Экспериментальный комплекс для исследования динамики фазообразования алюминидов титана в реакции высокотемпературного синтеза методом дифракции синхротронного излучения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

ГИБЕЛЬГАУЗ СЕРГЕЙ ИВАНОВИЧ

003449289

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ АЛЮМИНИДОВ ТИТАНА В РЕАКЦИИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА МЕТОДОМ ДИФРАКЦИИ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

01 04 01 - Приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 б ОКТ 2008

Барнаул-2008

003449289

Работа выполнена на кафедре «Экспериментальная физика» в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Алтайском государственном техническом университете им И И Ползунова

Научный руководитель кандидат технических наук

Яковлев Владимир Иванович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Попов Валерий Андреевич

доктор физико-математических наук, профессор Шаркеев Юрий Петрович

Ведущая организация Томский политехнический университет

Защита состоится 23 октября 2008 г в 15 часов в ауд 127 г к на заседании диссертационного совета Д 212 004 06, действующего при ГОУ ВПО Алтайском государственном техническом университете им И И Ползунова по адресу 656038, г Барнаул, пр Ленина, 46 e-mail krivobok@ab ru, gsi-gaus@mail ru

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

Автореферат разослан « 19» сентября 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета к т н

Кривобоков Д Е

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) - эффективный метод получения новых материалов Метод включает высокоэкзотермичное взаимодействие порошковых смесей, протекающих в режиме горения Развитие работ по СВС основано на научном открытии советских ученых А Г Мержанова, В М Шкиро, И П Боровинской (явление волновой локализации автотормозящихся твердофазных реакций), сделанном в 1967 г

Для получения конечного продукта с нужными свойствами необходимы знания о механизмах фазообразования и умение прогнозировать фазовые переходы в процессах, протекающих во время реакции СВС в режиме объемного теплового взрыва, позволяющего управлять тепловой активностью шихты, посредством изменения внешних теплофизических условий Во время СВС структура исходных материалов быстро изменяется с возникновением продуктов реакции, сопровождаемых большим тепловыделением, высокими температурами, коротким временем фазообразования Скоротечность процесса обуславливает разработку соответствующих экспериментальных методов исследования динамики трансформации исходных компонентов и требует надежные методы экспериментальных исследований динамики фазообразования, позволяющие выяснить механизм получения конечного продукта и оптимизировать технологию его синтеза

В последние десятилетия с развитием электроники, техники, рентгеновской оптики совершенствуются синхротронные накопители, детектирующие устройства, позволяющие активно использовать метод динамической рентгенографии с высоким временным разрешением - «дифракционное кино» Применительно к реакции СВС такой подход позволяет регистрировать непосредственно в процессе синтеза последовательность рентгенограмм, отражающих процесс фазообразования Идею использования рентгеновского кино предложил академик А Г Мержанов еще в семидесятые годы XX века Но реализовать идею оказалось весьма сложно Впервые в России такие уникальные эксперименты с использованием синхротронного излучения (СИ) были реализованы авторским коллективом (В В Александровым, В В Болдыревым, Н 3 Ляховым, Б П Толочко, М А Корчагиным и другими) в Институте ядерной физики и в Институте химии твердого тела (г Новосибирск)

Достоинствами применения метода «дифракционного кино» по сравнению с другими методами рентгеноструктурного анализа являются большая скорость регистрации дифракционных картин, позволяющая производить регистрацию быстропротекающих процессов, большая интенсивность СИ, дающая возможность работать с отраженным пучком, высокое пространственное и временное разрешение детектора Все это в совокупности обеспечивает высокую точность измерений

Работа выполнялась в рамках ГК № 02 513 11 3365 «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы»

Цель работы заключается в создании экспериментального комплекса для исследования в режиме реального времени динамики фазообразования при тепловом взрыве в СВС-реакции с использованием метода дифракции синхро-тронного излучения

В соответствии с целью в работе ставились следующие задачи.

1 Создание экспериментального комплекса для изучения динамики фазообразования в процессах СВС в режиме теплового взрыва в системе Ti-Al

2 Создание автоматизированного многоканального цифрового прибора для регистрации температуры компонентов шихты и управления работой детектора СИ ОД-3 во время проведения СВС

3 Разработка методики для исследования изменения положения дифракционных максимумов в зависимости от температуры элементов Ti и AI и их соединений стехиометрии TiAl и TiAl3, полученных методом СВС

4 Экспериментальное исследование изменения положения дифракционных максимумов в зависимости от температуры алюминидов титана Сравнение экспериментальных данных с расчетными

Положения, выносимые на защиту.

1 Экспериментальный комплекс для регистрации динамики фазообразования в процессе СВС в режиме теплового взрыва с использованием СИ

2 Многоканальный цифровой прибор для измерения температуры в процессе СВС в режиме теплового взрыва, позволяющий автоматизировать управление работой детектора СИ ОД-3 при проведении эксперимента

3 Методика и результаты расчета изменения положения дифракционных максимумов от температуры в процессе реакции СВС

4 Результаты регистрации динамики фазообразования моноалюминидов титана в процессе реакции СВС в режиме теплового взрыва с использованием СИ

Научная новизна работы.

1 Разработан и создан экспериментальный комплекс, позволяющий автоматически производить регистрацию дифракционных максимумов при достижении заданной температуры исследуемого материала в реакции СВС в режиме теплового взрыва с использованием метода динамической дифрактомет-рии СИ, а так же температуры шихты в реальном масштабе времени

2 Получены дифрактограммы в виде «дифракционного кино», соответствующие этапам первичного и вторичного структурообразования в процессе СВС в режиме объемного теплового взрыва, для системы Ti-Al

3 Разработана методика и определены коэффициенты изменения положения дифракционных максимумов в зависимости от температуры при протекании реакции СВС для элементов Ti и AI и их соединений стехиометрии TiAl

и T1AI3, позволяющие существенно повысить достоверность расшифровки ди-фрактограмм

Практическую значимость имеет.

