о

С 600 5 500 Е-1 400 300 200 100 0

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Вреьоя (с)

Рис.10. Термограмма процесса теплового взрыва в системе Т1+А1 при среднем размере частиц титана 130 мкм. На рис.11 представлена соответствующая дифрактограмма продукта синтеза. На рис.12 представлена фотография соответствующего элемента структуры продукта.

х

2©

Рис.11. Дифрактограмма продукта синтеза.

*

►

50мкм

Рис.12. Фотография характерного элемента структуры материала синтезированного продукта.

Из приведенных рисунков следует, что в данном случае продукт синтеза является однофазным, как и предсказывает математическая модель. В главе IV проведен подробный анализ соответствия результатов расчета модели и экспериментальных данных для различных фракций титана.

На следующем этапе рассматривались особенности динамики процессов структурообразования в системе Т1+А1 с применением метода синхротронного излучения. На рис.13 представлена термограмма синтеза соединения Т1+А1 в процессе остывания, при отключении источника разогрева в момент достижения шихтой максимальной температуры.

Рис. 13. Термограмма синтеза соединения Т1+А1 на этапе остывания. Точками обозначены моменты фиксирования фазового состава.

На рис.14 представлены дифрактограммы синтеза, полученные в процессе остывания, после реализации теплового взрыва, в соответствии с моментами времени, обозначенными на рис.15. На рис.16 представлена проекция поверхности на горизонтальную плоскость.

Рис.14. Динамика развития фазовых структур при остывании системы состава Ti+Al после реализации теплового взрыва. Ось абсцисс - 2 Thêta, ось ординат - номера сканируемых кадров, ось аппликат - интенсивность.

Рис.15. Проекция поверхности на горизонтальную плоскость. Ось абсцисс -номера сканируемых кадров. На основании полученных результатов были построены зависимости рассчитанных межплоскостных расстояний от времени и температуры.

Нарис.16, 17 представлены соответствующие зависимости.

Т|2А|5(00 14) ^_

Рис.16. Зависимость межплоскостных расстояний от времени для различных

синтезируемых фаз.

I

£ 2 25

105) / _

ТЛ1(002) /_

Т^А1,(00 14) -

Т|А12(002) Т^АуПОЗ)

-V-

1

Рис.17. Зависимость межплоскостных расстояний от температуры для различных синтезируемых фаз. На рис.18 приведена дифрактограмма конечного продукта синтеза-описанного в приведенных выше условиях.

Т1Л1 * Т1А1 ► тю

*А1 О

—ПлД ... .

Рис.18. Дифрактограмма конечного продукта. На основании проведенных исследований по изучению динамики процессов фазообразования методом динамической дифрактометрии можно сделать вывод, что при образовании известных химических соединений, представленных на диаграмме состояния системы Т1-А1, синтезируются метастабильные, короткоживущие фазы состава ТЧдАЬз, ТьЛ15, Т15А111, Т13А15, "ПАЬ которые не оказывают влияния на процессы образования основных фаз. Основные выводы и результаты работы:

1. Разработан технологический реактор для проведения управляемого СВ -синтеза в режиме теплового взрыва, позволяющий менять условия теплоотвода и получать равномерный прогрев по всему реагирующему объему.

2. Разработана экспериментальная методика исследования динамики фазовых превращений в процессе теплового взрыва, с использованием метода динамической дифрактометрии высокого пространственного и временного разрешения.

3. Разработана методика получения монофазного продукта при синтезе алюминидов титана в условияях теплового взрыва для фракций частиц титана со средними размерами 80 мкм. 130 мкм, 180 мкм.

4. Метод динамической дифрактометрии в пучках синхротронного излучения позволил установить в процессе теплового взрыва в системе "П-А1 наличие виртуальных фаз: ТЧдАЬз, Т12А15, Т!5А1ц, Т13А15, ТШ2, которые не наблюдаются в конечном продукте.

5. Разработана математическая модель процесса теплового взрыва на основе диаграммы состояния системы Т|-А1 в приближении однородного распределения температуры по объему реагирующей шихты, позволяющая прогнозировать процессы структурообразования в системе, при изменении условий проведения синтеза.

6. Установлено качественное согласие теоретической прогнозной модели и экспериментальных данных для систем Т1+ЗА1, Т1+А1.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Евстигнеев В.В., Логинова М.В., Милюкова И.В., Яковлев В.И., Порошковые СВС-материалы для нанесения покрытий ДГН./Наука-г.

Барнаулу.: Тезисы докладов научно-практической конференции. - г.Барнаул. Изд-воАГУ, 1999.- С.31-32.

2. Евстигнеев В.В., Логинова М.В., Милюкова И.В., Яковлев В.И. Технология утилизации отходов машиностроения и горнорудной промышленности./Наука-г. Барнаулу.: Тезисы докладов научно-практической конференции. — г. Барнаул. Изд-во АГУ, 1999.- С.46.

3. Евстигнеев В.В., Лебедева O.A., Логинова М.В., Тубалов Н.П., Яковлев В.И. Фильтры для гальванических производств в промышленности./Наука-г.Барнаулу.: Тезисы докладов научно-практической конференции. - Барнаул. Изд-воАГУ, 1999.- С.57-58.

4. Евстигнеев В.В., Филимонов В.Ю, Яковлев В.И., Логинова М.В., Семенчина A.C. Экспериментально - диагностический комплекс для проведения процесса СВС в режиме теплового взрыва. //Ползуновский Альманах, 2005. - №3. -С. 165 — 168.

5. Яковлев В.И., Филимонов В.Ю., Логинова М.В., Семенчина A.C. Детонационно-газовое напыление композиционных СВС-материалов на примере бинарной системы Ti-AlV/Ползуновский вестник, 2005. -№4 (ч.1).-

6. Евстигнеев В.В., Яковлев В.И., Логинова М.В., Семенчина A.C. Рентгенографическое исследование фаз композиционных СВС-материалов системы Ti-Al в процессах ДГН./ "Композиты-2005".: Тезисы докладов научно-практической конференции. — г. Барнаул. Изд-во АлтГТУ, 2005. - С.121-123.

7. Афанасьев A.B., Логинова М.В., Семенчина A.C., Черников В.С.Автоматизированная система регистрации температуры в процессах СВС./ "Композиты-2005".: Тезисы докладов научно-практической конференции. — г.Барнаул. Изд-во АлтГТУ, 2005. - С.248-250.

8. Евстигнеев В.В., Жакупова А.Е., Логинова М.В., Семенчина A.C. Процесс формирования интерметаллидных соединений в бинарной смеси Ti-Al при реализации синтеза в режиме теплового взрыва./ "Технология машиностроения".: Тезисы докладов научно-практической конференции. — г.Барнаул. Изд-во АлтГТУ, 2005.- С. 4-6.

9. ЕвстигнеевВ.В., Яковлев В.И., Черников B.C., Логинова М.В., Семенчина A.C., Диагностика газодисперсного потока в процессе ДГН порошка алюминия. /"Технология машиностроения".: Тезисы докладов научно-практической конференции. — г.Барнаул. Изд-во АлтГТУ, 2005.-С.6-9.

Подписано в печать 01.11.2006. Формат 60x84 1/16. Л^ать - ршогрзфия. Усл. п л. 1,39, Тираж 100 экз. Заказ 124/2006. Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46. Лицензии: ЛР N9 020822 от 21.09.98 года, ПЛД № 28-35 от 15.07 97 Отпечатано а ЦОП АлтГТУ 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46

С.71-75.

Введение.

ГЛАВА I. Тепловой взрыв в гетерогенных конденсированных системах. Способы теоретического и экспериментального исследовании закономерностей саморазогрева и структурообразования в режиме теплового взрыва

1.1. Моделирование процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

1.2. Экспериментальные методы изучения макрокинетики саморазогрева в гетерогенных конденсированных системах.

1.3. Особенности структурообразования бинарной порошковой смеси Ti-Al.

1.4. Особенности организации процессов синтеза в режиме теплового взрыва в гетерогенных конденсированных системах.

ГЛАВА II. Экспериментальный комплекс для изучения динамики саморазогрева и процессов структурообразования в системе Ti-Al

2.1. Технологическое оборудование для изучения процессов саморазогрева при реализации СВС в режиме теплового взрыва.

2.2. Экспериментальные методы изучения продуктов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

2.3. Метод динамической дифрактометрии высокого пространственного и временного разрешения для изучения фазообразования в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

2.4. Выводы по главе II.

ГЛАВА III. Математическая модель процессов структурообразования в бинарной порошковой смеси Ti-Al

3.1. Постановка задачи.

3.2. Особенности тепловых режимов синтеза и процессов структурообразования в порошковой смеси состава Ti+3A1.

3.3. Особенности тепловых режимов синтеза и процессов структурообразования в порошковой смеси состава Ti+Al.

3.4. Выводы по главе III.

ГЛАВА IV. Исследование процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в системе Ti-Al

4.1. Экспериментальное изучение динамики саморазогрева и процессов структурообразования при синтезе соединения стехиометрии TiAl3.

4.2. Экспериментальное изучение динамики саморазогрева и процессов структурообразования при синтезе соединения стехиометрии TiAl.

4.3. Анализ процессов структурообразования в системе Ti-Al с использованием метода динамической дифрактометрии.

4.4. Выводы по главе IV.

Процессом, обладающим значительным потенциалом с точки зрения получения новых композиционных материалов, которые могут послужить основой для решения многих проблем в различных отраслях машиностроения, является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), открытый академиком А.Г. Мержановым и его научной школой в 1967г.

Большой вклад в развитие этого метода внесли школы профессоров Левашова Е.А., Максимова Ю.М., Амосова А.П., Юхвида В.И., Евстигнеева В.В.

Синтез материалов методом СВС относится к процессам твердофазного горения, и его можно проводить в двух режимах - послойное горение и тепловой взрыв. СВС в режиме теплового взрыва, хотя и требует несколько больших энергозатрат, но выгодно отличается от послойного горения, прежде всего возможностью управления тепловой активностью реагирующей шихты посредством изменения теплофизических условий синтеза, что особенно важно в процессе вторичного структурообразования. К управляющим факторам можно отнести мощность инициирующего теплового источника, время его действия, условия теплоотвода, и т.д. Кроме того, знание критических условий теплового взрыва позволяет разграничить режим изотермического спекания и собственно теплового взрыва. Таким образом появляется возможность управления фазовым составом конечного продукта, его полнотой превращения. Одной из основных целей технологий процессов СВС является, как правило, получение однофазного продукта. Необходимо заметить, что к настоящему времени этот вопрос малоизучен. Отсутствуют конкретные рекомендации по проведению режима синтеза в той или иной бинарной или многокомпонентной системе.