1 Экспериментальный комплекс для изучения динамики процессов фазо-образования в режиме теплового взрыва с использованием метода динамической дифрактометрии в пучках СИ, который может быть применен и для других СВС систем

2 Многоканальный цифровой прибор измерения температуры, позволяющий автоматизировать управление работой детектора СИ ОД-3 при проведении эксперимента, а так же регистрировать, наблюдать, сохранять на ЭВМ полученную информацию в реальном масштабе времени Прибор может использоваться в задачах по регистрации температурных полей в различных средах, где возможно применение термопар

3 Методика расчета изменения дифракционных максимумов от температуры и расчет поправочных коэффициентов для температурного дрейфа дифракционных пиков, которая может применяться для различных СВС систем

Методы исследования В диссертационной работе использован метод динамической дифрактометрии, термопарный метод измерения температуры, методы математической статистики и обработки экспериментальных данных

Достоверность и обоснованность результатов определяется адекватным применением теории измерений, теории погрешностей, теории цифровой обработки сигналов, применением стандартных приборов, воспроизводимостью полученных результатов

Апробирование результатов работы осуществлялась на международных научно-практических конференциях (г Волгоград, 2007, г Барнаул, 2007), докладывались и обсуждались на Южно-Сибирском объединенном физическом семинаре Алтайского государственного технического университета им И И Ползунова

Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в планировании экспериментов, создании экспериментального комплекса и приборов, проведении экспериментов, анализе и интерпретации полученных результатов

Структура и основное содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и библиографического списка, включающего 110 наименований Общий объем диссертации 138 страница Работа содержит 58 рисунков, 3 таблицы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении проведен анализ целей и задач настоящего исследования, обоснованы научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту

В первой главе раскрыто представление о СВС как объекте исследования, рассмотрены основные закономерности и механизмы распространения

волны горения СВС; проведен обзор основных направлений и методов исследования процесса СВС; изложены подходы к измерению межплоскостных расстояний кристаллических тел; обоснована необходимость исследования динамики фазообразования в процессе СВС методом дифракции СИ.

Во второй главе приводится описание и обоснование использования и применения метода дифракции синхротронного излучения в изучении зависимости изменения фазового состава и межплоскостного расстояния кристаллических тел от температуры. Рассмотрены основы получения СИ на синхротронах и накопителях. Приведено описание экспериментальной станции «Дифракционное кино» канал 5Ь накопителя ВЭПП-3 расположенной в институте ядер-

Рис.1. Рабочая станция 5Ь «Дифракционное кино» накопителя ВЭПП-3 со смонтированной на ней вакуумируемой камерой комплекса (1 - канал СИ, 2 -детектор ОД-3, 3 - гониометр, 4 - вакуумируемая камера комплекса)

Источником синхротронного излучения является накопитель ВЭПП-3, расположенный в институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН.

В эксперименте применяется однокоординатный детектор ОД-3 с фокусным расстоянием 350 мм. Он имеет 3328 каналов, угол регистрации ~ 30 градусов, минимальное время накопления кадра - 1 мкс, максимальное количество кадров - 64. Длина волны СИ в проводимом эксперименте составляла 1,5225 А. Ее значение соизмеримо с расстоянием между атомами, находящимся в узлах кристаллической решетки, поэтому такое излучение дифрагирует на кристаллической решетке исследуемого материала, и из формулы Брэг-га-Вульфа можно рассчитать межплоскостное расстояние.

Канал СИ

С повышением температуры Т происходит расширение твердых тел. Различаются линейное и объемное тепловые расширения, характеризуемые коэффициентами линейного а/ и объемного а,, расширения в данном интервале температур. Значение а/ зависит от материала и для большинства тел имеет порядок 10 5 - 10 6 град 1. Связь коэффициентов а,, и щ в первом приближении имеет вид а,, = 3 а/.

В главе проведен расчет погрешности, возникающей от смещения уровня поверхности реагирующих компонентов шихты под воздействием температуры (рис. 2).

Детектор ОД-3

Рис. 2. Смещение уровня поверхности компонентов шихты

Для расчета погрешности изменения уровня поверхности шихты используется формула ул1 = Al-100%/í,d, где Ló - эффективная длина области измерения детектора ОД-3, А/ - горизонтальное смещение поверхности шихты. Из треугольника ABC (рис. 2) АВ = СБ/sin35° = \мм!0,573 = 1,74лш, тогда ум = 1,74лш • 100% /350мм = 0,49%.

В конце главы также представлен термопарный метод измерения температуры в процессе СВС как оптимальный в подобных экспериментах для определения температуры компонентов шихты внутри реактора.

В третьей главе изложены основные требования и критерии, в соответствии с которыми осуществлялась разработка и конструирование экспериментального комплекса, адаптированного к источнику синхротронного излучения и станции «Дифракционное кино» канала 5Ь накопителя ВЭПП-3.

Представлена конструкция специализированного реактора (рис. 3) для проведения объемного теплового взрыва. Особенность применения специализированного реактора в исследованиях динамики фазообразования СВС системы Ti-Al при использовании метода динамической дифрактометрии состоит в том, что для этого метода необходима открытая поверхность исследуемого ма-

териала, на которую будет падать пучок СИ шириной 2 мм. Для облегчения фокусировки пучка СИ на поверхность исследуемого материала, была выбрана ширина щели в крышке реактора 3 мм и длиной 30 мм, что было достаточно для отражения пучка СИ от поверхности под углом до 35 градусов.

Реактор

Щель для пучка СИ

<?'-- -мг

-Л-:?--""'

Шихта

Металлические крышки_

[Асбест}" [Термопара]

Рис. 3 Схема специализированного экспериментального реактора ддя проведения исследования с использованием метода дифракции СИ.

Реактор позволяет производить нагрев компонентов шихты в условиях пониженного давления 0,1 атм до температур порядка 800-900°С. Этих температур достаточно для возникновения СВС в системе TVA1.

Созданный реактор обладает следующими достоинствами:

1) простота изготовления;

2) низкая стоимость;

3) малые габариты и масса;

4) высокая надежность во время проведения эксперимента;

5) фиксация уровня верхней поверхности шихты;

6) контроль температуры внутри реактора;

7) частично открытая верхняя поверхность компонентов шихты (адаптация к источнику СИ).

Вакуумируемая камера состоит из двух частей: основания и крышки с бе-риллиевыми окнами, прозрачными для пучка СИ, герметично закрывающей камеру.

Для регистрации температуры шихты в реакторе был разработан малогабаритный переносной прибор регистрации температуры. Его основой является аналого-цифровой преобразователь (АЦП) LA-2USB производства ЗАО «Руд-нев-Шиляев». Отличительной особенностью данного прибора является его возможность соединения с компьютером, имеющим порт USB и отвечающим минимальным системным требованиям программного обеспечения прибора.

Прибор для многоканального измерения температуры предназначен для получения сигналов с термопар, их преобразования в значения измеряемой температуры, отображения на мониторе компьютера и сохранения полученных данных на жесткий диск компьютера.

Основная работа с программой регистрации температуры ведется в главном окне, вид которой представлен на рис. 4. Алгоритм работы программы измерения температурь! представлен на рис15. ____

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 60 85 90 95 100105110115

-303,18 36,47 -601,82

| Левая ось

|> I > Г5ГЦ ^

D:\gsl\Irictail\noc ледняя It-lMioata\xxx.ini

Рис.4 Главное окно программы регистрации температуры компонентов шихты.