В последнее время большой интерес вызывают соединения на основе алюминидов титана. Указанные соединения обладают малым удельным весом, высокой жаростойкостью и могут составить серьезную конкуренцию соединениям на основе алюминидов никеля, поскольку не требуют дополнительной технологической обработки, следовательно, являются более дешевыми. В то же время, на сегодняшний день, отсутствует ясное понимание механизмов структурообразовапия в данной системе. Математической модели, позволяющей прогнозировать процессы синтеза в указанной системе, на сегодняшний день нет, также нерешенным является вопрос о способах управления процессами структурообразовапия в указанной системе. Для решения этой проблемы необходимы надежные методы диагностики, которые бы позволяли иметь представление о динамике развития процесса структурообразовапия. Одним из наиболее эффективных методов решения этой проблемы является метод синхротронного излучения, который на сегодняшний день не применялся для изучения процессов синтеза в режиме теплового взрыва.

Исходя из вышеизложенного:

Цель работы заключалась в разработке экспериментальных методов исследования динамики процессов структурообразования гетерогенной порошковой смеси Ti-Al при синтезе в режиме теплового взрыва, а также в применении метода синхротронного излучения для изучения формирования фазовых структур в условиях реализации СВС в виде теплового взрыва.

В процессе выполнения работы, решались следующие задачи: 1. Разработка технологического реактора, для проведения исследований по изучению процессов СВ-синтеза в режиме теплового взрыва, с возможностью изменения условий теплоотвода и равномерного прогрева во всем реагирующем объеме.

2. Исследование динамики фазообразования в системе Ti+Al при синтезе в режиме теплового взрыва, с использованием метода динамической дифрактометрии высокого пространственного и временного разрешения.

3. Разработка математической модели процессов структурообразования в системах Ti+3A1, Ti+Al.

4. Проведение исследований по изучению фазового состава продукта синтеза, проведенного в различных тепловых режимах. Сравнение экспериментальных данных с расчетными.

Научная новизна работы

1. Разработана методика изучения процессов структурообразования в системе Ti-Al, с применением технологического реактора, позволяющего изменять условия теплоотвода в любой момент времени и получать однородное распределение фаз по всему реагирующему объему.

2. Разработана экспериментальная методика для изучения динамики фазовых превращений при синтезе в режиме теплового взрыва в пучках синхротронного излучения.

3. Впервые произведена идентификация последовательности фазовых превращений в системе Ti+Al в режиме теплового взрыва, с использованием разработанного устройства и метода динамической дифрактометрии в пучках синхротронного излучения.

4. Разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать процессы фазообразования при тепловом взрыве в гетерогенной системе Ti-Al, на основе диаграммы состояния системы Ti-Al.

5. Выяснены механизмы процесса структурообразования, позволяющие получать продукт синтеза, требуемого состава и физико-химических свойств в порошковых системах Ti+3 Al, Ti+Al.

Практическая значимость работы

- Разработанная методика, с применением технологического реактора, дает возможность получать продукты алюминидов титана заданного состава.

- На основании адекватности математической модели и результатов экспериментальных исследований появляется возможность прогнозирования режимов проведения синтеза для получения монофазного продукта в системе Ti-Al.

Практическую значимость имеет разработанное и апробированное на системе Ti-Al экспериментальное устройство, адаптированное к методу динамической дифрактометрии в пучках синхротронного излучения, которое может быть применено для изучения динамики процессов фазообразования в режиме теплового взрыва в других системах. Основные защищаемые положения

1. Экспериментальная методика, позволяющая производить отключение источника разогрева реактора в любой момент времени и получать равномерное распределение температуры по всему реагирующему объему.

2. Экспериментальная методика исследования динамики фазообразования в процессе синтеза, при реализации теплового взрыва, адаптированная к методу синхротронного излучения.

3. Методика получения монофазного продукта синтеза в режиме теплового взрыва для порошковых систем Ti+3A1, Ti+Al.

4. Прогнозная математическая модель динамики процессов разогрева и структурообразования для порошковой системы Ti-Al.

5. Механизмы структурообразования в системе Ti-Al при различных режимах синтеза с целыо получения продукта с требуемым набором физико-химических свойств.

Сформулированные выше цели и задачи исследования определили структуру работы.

В первой главе рассмотрены различные способы реализации самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Проведен анализ основных результатов теоретических и экспериментальных исследований СВ-синтеза как в режиме послойного горения, так и в режиме теплового взрыва. Показаны преимущества технологии СВС перед другими способами получения композиционных материалов.

Проведенный анализ позволяет сделать вывод, что на сегодняшний день экспериментальные методики, дающие возможность управлять процессами структурообразования в режиме теплового взрыва, недостаточны разработаны. Механизмы структурообразования в системе Ti-Al не достаточно глубоко изучены, экспериментальных методик по изучению динамики структурообразования в режиме теплового взрыва с использованием синхротронного излучения не существует.

Исходя из поставленных проблем, в конце главы сформулированы цели и задачи настоящей работы.

Вторая глава посвящается описанию приборов и методов для проведения исследований по изучению динамики саморазогрева и процессов структурообразования в системе Ti-Al, одним из основных элементов исследовательского оборудования является СВС-реактор. Для выявления динамики фазообразования использовался метод дифрактометрии высокого пространственного и временного разрешения в пучках синхротронного излучения (СИ). Метод позволяет определять динамику изменения фазового состава в процессе химических превращений в гетерогенных конденсированных системах. Сипхротронпое излучение обладает непрерывным спектром, покрывающим практически весь рентгеновский диапазон.

Излучение обладает высокой интенсивностью, высоким пространственным и временным разрешением и позволяет анализировать быстропротекающие процессы фазообразования при синтезе композиционных материалов. В настоящем исследовании указанный метод был адаптирован к исследованию процессов синтеза алюмипидов титана в режиме теплового взрыва.

В третьей главе проводится моделирование процессов структурообразования в системе Ti - А1 при саморазогреве в режиме теплового взрыва, и выяснение зависимости фазового состава конечного продукта от соотношения компонентов и теплофизических условий синтеза.

Из анализа результатов расчета математической модели следует, что механизм структурообразования в системах Ti+3A1 и Ti+Al различны. В T1AI3 при любом значении коэффициента теплоотдачи меньшего критического всегда синтезируется однофазный продукт указанной стехиометрии. В системе TiAl процесс образования однофазного продукта происходит медленнее по причине меньшего значения коэффициента диффузии алюминия. Все сказанное справедливо, в случае если, максимальные температуры синтеза не превосходят низшую температуру плавления в системе Ti-Al - соединения TiAl3 (1340 °С).

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований по изучению закономерностей теплового взрыва в системе Ti -А1, при различных теплофизических условиях синтеза, исследуются режимы проведения теплового взрыва, фазовый состав и структура, произведена проверка теоретической модели на адекватность.

Основные выводы н результаты работы

1. Разработан технологический реактор для проведения управляемого СВ -синтеза в режиме теплового взрыва, позволяющий менять условия теплоотвода и получать равномерный прогрев по всему реагирующему объему.

2. Разработана экспериментальная методика исследования динамики фазовых превращений в процессе теплового взрыва, с использованием метода динамической дифрактометрии высокого пространственного и временного разрешения.

3. Разработана методика получения монофазного продукта при синтезе алюминидов титана в условиях теплового взрыва для фракций частиц титана со средними размерами 80 мкм, 130 мкм, 180 мкм.

4. Метод динамической дифрактометрии в пучках синхротронного излучения позволил установить в процессе теплового взрыва в системе Ti-Al наличие виртуальных фаз: Ti9Al23, Ti2AI5, Ti5Aln, Ti3Al5, TiAl2, которые не наблюдаются в конечном продукте.

5. Разработана математическая модель процесса теплового взрыва на основе диаграммы состояния системы Ti-Al в приближении однородного распределения температуры по объему реагирующей шихты, позволяющая прогнозировать процессы структурообразования в системе, при изменении условий проведения синтеза.

6. Установлено качественное согласие теоретической прогнозной модели и экспериментальных данных для систем Ti+3A1, Ti+Al.

Автор выражает благодарность доктору физико-математический наук Евстигнееву Владимиру Васильевичу, научному руководителю кандидату физико-математических наук Филимонову Валерию Юрьевичу, кандидату технических наук Яковлеву Владимиру Ивановичу, кандидату технических наук Гладких Андрею Александровичу за научное сотрудничество и помощь в проведении физических экспериментах.

1. Семенов Н.Н. К теории процессов горения. // Жури. Рус. Физ - хим. Общества. 1928.т.60№3 с.241 -250.

2. Семенов Н.Н. Тепловая теория горения и взрывов.// Успехи физ.паук. 1940. т.23. №3. с.251 -486.

3. Франк Каменецкий Д.А. Распределение температур в реакционном сосуде и стационарная теория теплового взрыва. // Ж. физ. Химии. 1939. т. 13.№6 с.738 - 755.

4. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука. 1980.

5. Франк Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике.// 3-е издание.: М.: Наука. 1987.

6. Бахман Н.Н., Беляев А.Ф. Горение гетерогенных конденсированных систем. М.: Наука, 1967.

7. Хауфе К. Реакции в твердых телах и на их поверхности. И.Л. 1968.

8. Кофстад П. Высокотемпературное окисление металлов. Москва: Мир, 1969.

9. Хайкин Б.И., Блошенко В.Н., Мержанов А.Г. О воспламенении частиц металлов. // Физ.гор. и взрыва. 1970. т.6. №4. с.474 478.

10. Ю.Похил П.Ф., Беляев А.Ф., Фролов Ю.В., и др. Горениепорошкообразных металлов в активных средах. М.: Наука, 1972.

11. Беляев А.В. О горении взрывчатых веществ. // Жури. физ. химии. 1938. т. 12, вып.1. с.93 -99.

12. Зельдович Я.Б. К теории горения порохов и взрывчатых веществ.// Журн. Эксперим. и теор. физики. 1942. т.12.№11-12, с. 498 524.

13. З.Мержанов А.Г., Дубовицкий Ф.И. К теории стационарного горения пороха.// Докл.АН СССР. Т. 129, № 1, с. 153 156.

14. Бахман Н.Н., Беляев А.Ф. Горение гетерогенных конденсированных систем. М.: Наука, 1967.