Для управления параметрами АЦП и работой программы имеется окно настроек программы, в котором можно производить настройку параметров работы АЦП, выбирать калибровочные файлы для разных типов термопар, изменять параметры сохранения файлов с данными и др.

Отличительной особенностью работы прибора является его возможность регистрации температуры термопарным методом без компенсационного спая. Компенсация температуры производится программным способом при вводе значения окружающей температуры в соответствующее окно настройки программы.

Схема экспериментального комплекса представлена на рис. 6.

Источник питания реактора представляет собой мощный, регулируемый автотрансформатор, позволяющий производить плавное изменение выходного напряжения.

Использование частично открытой поверхности исследуемых порошков обуславливает необходимость применения постепенного плавного вакуумиро-вания. Для этого используется ресивер. Он является промежуточным звеном, буфером, между вакуумным насосом и вакуумируемой камерой.

Использование созданного экспериментального комплекса возможно не только для проведения исследований по регистрации динамики фазообразова-ния порошковых СВС систем Ть-А1 в режиме объемного теплового взрыва, но и для проведения объемного теплового взрыва в любой СВС системе, а также нанодисперсных порошковых материалов склонных к СВС. Еще одной обла-

стью применения данного экспериментального комплекса является отжиг порошков при заданной температуре и низком давлении_

Запуск программы

_ i _

Инициализация режима работы опроса и отображения каналов

- i --

Инициализация интерфейса USB

_ i

Определение параметров работы АЦП из файла конфигурации программы

—режима наблюденияЗИ^3"^! Старт опроса каналов АЦП - - ■

т Передача данных из АЦП в ПК по интерфейсу \JSB

Старт опроса каналов АЦП

t i

Передача данных из АЦП в ПК по интерфейсу USB Преобразование данных АЦП в соответствии с калибровочной кривой в значения температуры

-»f

Преобразование данных АЦП в соответствии с калибровочной кривой в значения температуры i

Преобразование данных температуры в значения температуры с учетом температуры окружающей среды

*

Преобразование данных температуры в значения температуры с учетом температуры окружающей среды

*

Отображение регистрируемой температуры на мониторе ПК

*

Отображение регистрируемой температуры на мониторе ПК

t

-Остановка? - Запись регистрируемых данных в файл

+

Остановка режима измерений

*

Выход

Рис 5 Алгоритм работы программы измерения температуры

Рис 6 Схема экспериментального комплекса для проведения эксперимента по регистрации динамики фазообразования моноалюминидов титана в процессе СВС

В четвертой главе приводятся описание исследований и результатов с использованием созданного экспериментального комплекса и метода динамической дифрактометрии СИ

Всего было произведено шесть серий экспериментов Данные об исходных компонентах шихты и режимах синтеза представлены в табл 1

Табл 1 Исходные компоненты шихты и режим синтеза

Стехиометрия

Т1А1 Т1А13

Дисперсный состав с выдержкой Т163-100мкм, А1 Юмкм Т163-100мкм, А1 Юмкм

Т1 160-200мкм, А1 Юмкм

Дисперсный состав без выдержки Т163-100мкм, А1 Юмкм Т1 63-100мкм, А1 Юмкм

Т1 160-200мкм, А1 Юмкм

Для улучшения вида дифрактограмм, их фильтрации была разработана программа, производящая их обработку фильтрацией по методу скользящего среднего.

Программа позволят открывать файлы дифрактограмм, полученных в результате эксперимента, выбирать число отсчетов в фильтрации по методу скользящего среднего, сохранять обработанные файлы на жесткий диск. Результат работы программы представлен на рис. 7. Программа дает возможность оператору для одной дифрактограммы с ярко выраженными пиками и малой зашумленностью производить автоматическое определение положения дифракционного максимума и сохранять данные о нем в отдельном файле рис. 8. Это удобно использовать для существенной экономии времени при их обработке и анализе.

После предварительной обработки методом скользящего среднего производилось сопоставление каждой дифрактограммы с соответствующей ей температурой.

Для корректного определения температуры обрабатываемой дифрактограммы необходимо точно определить момент времени начала и окончания ее съемки однокоординатным детектором ОД-3. В связи с этим разработана программа, позволяющая избавиться от однотипных расчетов моментов времени, уменьшить вероятность ошибки.

2085

Рис. 7 Дифрактограмма образца Т1А1, полученная с помощью синхротронного излучения, показывающая работу программы применения метода скользящего среднего (а - исходная дифрактограмма, б - обработанная дифрактограмма)

Содержание файла

Уапап1а9 2Т11е1а 82 332235 78248589 77 356229 76 178933 74 194112 70 743301 65 311350 63 213022

657 786625 ЫелБ^у 1202 444444 3454 888889 1040 000000 1254 000000 762 111111 1254 333333 2691 777778 849 333333

Рис 8 Дифрактограмма и содержание файла автоматического определения углов пиков

Пример термограммы, характеризующей реакцию СВС представлен на рис 9 На представленной термограмме отображены все характерные участки процессов, протекающих во время проведения эксперимента

Т "Я-ЮО--------

5

12«)---------\--

нюо------1--

8(Ю

ЬС

Рис 9 Термограмма синтеза соединения Т1А13 (Тг-63-100 мкм) с отключением источника разогрева (в точке 5) (1-2 разогрев шихты до температуры плавления А1-660°С, 2-3 отражает время перекопления накопителя ВЭПП-3, 3—4 - нагрев компонентов шиты до начала реакции СВС, 4-5-6 непосредственно соответствует реакции СВС, 6-7 - остывание компонентов шихты)

С использованием экспериментального комплекса и источника СИ стало возможно определение температуры, при которой начинает осуществляться и активно протекать процесс СВС, температуры, при которой возникают необратимые процессы интенсивных химических превращений, фазовые переходы С использованием метода «дифракционное кино» была определена критическая температура, при которой начинается процесс СВС (рис 10, рис 11) До недавнего времени производился лишь качественный анализ развития теплового взрыва в системе Т1-А1 по виду термограммы и по резкому увеличению температуры В данном исследовании получен результат, подтверждающий то, что изменение в структуре исходных компонентов происходят быстро и за короткий промежуток времени На дифрактограммах видна четкая и строгая граница фазовых превращений - фронт (рис И), начало изменения фазового состава, происходящее в течении нескольких секунд

Т, °С

Рис 10 Фрагмент термограммы синтеза (СВС реакция) соединения Т1А13 с выдержкой на этапе вторичного структурообразования

По виду дифрактограмм было установлено, что в процессе синтеза появляются виртуальные, короткоживущие фазы веществ, существование которых наблюдается только во время протекания реакции СВС