15. Процессы горения в химической технологии и металлургии./ Под. ред. А.Г. Мержанова. Черноголовка. 1975.

16. Максимов Э.И., Мержанов А.Г., Шкиро В.М. Безгазовые составы, как простейшая модель горения нелетучих К систем. // Физ. гор. и взрыва. 1965. т. 1. №4, с. 24-30.

17. Проблемы космического производства. / Авдуевский B.C., Бармип И.В., Гришин С.Д.

18. К теории теплового распространения фронта химической реакции. // Физ. гор. и взрыва. 1966. т.2, №3, с. 36 43.

19. Мержанов А.Г., Хайкин Б.И. Некоторые вопросы теории распространения экзотермической реакции в конденсированной фазе.// Металлотермические процессы в химии и металлургии. Новосибирск: Наука, 1971 с. 26-31.

20. Алдушин А.П., Мержанов А.Г., Хайкин Б.И. О некоторых особенностях горения конденсированных систем с тугоплавкими продуктами реакции. // Докл. АН СССР. 1972, т.204, №5, с. 1139 -1142.

21. Алдушин А.П., Мартемьянова Т.М., Мержанов А.Г. Распространение фронта экзотермической реакции в конденсированных смесях при взаимодействии компонентов через слой тугоплавкого продукта. // Физ. гор. и взрыва, 1972, т. 8, №2, с. 202 -212.

22. Алдушин А.П., Мартемьянова Т.М., Мержанов А.Г. Автоколебательное распространение фронта горения в гетерогенных конденсированных средах. // Физ. гор. и взрыва, 1973, т. 9, №5, с.613 -626.

23. Мержанов А.Г. К теории безгазового горения. Черноголовка 1973. Препринт ОИХФ АН СССР.

24. Мержанов А.Г. К теории безгазового горения. Черноголовка 1973. Препринт ОИХФ АН СССР.

25. Мержанов А.Г., Дубовицкий Ф.И. К теории стационарного горения пороха.// Докл.АН СССР. Т. 129, № 1, с. 153 156.

26. Алдушин А.П., Мержанов А.Г., Хайкин Б.И. О некоторых особенностях горения конденсированных систем с тугоплавкими продуктами реакции. // Докл. АН СССР. 1972, т.204, №5, с. 1139 -1142.

27. Алдушин А.П., Мартемьянова Т.М., Мержанов А.Г. Распространение фронта экзотермической реакции в конденсированных смесях при взаимодействии компонентов через слой тугоплавкого продукта. // Физ. гор. и взрыва, 1972, т. 8, №2, с. 202 -212.

28. Merzanov A.G. Twenty years of search and findigs. In: Combustion and plasma synthesis of heigh temperature materials/ Eds. Z.A. Munir, J.B. Holt. N.Y.: VCH Publ. Inc., 1990, p.l - 53.

29. Merzanov A.G., Khaikin B.I. Theory of combustion waves in homogenious media. Prog. Energy Combust. Sci., v.14 1988, p. 1- 98.

30. Алдушин А.П., Хайкин Б.И., Шкадинский К.Г. Влияние неоднородностей внутренней структуры среды на горение конденсированных смесей реагентов, взаимодействующих через слой продукта./ Физ.гор. и взрыва, 1976,т.12, №6, с.819 -827.

31. Мержанов А.Г. Новые элементарные модели горения второго рода. Докл. АН СССР, 1977, т.233, №6, с. 1130 1133.

32. Алдушин А.П., Мержанов А.Г. Безгазовое горение с фазовыми превращениями. Докл. АН СССР, 1977, т. 236, №5, с. 1133 1136.

33. Мержанов А.Г., Мукасьян А.С., Рогачев А.С. и др. Микроструктура фронта горения в гетерогенных безгазовых средах (на примере горения системы 5Ti + 3Si)// Физ.гор. и взрыва. 1996. т. 32, № 6. с. 68 81.

34. Рогачев А.С., Мукасьян А.С., Варма А. Микроструктура самораспространяющихся волн экзотермических реакций в гетерогенных средах.// Докл. АН. 1999. т.366, №6. с. 777 -780.

35. Вадченко С.Г. Безгазовое горение модельной многослойной системы, (горение дисков с зазорами) // Физ.гор. и взрыва. 2001. т.37, №2. с. 42 -50.

36. Зб.Околович Е.В., Мержанов А.Г., Хайкнн Б.И., Шкадинский К.Г. Распространение зоны горения в плавящихся конденсированных смесях. // Физ.гор. и взрыва. 1977. т.13, № 3. с. 326-335.

37. Мержанов А.Г. Распространение твердого пламени в модельной гетерогенной системе. // Докл. АН. 1997. т.353. с. 504 507.

38. Мержанов А.Г., Перегудов А.Н., Гонтковская В.Т. Гетерогенная модель твердопламенного горения: численный эксперимент // Докл. АН. 1998. т. 360. с. 217-219.

39. Рогачев А.С., Мержанов А.Г. К теории эстафетного механизма распространения волны горения в гетерогенных средах // Докл. АН. 1999. т.365, №6. с.788 791.

40. Смоляков В.К. О «шероховатости» фронта безгазового горения // Физ. гор. и взрыва. 2001. т. 37, № 3. с. 33 34.