Основной трудностью при расшифровке дифрактограмм, полученных с помощью экспериментального комплекса, является то, что при достаточно большом изменении температуры происходит заметное изменение межплоскостных расстояний исследуемых материалов и, как следствие, происходит смещение дифракционных максимумов в область меньших углов при увеличении температуры и, наоборот, при уменьшении температуры - смещение пиков в область больших углов Во время процесса СВС температура шихты в реакторе

14

достигает значений 1200-1500°С, что приводит к смещению характерных пиков элементов и соединений, что в свою очередь вызывает неоднозначное толкование положения дифракционных максимумов ____________

20 841 ~—Т" '

I

78;______

0 640 1, с

Рис 11 Соответствующая по времени проекция поверхности «дифракционного кино» синтеза системы Т1А13 на горизонтальную плоскость

Для более корректного рассмотрения вопроса о соответствии пиков химическому элементу были проведены эксперименты по изучению изменения положения дифракционных максимумов исходных компонентов шихты Т1 и А1, а также конечного продукта, полученного в процессе СВС от температуры, в достаточно широком интервале температур

На рис 12 показана зависимость изменения положения углов дифракционных максимумов от температуры для алюминия (1, 2,3) и титана (4, 5, 6, 7) 2© 85

80

75

70

65

60

IX XI I х-

11X1

у =-0,0018х+82,12

у = -О 0007х + 77,466

Д1ТХ1II т—с.

5Х I 'II II

у = -0,0017х + 78,05

XII

-5 -I—£-3

у = -0,00СЙх+ 76 ЗТТ

ее I и и

II

III

у = -0,0005х+70,841

III

у =-0,001 Зх +65,108

71 I II IX-

у =-0,0005х+63,291

II

100

200

300

400

500

600 Т/С

Рис 12 Зависимость изменения положения углов дифракционных максимумов для А1 (1, 2,3) и Т1 (4, 5, 6, 7) от температуры

По полученным зависимостям становиться возможным определить средние коэффициенты изменения положения углов дифракционных максимумов в зависимости от температуры. При определении этих коэффициентов использовался метод линейной аппроксимации. Для коэффициента изменения положения дифракционных максимумов алюминия величина достоверности аппроксимации составила Я2 = 0,99, для титана этот коэффициент немного меньше и его значение изменяется от 0,93 до 0,95. Такие значения величины достоверности аппроксимации позволяют сделать вывод о том, что полученные экспериментальные результаты достаточно хорошо апроксимируются линейной функцией вида у -к-х + Ъ в интервале температур 20-660°С.

Измерение и определения изменения положения дифракционных максимумов от температуры синтезированного продукта производилось по той же методике что и для чистых элементов "П и А1 (рис. 13). Были получены экспериментальные значения коэффициентов изменения углов дифракционных максимумов в зависимости от температуры продукта синтеза соединений Т1А1 и

Т1А13.

2©

у = -0,0012х+82,31 1 1

73 у = -О.ОоБ8х+74,912 2 1

68 у = -0,0006х + 65,568 _ _ _ у =-0,0004х+ 68,445 3

63 у = -0,0008х+ 65,21 4 -1-

58 6 у = -0,0005х + 55,614

53

о 100 200 300 400 500 Т, "С 600

Рис. 13. Зависимость изменения положения углов дифракционных максимумов

для Т1А13 (1, 2, 3, 4) и Т1А1 (5, 6) от температуры Полученные экспериментальные значения коэффициентов изменения углов дифракционных максимумов в зависимости от температуры позволяют рассчитать значение угла 2©(П при любой температуре по формуле:

2в(Л=кТ + 2@т), (1)

где 2©(7) расчетное значение угла при температуре Т, к - экспериментально определенный коэффициент, Т - температура при которой производится расчет, 2©(20) - табличное значение угла 2© для элемента (соединения) при комнатной температуре.

На рис. 14 представлены положения дифракционных максимумов для момента синтеза соединения Т1АЬ, соответствующие «дифракционному кино», изображенному на рис. 11. По формуле (1) и термограмме (рис. 10) рассчитывались теоретические значения положений дифракционных максимумов для "П и ИА13 (рис. 15) с учетом поправки на температуру. Сравнивая теоретические значения положения дифракционных максимумов (рис. 15) с экспериментальными (рис. 14), получаем, что в интервале времени от 100 до 180с наряду с другими соединениями, начинается образование Т1А13 и происходит исчезновение чистого 'П. Синтезированное соединение Т1А13 продолжает существовать до конца регистрации «дифракционного кино».

20 —Т1

—Т1А13

100

200

300

400

500

600 I, с

Рис. 14. Дифракционные максимумы синтеза соединения Т1А13 соответствующие «Дифракционному кино» по времени с момента запуска съемки

-Т|

---- Т|А13

85

80

70

65 60 55

О 100 200 300 400 500 600

Рис. 15. Теоретическое положение дифракционных максимумов для "Л и "ПА13

С целью верификации предложенной методики расчета дифракционных максимумов с учетом поправки на температуру продукта проводился анализ соответствия экспериментальных значений с расчетным положениям дифракционных максимумов по критерию Пирсона Результат совпадения соответствует значению 0,98, что говорит о хорошем согласовании экспериментальных и теоретических значений

Основные выводы и результаты работы.

1 Создан экспериментальный комплекс, позволяющий производить регистрацию динамики фазообразования при тепловом взрыве в СВС системах с использованием метода дифракции СИ на базе накопителя ВЭПП-3 и станции 5-Ь «Дифракционное кино» ИЯФ СО РАН им Г И Будкера г Новосибирск, состоящий из

- специализированного реактора с контролируемым, однородным распределением температур по всему реакционному объему до 900°С, имеющего щель в верхней торцевой крышке для беспрепятственного проникновения пучка СИ на поверхность исследуемого материала,

- автономной вакуумной системы, с возможностью плавной регулировки разрежения до 104Па в камере, имеющей два бериллиевых окна прозрачных для пучка СИ,

- многоканального цифрового прибора, позволяющего производить регистрацию температуры в реакционном объеме с помощью термопар в реальном масштабе времени с точностью ±1°С,

- источника питания реактора с плавной регулировкой выходного напряжения до 100В

2 Разработан и создан многоканальный автоматизированный цифровой прибор для регистрации температуры компонентов шихты во время проведения СВС в режиме теплового взрыва, позволяющий программно производить запуск станции 5-Ь для регистрации дифракционных максимумов при достижении заданной температуры исследуемого материала С использованием разработанного прибора в составе комплекса, метода динамической дифрактомет-рии, установлено, что этап первичного структурообразования начинается при температуре шихты ~850°С, изменения в структуре исходных компонентов происходят за короткий промежуток времени, установлена четкая граница начала фазовых превращений продолжительностью 1-2с

3 Впервые с использованием метода динамической дифрактометрии в пучках СИ произведена регистрация динамики фазообразования на этапе первичного и вторичного структурообразования при синтезе соединений TiAl и TiAl3 в режиме объемного теплового взрыва без выдержки и с выдержкой температуры шихты на этапе вторичного структурообразования

4 Эксперименты по регистрации динамики фазообразования алюмини-дов титана позволили установить границы фазовых превращений для иссле-

дуемых соединений в реакции высокотемпературного синтеза, что дает возможность для идентификации фаз во время СВС - процесса

5 Установлено, что в процессе изменения температуры системы происходит смещение дифракционных максимумов для Т|, А1, Т1А1 и ТьАЬ Разработана методика расчета поправочных коэффициентов для их положений, что позволяет повысить достоверность расшифровки дифрактограмм Произведено сравнение экспериментальных данных с расчетными в интервале температур 20-1500°С, по критерию Пирсона (0,98)

6 Определены коэффициенты изменения положения дифракционных максимумов от температуры для Т1, А), Т1А], Т]А13 в интервале 20-660°С в исследуемом угловом диапазоне 20=55-85 градусов (здесь к20 - коэффициент для угла 20 при температуре 20°С)

- для Т1 коэффициент к771 = -0,0007°С', коэффициент к762 = -0,0006°С', коэффициент к70,б = -0,0005°С"1, коэффициент кю.9 = -0,0005°С'',

- для А1 коэффициент к824 = -0,0018°С"', коэффициент к78>2 = -0,0017°С"', коэффициент ! = -0,0013°С"',

- для Т1А1 коэффициент кб54 = -0,0006°С'', коэффициент к555 = -0,0005°С"',

- для Т1А13 коэффициент к82 2 = -0,0012'С'1, коэффициент к749 = -0,0008°С"', коэффициент кб8 8 = -0,0004°С"', коэффициент к^ = -О^ООЗТ'1

Список основных публикаций

1 Влияние дисперсности титана и тепловых режимов синтеза на фазовый состав и микроструктуру конечного продукта синтеза в системе Тт-А1 [Текст]/ В Ю Филимонов, А С Семенчина, С И Гибельгауз // Физика и образование материалы науч-метод конф БГПУ - Барнаул, 2005 -С 119-122

2 Особенности высокотемпературного синтеза механоактивированной смеси порошков ЗТ1+А1 в режиме динамического теплового взрыва [Текст] / А В Афанасьев, Е В Смирнов, М В Логинова, С И Гибельгауз // Энергетические, экологические и технологические проблемы экономики (ЭЭТПЭ-2007) материалы всерос науч -практ конф - Барнаул ОАО «Алтайский дом печати», 2007 -С 14

3 Влияние температуры на межплоскостное расстояние элементов Ъ, А1 и соединений на их основе, полученных методом СВС [Текст] /СИ Гибельгауз // Энергетические, экологические и технологические проблемы экономики (ЭЭТПЭ-2007)' материалы всерос науч -практ конф - Барнаул ОАО «Алтайский дом печати», 2007 -С 12-13

4 Экспериментальный реактор для регистрации динамики фазообразова-ния СВС-систем в режиме теплового взрыва [Текст] /СИ Гибельгауз, И В Барышников, В И Яковлев, С В Терехин И Энергетические, экологические и технологические проблемы экономики (ЭЭТПЭ-2007) материалы всерос науч -практ конф - Барнаул ОАО «Алтайский дом печати», 2007 -С 21-23

5 Экспериментальная установка для исследования изменения межплоскостного расстояния от температуры соединений системы Т1-А1 [Текст] / В В Евстигнеев, В И Яковлев, С И Гибельгауз // Энергетические, экологические и технологические проблемы экономики (ЭЭТПЭ-2007) материалы все-рос науч -практ конф - Барнаул ОАО «Алтайский дом печати», 2007 -С 23-24

6 Экспериментальная установка для исследования динамики фазообразо-вания алюминидов титана при проведении СВ-синтеза в режиме теплового взрыва [Текст] /СИ Гибельгауз, В И Яковлев, С В Терехин // Новые перспективные материалы и технологии их получения НПМ-2007 сб науч тр межд конф ВолгАГТУ - Волгоград, 2007 - С 274-275

7 Получение и исследование наноструктурных детонационных покрытий на деталях машиностроения с использованием механокомпозитов типа Т1В2-Си [Текст] / В В Евстигнеев, В И Яковлев, С И Гибельгауз, О И Ломов-ский, Д В Дудина, М А Корчагин // Ползуновский вестник - 2007 - № 4 -С 71-77

8 Изучение особенностей развития статического теплового взрыва с применением метода регулярного режима на примере синтеза интерметаллического соединения Т1А13 [Текст] / В Ю Филимонов, Е В Смирнов, А В Афанасьев, В В Евстигнеев, С И Гибельгауз // Перспективные материалы - 2008 - №3 -С 86-91

9 Использование метода динамической дифрактометрии синхротронного излучения в исследовании высокотемпературного синтеза системы ТьА! в режиме теплового взрыва [Текст] / В В Евстигнеев, В И Яковлев, С И Гибельгауз, Б П Толочко, М Р Шарафутдинов // Ползуновский вестник - 2008 - № 12 - С 99-105

Подписано в печать 16 09 2008 Формат 60x84 1/16 Печать - ризография Уел п л 0,83 Тираж 100 экз Заказ 2008 - 82

Отпечатано в типографии АлтГТУ им И И Ползунова, 656038, г Барнаул, пр-т Ленина, 46

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ ПРИ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕМСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ СИНТЕЗЕ.

1.1. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез, теория и методы исследования.

1.2 Динамическая рентгенография СВС процессов.

Выводы по главе I.

ГЛАВА II. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ В СВС ПРОЦЕССЕ МЕТОДОМ ДИФРАКЦИИ СИНХРОТРОННОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ.

2.1. Использование синхротронного излучения в изучении изменения фазового состава и положения дифракционных максимумов химических элементов от температуры.

2.2 Термопарный метод регистрации температуры порошковых смесей.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II.

ГЛАВА Ш. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДИНАМИКИ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ МЕТОДОМ ДИФРАКЦИИ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

3.1 Конструкция экспериментального комплекса.

3.2 Специализированный реактор для проведения объемного теплового взрыва в системе Ti—AI, адаптированного к источнику синхротронного излучения.

3.3 Устройство вакуумируемой камеры.

3.4 Прибор для регистрации температуры шихты.

3.4.1 Калибровка прибора для измерения температуры с помощью термопар.