41. Мержанов А.Г., Кришеник П.М., Шкадинский Г.К. Модель поперечного распространения твердого пламени в чередующихся слоях горючего и инертного вещества. // Докл. АН. 2001 т.380, № 3. с. 323 -327.

42. Рогачев А.С. О микрогетерогенном механизме безгазового горения. // Физ. гор. и взрыва. 2003. т.39, № 2. с.38 47.

43. Дорожевец И.Н., Штессель Э.А. Роль поверхности контакта при горении гетерогенных конденсированных систем. // Физ. гор. и взрыва, 1991, т.17, №6, с. 33 -40.

44. Штессель Э.А., Дорожевец И.Н. Горение гетерогенных конденсированных систем при наличии химических транспортных реакций. // Физ.гор. и взрыва, 1990, т.26, № 1, с. 59.

45. Мержанов А.Г. Новые элементарные модели горения второго рода. Докл. АН СССР, 1977, т.233, №6, с. 1130 1133.

46. Алдушин А.П., Мержанов А.Г. Безгазовое горение с фазовыми превращениями. Докл. АН СССР, 1977, т. 236, №5, с. 1133 1 136.

47. Мержанов. А.Г. Твердопламенное горение. Черноголовка, Изд во ИСМАН 2000.

48. Некрасов Е.А., Тимохин А. М. Пак А.Т. К теории безгазового горения с фазовыми превращениями. // Физ гор. и взрыва. 1990, т.26, №5, с. 79 -85.

49. Штессель Э.А., Дорожевец И.Н. Горение гетерогенных конденсированных систем при наличии химических транспортных реакций. // Физ.гор. и взрыва, 1990, т.26, № 1, с. 59.

50. Мержанов А.Г. Новые элементарные модели горения второго рода. Докл. АН СССР, 1977, т.233, №6, с. 1130- 1133.

51. Алдушин А.П., Мержанов А.Г. Безгазовое горение с фазовыми превращениями. Докл. АН СССР, 1977, т. 236, №5, с. 1133 1136.

52. Мержанов. А.Г. Твердопламенное горение. Черноголовка, Изд во ИСМАН 2000.

53. Некрасов Е.А., Тимохин А. М. Пак А.Т. К теории безгазового горения с фазовыми превращениями. // Физ гор. и взрыва. 1990, т.26, №5, с. 79 -85.

54. Алдушин А.П., Вольперт В.А., Филипенко В.П. Влияние плавления реагентов на устойчивость горения безгазовых систем. // Физ. гор. и взрыва. 1987. т.23, №4, с. 35 41.

55. Мержанов А.Г., Озерковская Н.И., Шкадинский К.Г. Динамика теплового взрыва в послеиндукционный период.// Физ.гор. и взрыва, 1999, т.35,№6, с.65 70.

56. Алдушин А.П., Луговой В.Д., Мержанов А.Г., Хайкин Б.И. Условия вырождения стационарной волны горения // Докл. АН СССР, 1978, т.243, №6, с. 1434- 1437.

57. Алдушин А.П. Тепловой взрыв и волны горения // Физ.гор. и взрыва, 1987, т.23,№3,с.99- 103.

58. Munir Z.A. Reaction synthesis processes: Mechanisms and characteristics // Metallurg. Trans. 1992, V. 23 A, p.7 13.

59. Munir Z.A., Sata N. SHS diagrams: theoretical analysis and experimental observations // Int.J. of SHS, 1992, V.l, №3, p.355 365.

60. Князева А.Г., Чащина А.А. Численное исследование задачи о тепловом воспламенении в толстостепном сосуде // Физ.гор. и взрыва, 2004, т.40, №4, с.67-73.

61. Гарколь Д.А., Гуляев П.Ю., Евстигнеев В.В. Новая методика высокоскоростной яркостпой пирометрии для исследования процессов СВС // Физ.гор. и взрыва. 1994, т.ЗО. №1 с.72 77.

62. Вольпе Б.М., Гарколь Д.А., Евстигнеев В.В., Мухачев А.Б. Исследование взаимодействия системы никель алюминий в процессе СВС на основе методики высокотемпературной яркостной пирометрии. // Физ.гор. и взрыва. 1994, т.ЗО, №3, с.62 - 66.

63. Rogachev A.S., Varma A., and Merzhanov A.G. The mechanism of self-propogating high temperature synthesis of nickel aluminides, Part I: Formation of the product microstructure in a combustion wave. Inernational journal of SHS, 1993, v.2, №1, p. 25-38.

64. Varma A., Rogachev A.S., Mukas'yan A.S., Hwang S. Combustion Synthesis of Advansed Materials: Principles and Applications. Adv. Chem. Eng., v.24, p.79 -226.

65. Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов. М.:Металлургия, 1980.

66. Структура и свойства металлов и сплавов: Справочник./Под ред. О.М.Барабаш. Киев: Наукова думка, 1986.

67. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В Зт.: Т. 1. / Под общ. Ред. Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1996.

68. Цудзимото Т. Легкие жаропрочные сплавы на основе интерметаллида Ti-Al // НИИ Металлов, Токио: ВЦП № 11,- 41192.

69. Коллингз Е.В. Физическое металловедение титановых сплавов: Пер. с англ./ Под ред. Веркина Б.И., Москаленко В.А. М.: Металлургия, 1988.

70. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981. - 416с.

71. J. Krai, М. Ferdinandy, D. Liska, P. Diko. Formation of TiAl3 layer on titanium alloys. // Material Sciens and Engineering, A 140 (1991), P.479 -485.

72. M. Thuillard, L.T. Tran and M. A. Nicolet. Al3Ti formation by diffusion of aluminium through titanium.// Thin Solid Films, 1988, 166, P. 21 -27.

73. B.H Еременко , Я.В.Натанзон , В.Я. Петрищев . Особенности кинетики образования фазы TiAl3 в системе Ti -А1. // Порошковая металлургия , 1987, №2. С.27-31.

74. Van Loo F.J., Rieck G.D. Diffusion in the Titanium Aluminium System. I Interdiffusion between solid A1 and Ti or Ti - Al./ Acta Metallurgica. 1973. V.21, №1. P.61 -71.

75. L.Levin, M.Wein. Diffusivities in a Growing Multiphase Layer // Z. Metallkde. 1980 H.4, Bd. 71, p.223 226.

76. L.Levin, M.Wein. Determination of Diffusivities in a Growing Phase // Z. Metallkde 1979, H. 90 Bd. 70, p. 597 600.

77. J. Krai, M. Ferdinandy and D.Liska. Formation of TiAl3 layer on titanium alloys//Material Science and Engineering. 1991, A 140 p.479-485.

78. Уманский Я.С., Скаков Ю.А. Физика металлов. М. Атомиздат, 1978.

79. Сплавы титана с особыми свойствами. М: Наука, 1982.

80. Евстигнеев В.В., Вольпе Б.М., Милюкова И.В., Сайгутин Г.В. Интегральные технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: Высшая школа,1996.

81. Lai Но Yi, Ye Hong - Yo, Miao Shu - Xia, and Yin Cheng. Combustion Synthesis of Titanium Aluminides // Int. Journ. of SHS, 1992, v.l, № 3,p.447-452.

82. Lai Но Yi, Ye Hong - Yo, Miao Shu - Xia, and Yin Cheng. Combustion Synthesis of Titanium Aluminides // Int. Journ. of SHS, 1992, v.l, № 3, p.447-452.

83. Боровинская И.П. Образование тугоплавких соединений при горении гетерогенных конденсированных систем. В кн.: Горение и взрыв. Материалы IV Всес.симп.по горению и взрыву. М.: Наука, 1977,с. 138 -148.

84. Merzanov A.G. Twenty years of search and findings. In: Combustion and plasma synthesis of high temperature materials/ Eds. Z.A. Munir, J.B. Holt. N.Y.: VCH Publ. Inc., 1990, p. 1- 53.

85. Мержанов А.Г. Процессы горения конденсированных систем. Новое направление исследований. Вестник АН СССР, 1979, №8, с. 10 18.

86. Merzhanov A.G. The research direction in the future of SHS. Int. J. SHS, 1995, v.4,№4, p.323 350.

87. Shugaev V.A., Rogachev A.S., Ponomarev V.I. A model for structure formation in SHS system. Int. J. SHS, 1992, v.64, № 7, p.965 976.

88. Рогачев А.С. Динамика структурных превращений в процессах безгазового горения. Дисс. на соиск. учен, степени д. физ.-мат. н., Черноголовка, ИСМАН, 1994,276с.

89. Итин В.И., Братчиков А.Д., Постникова JI.H. Использование горения и теплового взрыва для синтеза интерметаллических соединений и лигатур на их основе.// Порошковая металлургия. 1980, №5, с.24 -28.

90. Carr A.J., Korgul P., Jack К.Н. Carbides, Nitrides and Borides.// Eds. Z. Gowacki et al., Polska Akad. Nauk. 1984. p. 10.

91. Philpot K.A., Munir Z.A., Holt J.B. An investigation of synthesis of nickel aluminides through gasless combustion.// J. Mater. Sci, 1987. V.22, p. 159 — 169.

92. Wang L.L., Munir Z.A., Holt J.B. The combustion synthesis of cooper aluminides.// Metallurg. Trans. 1990. V. 21 p.567-577.

93. Yi H.C., Moore J.J. Combustion synthesis of TiNi intermetalliccompounds. Part 3. Microstructural characterization.// J. Mater. Sci. 1992. V.27. P.5067 5072.

94. Yi H.C., Petric A., Moore J.J. Effect of heating rate on the combustion synthesis of Ti A1 intermetallic compounds.// J. Mater. Sci. 1992. V.27. P.6797 - 6806.

95. Максимов Э.И., Мержанов А.Г., Шкиро В.М. О самовоспламенении термитных составов.//Ж.физ.химии.1966. Т.40. №2, С.468-470

96. Гаспарян А.Г., Штейнберг А.С. Макрокинетика взаимодействия и тепловой взрыв в смесях порошков Ni и А1.//Физ.гор. и взрыва. 1988. № 3. С.67-74.

97. Евстигнеев В.В., Гуляев П.Ю., Яковлев В.И. и др. Интегральная экспресс диагностика параметров тепломассопереноса твердой фазы в детонации.// Там же.с.172 - 178.

98. Данилевский С.К., Сведе-Швец Н.И. Высокотемпературные термопары. М. Металлургия. 1977.

99. Электрические измерения неэлектрических величин. Под общ. редакцией Новицкого П.В. M.-J1. «Энергия» 1966.

100. Кондратьев Г.М. Тепловые измерения. M.-J1. Гостехиздат, 1957.