3.5 Экспериментальный комплекс для проведения исследований по изучению динамики фазообразования в процессе СВС.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ СВС В СИСТЕМЕ TI-AL С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

4.1. Проведение исследований на экспериментальном комплексе с применением синхротронного излучения.

4.2. Исследование изменения межплоскостного расстояния элементов Ti, А1 и соединений TiAl и TiAl3 от температуры, полученных методом объемного теплового взрыва в процессе СВС.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV.

Ускорение темпов развития современного машиностроения ставит перед материаловедами задачи получения композиционных материалов и изделий многофункционального назначения, в которых обеспечение эффективных свойств достигается наличием в структуре фаз с взаимодополняющими комплексами физико-механических, химических и других характеристик. С целью достижения необходимого уровня свойств композиционный материал может применяться либо для изготовления изделия в целом, либо для защиты отдельных поверхностей, особенно подверженным деструктивным воздействиям. Эффективной технологией, открывающей широкие возможности для решения поставленных задач, является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), открытый академиком А.Г. Мержановым и его научной школой в 1967 году. Существенный вклад в развитие технологий СВС внесли школы профессоров Е.А. Левашова, Ю.М. Максимова, А.П. Амосова, В.И. Юхвида, В.В. Евстигнеева. Технологии СВС характеризуются низкими энергозатратами, простотой и дешевизной используемого оборудования, быстротой протекания процесса, чистотой синтезированного продукта.

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 срштеза в той или иной бинарной или многокомпонентной системе.

Одним из наиболее перспективных направлений, которые достаточно успешно развиваются в мире, в области новых металлических материалов с высоким уровнем жаростойкости и термической стабильности, является создание интерметаллидных соединений системы Ti-Al и усовершенствование технологии их получения. Эти соединения в ближайшем будущем могут составить серьезную конкуренцию соединениям на основе алюминидов никеля. Так как алюминиды титана более легкие, не требуют для легирования дорогостоящих и дефицитных элементами, а значит более дешевые, обладают высокой коррозионной стойкостью, стойкостью к высокотемпературному окислению, модулем упругости, прочностью (предел прочности при 1200°С более 100 МПа и при 1500 °С более 50 МПа). Таким образом, алюминиды титана могут быть с успехом использованы, например, в качестве жаростойких покрытий на лопатках газотурбинных двигателей, подвергающихся воздействию высокотемпературных газовых потоков; в качестве присадочного материала при дуговой сварке, в качестве конструкционного материала, работающего при статических нагрузках и больших температурах переплава, для получения сплавов Ti-Al.

В то же время на сегодняшний день отсутствует ясное понимание механизмов структурообразования в данной системе. Для решения этой проблемы необходимы надежные методы диагностики, которые бы позволяли иметь представление о динамике развития процесса структурообразования. Структура исходных материалов быстро изменяется с возникновением продуктов СВС реакции, сопровождаемой высоким тепловыделением, большими температурами, короткими временами фазообразований. Скоротечность процесса СВС обуславливает разработку соответствующих экспериментальных методов исследования динамики трансформации исходных компонентов. В последние десятилетия с развитием электроники, техники, рентгеновской оптики совершенствуются синхротронные накопители, детектирующие устройства, позволяющие активно использовать метод динамической рентгенографии с высоким временным разрешением — «дифракционное кино». Применительно в СВС реакции такой подход позволяет регистрировать непосредственно в процессе синтеза последовательность рентгенограмм, отражающих процесс фазообразования. Идею использования рентгеновского кино предложил академик А.Г. Мержанов в семидесятые годы XX века. Но реализовать идею оказалось весьма сложно. Впервые в России такие уникальные эксперименты с использованием синхротронного излучения (СИ) были реализованы в Институте ядерной физики и в Институте химии твердого тела (г. Новосибирск) авторским коллективом (В.В. Александровым, В.В. Болдыревым, Н.З. Ляховым, Б.П. Толочко, М.А. Корчагиным и другими).

Достоинствами применения метода «дифракционного кино» по сравнению с другими методами рентгеноструктурного анализа являются: большая скорость регистрации дифракционных картин, позволяющая производить регистрацию быстропротекающих процессов; большая интенсивность СИ, позволяющая работать с отраженным пучком; высокое пространственное и временное разрешение детектора, обеспечивающие в совокупности высокую точность измерений.

Работа выполнялась в рамках ГК № 02.513.11.3365 «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы».

Исходя из вышеизложенного, цель работы заключается в создании экспериментального комплекса для изучения в режиме реального времени динамики фазообразования при тепловом взрыве в СВС—реакции с использованием метода дифракции СИ.

В процессе выполнения работы, решались следующие задачи:

1. Создание экспериментального комплекса для изучения динамики фазообразования в процессах СВС в режиме теплового взрыва в системе Ti-Al.

2. Создание автоматизированного многоканального цифрового прибора для регистрации температуры компонентов шихты и управления работой детектора СИ ОД-3 во время проведения СВС.

3. Разработка методики для исследования изменения положения дифракционных максимумов от температуры элементов Ti и А1 и их соединений стехиометрии TiAl и TiAl3, полученных методом СВС.

4. Экспериментальное исследование изменения положения дифракционных максимумов от температуры алюминидов титана. Сравнение экспериментальных данных с расчетными.

Положения, выносимые на защиту.

1. Экспериментальный комплекс для регистрации динамики фазообразования в процессе СВС в режиме теплового взрыва с использованием СИ.

2. Многоканальный цифровой прибор для измерения температуры в процессе СВС в режиме теплового взрыва, позволяющий автоматизировать управление работой детектора СИ ОД-3 при проведении эксперимента.

3. Методика и результаты расчета изменения положения дифракционных максимумов от температуры в процессе реакции СВС.

4. Результаты регистрации динамики фазообразования моноалюминидов титана в процессе реакции СВС в режиме теплового взрыва с использованием СИ.

Научная новизна работы:

1. Разработан и создан экспериментальный комплекс, позволяющий автоматически производить регистрацию дифракционных максимумов при достижении заданной температуры исследуемого материала в реакции СВС в режиме теплового взрыва с использованием метода динамической дифрактометрии СИ, а так же температуры шихты в реальном масштабе времени.

2. Получены дифрактограммы в виде «дифракционного кино», соответствующие этапам первичного и вторичного структурообразования в процессе СВС в режиме объемного теплового взрыва, для системы Ti—А1.

3. Разработана методика и определены коэффициенты изменения положения дифракционных максимумов от температуры при протекании реакции СВС для элементов Ti и А1 и их соединений стехиометрии TiAl и TiAl3, позволяющие существенно повысить достоверность расшифровки дифрактограмм.

Практическую значимость имеет:

1. Экспериментальный комплекс для изучения динамики процессов фазообразования в режиме теплового взрыва с использованием метода динамической дифрактометрии в пучках СИ, который может быть применен и для других СВС систем.

2. Многоканальный цифровой прибор измерения температуры, позволяющий автоматизировать управление работой детектора СИ ОД-3 при проведении эксперимента, а так же регистрировать, наблюдать, сохранять на ЭВМ полученную информацию в реальном масштабе времени. Прибор может использоваться в задачах по регистрации температурных полей в различных средах, где возможно применение термопар.

3. Методика расчета изменения межплоскостного расстояния от температуры и расчет поправочных коэффициентов для температурного дрейфа дифракционных пиков, которая может применяться для различных СВС систем.

Достоверность и обоснованность результатов определяется адекватным применением теории измерений, теории погрешностей, теории цифровой обработки сигналов, применением стандартных приборов, воспроизводимостью полученных результатов.

Методы исследования. В диссертационной работе использован метод динамической дифрактометрии, термопарный метод измерения температуры, методы математической статистики и обработки экспериментальных данных.

Апробирование результатов работы осуществлялась на международных научно-практических конференциях (г. Волгоград, 2007, г. Барнаул, 2007), докладывались и обсуждались на Южно-Сибирском объединенном физическом семинаре Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова.

Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в планировании экспериментов, создании экспериментального комплекса и приборов, проведении экспериментов, анализе и интерпретации полученных результатов.

Структура и основное содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и библиографического списка, включающего 110 наименований. Общий объем диссертации 138 страниц. Работа содержит 58 рисунков, 3 таблицы.

Основные выводы и результаты работы

1. Создан экспериментальный комплекс, позволяющий производить регистрацию динамики фазообразования при тепловом взрыве в СВС системах с использованием метода дифракции СИ на базе накопителя ВЭПП-З и станции 5-Ь «Дифракционное кино» ИЯФ СО РАН им. Г.И. Будкера г. Новосибирск, состоящий из: специализированного реактора с контролируемым, однородным распределением температур по всему реакционному объему до 900°С, имеющего щель в верхней торцевой крышке для беспрепятственного проникновения пучка СИ на поверхность исследуемого материала;

- автономной вакуумной системы, с возможностью плавной регулировки разрежения до 104Па в камере, имеющей два бериллиевых окна прозрачных для пучка СИ; многоканального цифрового прибора, позволяющего производить регистрацию температуры в реакционном объеме с помощью термопар в реальном масштабе времени с точностью ±1°С;

- источника питания реактора с плавной регулировкой выходного напряжения до 100В.

2. Разработан и создан многоканальный автоматизированный цифровой прибор для регистрации температуры компонентов шихты во время проведения СВС в режиме теплового взрыва, позволяющий программно производить запуск станции 5-Ь для регистрации дифракционных максимумов при достижении заданной температуры исследуемого материала. С использованием разработанного прибора в составе комплекса, метода динамической дифрактометрии, установлено, что этап первичного структурообразования начинается при температуре шихты ~850°С, изменения в структуре исходных компонентов происходят за короткий промежуток времени, установлена четкая граница начала фазовых превращений продолжительностью 1—2с.

3. Впервые с использованием метода динамической дифрактометрии в пучках СИ произведена регистрация динамики фазообразования на этапе первичного и вторичного структурообразования при синтезе соединений TiAl и TiAl3 в режиме объемного теплового взрыва без выдержки и с выдержкой температуры шихты на этапе вторичного структурообразования.

4. Эксперименты по регистрации динамики фазообразования алюминидов титана позволили установить границы фазовых превращений для исследуемых соединений в реакции высокотемпературного синтеза, что дает возможность для идентификации фаз во время СВС — процесса.

5. Установлено, что в процессе изменения температуры системы происходит смещение дифракционных максимумов для Ti, Al, TiAl и TiAl3. Разработана методика расчета поправочных коэффициентов для их положений, что позволяет повысить достоверность расшифровки дифрактограмм. Произведено сравнение экспериментальных данных с расчетными в интервале температур 20-150СГС, по критерию Пирсона (0,98).

6. Определены коэффициенты изменения положения дифракционных максимумов от температуры для Ti, Al, TiAl, TiAl3 в интервале 20-660°С в исследуемом угловом диапазоне 20=55-85 градусов (здесь кг© - коэффициент для угла 20 при температуре 20°С):

- для Ti коэффициент k77,3 = -0,0007°С~1, коэффициент к76)2 = -0,0006оС"', коэффициент k70,6 = -0,0005 "С"1, коэффициент кб2,9 = -0,0005"С"1;

- для А1 коэффициент к82,4 = -О^О^С"1, коэффициент к782 = -0,0017оС"1, коэффициент кб5,1 = -0,0013 "С"1;

- для TiAl коэффициент к$5)4 = -О^ООбХ"1, коэффициент к55)5 = -0,0005°С"1;

- для TiAl3 коэффициент к82,2 = -0,0012"С'1, коэффициент k74j9 = -0,0008°С"1, коэффициент к68)8 = -0,0004°С"1, коэффициент кб4>9 = -0,0008°С"'.

Автор выражает благодарность Евстигнееву Владимиру Васильевичу, Яковлеву Владимиру Ивановичу, Еськову Александру Васильевичу, Филимонову Валерию Юрьевичу за помощь в проведении физических экспериментов и в оформлении диссертационной работы.

1. Bagrov V.G., Bordovitsyn V.A. Classical Theory of Synchrotron Radiation / Radiation Theory of Relativistic Particles / Ed. By V.A. Bordovitsyn. -Moscow: Fizmatlit, 2002.

2. Carr A.J., Korgul P., Jack K.H. Carbides, Nitrides and Borides.// Eds. Z. Gowacki et al., Polska Akad. Nauk, 1984. P. 10.3. http://v4.inp.nsk.sii/vepp3/V3help/index.html

3. J. Krai, M. Ferdinandy, D. Liska, P. Diko. Formation of TiA13 layer on titanium alloys. // Material Sciens and Engineering, A 140 (1991) P. 479485.

4. M. Thuillard, L.T. Tran and M. A. Nicolet. A13Ti formation by diffusion of aluminium through titanium.// Thin Solid Films, 1988. - 166 p.

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

6. 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. 159169.

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

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

9. 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.

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

11. Yi Н.С., Moore J.J. Combustion synthesis of TiNi intermetallic compounds. Part 3. Microstructural characterization.// J. Mater. Sci. 1992. - V.27. -P. 5067-5072.

12. 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.

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

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

15. Александров, В.В. О механизме и макрокинетике реакций при горении СВС систем / В.В. Александров, М.А. Корчагин // Ф.Г.В. 1987. - Т. 23. -№5.-С. 55-63.