101. Гинье А. Рентгенография кристаллов. М., Физматгиз, 1961.

102. Хейкер Д.М., Зевин JI.C. Рентгеновская дифрактометрия. М., Физматгиз, 1963.

103. Горелик С.С., Расторгуев А.И., Скаков Ю.А. Рентгенографических и электронно-оптический анализ. М.: Металлургия, 1970.

104. Михайлии В.В., Тернов И.М. Синхротронное излучение. М., 1988.

105. Тернов И.М., Михайлин В.В. Синхротронное излучение. Теорияи эксперимент. М., Энергоатомиздат, 1986.

106. Болдырев В.В., Ляхов Н.З., Толочко Б.П. и др. Дифрактометрия с использованием СИ. Новосибирск, «Наука», 1989.

107. Synchrotron Radiation Theory and Its Development. In memory of I.M. Ternov/Ed. By V.A. Bordovitsyn, Singapore, 1999.

108. Синхротронное излучение, свойства и применение. Под ред. К. Купца. М., «Мир», 1981.

109. Теория излучения релятивистских частиц / Сб. статей под ред. В.А. Бордовицына. М., 2002.

110. Bagrov V.G., Bordovitsyn V.A. Classical Theory of Synchrotron Radiation / Radiation Theory of Relativistic Particles / Ed. By V.A. Bordovitsyn. Moscow, 2002.

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

112. J. Krai, М. Ferdinandy, D. Liska, P. Diko. Formation of TiAl3 layer on titanium alloys. // Material Sciens and Engineering, A 140 (1991), P.479 -485.

113. M. Thuillard, L.T. Tran and M. A. Nicolet. Al3Ti formation by diffusion of aluminium through titanium.// Thin Solid Films, 1988, 166, P. 21 -27.

114. B.H Еременко , Я.В.Натанзон , В.Я. Петрищев . Особенности кинетики образования фазы TiAl3 в системе Ti -А1. // Порошковая металлургия , 1987, №2. С.27 -31.

115. Van Loo F.J., Rieck G.D. Diffusion in the Titanium Aluminium System. I Interdiffusion between solid A1 and Ti or Ti - A1./ Acta Metallurgica. 1973. V.21, №1. P.61 -71.

116. Филимонов В.10., Евстигнеев В.В., Василенко С.II. Влияние тепловых режимов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза на структуру конечного продукта в системе Ti А1. // Перспективные материалы 2001. № 5, с.70 -73.

117. Е.А.Некрасов, В.К Смоляков, Ю.М Максимов. Математическая модель горения системы титан углерод./ Физика горения и взрыва. 1981. Т. 17, №5. С.63 - 73.

118. Итин В.И., Найбородепко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Изд. во Томского университета, Томск 1989.

119. Сплавы титана с особыми свойствами. М.: Наука, 1982.

120. Г.И.Баталии, Е.А.Белобородова, В.В.Нерубащенко, А.И.Шлапак. Теплоты растворения титана, циркония и бора в жидком алюминии.// Изв.АН СССР, Металлы. 1981, № 1. С.69 71.

121. Г.С. Ершов, В.И.Майборода, Т.В.Пермякова // Диффузия элементов в расплавленном алюминии // Расплавы. 1989, №2. С.74 -76.

122. Г.В.Самсонов, И.М.Винницкий. Тугоплавкие соединения. М.: Металлургия, 1976.

123. L.Levin, M.Wein. Diffusivities in a Growing Multiphase Layer. // Z. Metallkde. 1980 H.4, Bd. 71, p.223 226.

124. Г.С. Ершов, В.И.Майборода, Т.В.Пермякова // Диффузия элементов в расплавленном алюминии // Расплавы. 1989, №2. С.74 -76.

125. У. Цвиккер. Титан и его сплавы. М.: Металлургия, 1979.

126. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: энергия, 1969.

127. В.В.Скороход, Ю.М.Солонин, И.В. Уварова. Химические, диффузионные и реологические процессы в технологии порошковых материалов. Киев, Наукова думка, 1990.

128. Kuczynski G.C. Progress in research of sintering with liquid phase// Contemporary Jnorg. Mater. 1978. Proc. 3rd Germ. Jugosl. Meet. Stuttgart, 1978.-P.32-40.

129. Kingery W.D. Densification during sintering in the presence of a liquid phase // d. Appl. Phys. 1959 - 30, №3. - P.301 - 306.

130. C.E. Романьков, С.Д. Колошкин, JT.IO. Пустов Синтез титаноалюминидных покрытий методом механического сплавления и последующего отжига на поверхности титана и алюминия.// Физика металлов и металловедение, 2206, т. 101, №1, с.65-73.

131. Григорян А.Е., Елистратов Н.Г., Ковалев Д.Ю и др. Распространение автоволнвы экзотермической реакции в Ti А1 в тонких многослойных пленках//Докл. Академии наук, т.381, №3, 2001, с.368 - 372.

132. Hampshire J., Kelly P.J. a. Teer D.G. The structure of co-deposited aluminium-titanium alloy coating // Thin Solid Films.2004. V.447-448.P418-124.

133. Romankov S.E., Mukashev B.N., Ermakov E.L. a. Muhamedshina D.N. Structural formation of aluminide phases on titanium substrate // Surf. Coat. Techn. 2004. V.180-181. P.280-285.