16. Александров, В.В. Механизм и макрокинетика взаимодействия компонентов в порошковых смесях / В.В. Александров, М.А. Корчагин, В.В. Болдырев // Докл. АН СССР. 1987. - Т. 292. - №4. - С. 879-881.

17. Александров, В.В. Исследование СВС-процессов методом рентгенофазного анализа с использованием синхротронного излучения /

18. B.В. Александров, М.А.Корчагин, и др. // Ф.Г.В. 1983. - Т. 19. - №4.1. C. 65-66.

19. Баррет, Ч.С. Структура металлов / Ч.С. Баррет, Т.Б. Массальский. М.: Металлургия, 1984. - 686 с.

20. Бахман, Н.Н. Горение гетерогенных конденсированных систем / Н.Н. Бахман, А.Ф.Беляев. М.: Наука, 1967. - 227 с.

21. Блохин, М.А. Методы рентгеноспектральных исследований / М.А. Блохин. М.: ГИФМЛ, 1959. - 384 с.

22. Блохин, М.А. Физика рентгеновских лучей / М.А. Блохин. М.: Гостехиздат, 1957. — 518 с.

23. Бокай, Г.Б. Рентгеноструктурный анализ / Г.Б. Бокай, М.А. Порай-Кошиц. -М., 1964.- 184с.

24. Бокий, Г.Б. Кристаллохимия / Г.Б. Бокий. М.: Наука, 1971.-401 с.

25. Болдырев, В.В. Дифрактометрия с использованием СИ / В.В. Болдырев, Н.З. Ляхов, Б.П. Толочко и др. Новосибирск: Наука, 1989. - 144 с.

26. Бушманов, Б.Н. Физики твёрдого тела / Б.Н. Бушманов, Ю.А. Хромов — М.: Высшая школа, 1971. 224 с.

27. Вайнштейн, Б.К. Кристаллография / Б.К. Вайнштейн, Р.А. Каюшина // — 1966. №4.-С. 526-530.

28. Васильев, Е.К. Качественный рентгенофазовый анализ / Е.К. Васильев, М.М. Нахмансон Новосибирск: Наука, 1986. - 200 с.

29. Гарколь, Д.А. Новая методика высокоскоростной яркостной пирометрии для исследования процессов СВС / Д.А. Гарколь, П.Ю. Гуляев, В.В. Евстигнеев // Физ.гор. и взрыва. 1994. - Т. 30. - № 1 - С. 72-77.

30. ЭЭТПЭ-2007): материалы всерос. науч.-практ. конф. Барнаул: ОАО «Алтайский дом печати», 2007. - С. 21-23.

31. Гибельгауз С.И. Использование метода динамической дифрактометрии синхротронного излучения в исследовании высокотемпературного синтеза системы Ti-Al в режиме теплового взрыва / С.И. Гибельгауз,

32. B.В. Евстигнеев, В.И. Яковлев, , Б.П. Толочко, М.Р. Шарафутдинов // Ползуновский вестник. 2008. - № 1-2. - С. 99-105.

33. Горелик, С.С. Рентгенографический и электроннооптический анализ /

34. C.С. Горелик, JI.H. Расторгуев, Ю.А. Скаков. М.: Металургия, 1970. -366 с.

35. Детлаф, А.А. Курс физики / А.А. Детлаф. М.: Высшая школа, 1973. -376 с.

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

37. Евстигнеев, А.С. Семенчина, М.В. Логинова, А.Е. Жакупова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. - С.4-6.

38. Зенин, А.А. Структура тепловой волны в некоторых процессах СВС / А.А. Зенин, А.Г. Мержанов, Г.А. Нерсисян. // Докл. АН СССР. 1980, т.250. — №4. - С. 880-884.

39. Итин, В.И. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений / В.И. Итин, Ю.С. Найбороденко. Томск: Изд-во Томского университета, 1989. — 209 с.

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

41. Китайгородский, А.И. Атомное строение и свойства твёрдых тел / А.И. Китайгородский, Э.И.Федин. М.: «Знание», 1963. - 48 с.

42. Князик, В.А. Макрокинетика высокотемпературного взаимодействия титана с углеродом в условиях электротеплового взрыва / В.А. Князик, А.Г. Мержанов, В.Б. Соломонов, А.С. Штейнберг. // Физ. гор. и взрыва, 1985.-№3,-С. 69-73.

43. Ковба, JI.M. Рентгенография в неорганической химии / JT.M. Ковба. М.: Изд-во МГУ, 1991. - 256 с.

44. Корн, Г. Справочник по матаматике для научных работников и инженеров : пер. с англ. под общ. ред. И.Г. Арамановича / Г. Корн, Т. Корн. -М.: Наука, 1977. 832 с.

45. Корчагин, М.А. Фазовый состав промежуточных продуктов взаимодействия никеля с алюминием / М.А. Корчагин, В.В. Александров,

46. B.А. Неронов. // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1979.- №6. - С. 104-111.

47. Кофстад, П. Высокотемпературное окисление металлов / П. Кофстад. -М.: Мир, 1969.-392 с.

48. Кулипанов, Г.Н. Использование синхротронного излучения: состояние и перспективы / Г.Н. Кулипанов, А.Н. Скринский. Успехи физических наук. - Т. 122. - Вып. 3. - М.: Наука, 1977. - С. 369-417.

49. Лапшин О.В. Математическая модель высокотемпературного синтеза алюминида никеля Ni3Al в режиме теплового взрыва чистых элементов / О.В. Лапшин, В.Е. Овчаренко // Физ.гор. и взрыва. — 1996. Т. 32. - № 3.- С. 68-76.

50. Линевег, Ф. Измерение температур в технике : пер. с англ. / Ф. Линевег.- М.: Металлургия, 1980. 548 с.

51. Логинова М.В. Экспериментальные методы исследования динамики структурных превращений при синтезе алюминидов титана в режиме теплового взрыва: Автореф на соиск. уч. ст. к.т.н. // Барнаул.': АлтГТУ, -2006. 24 с.

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

53. Мержанов, А.Г. Новые элементарные модели горения второго рода / А.Г. Мержанов. // Докл. АН СССР. 1977. - Т. 233. - № 6. - С. 1130-1133.

54. Мержанов, А.Г. Распространение твердого пламени в модельной гетерогенной системе / А.Г. Мержанов // Докл. АН. — 997. — Т. 353. —1. C. 504-507.

55. Мержанов, А.Г. Твердопламенное горение / А.Г. Мержанов. — Черноголовка: ИСМАН, 2000. 224 с.

56. Мержанов, А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез неорганических соединений / А.Г. Мержанов, И.П. Боровинская // Докл.

57. A.Н. СССР. 1972. - Т. 201. - № 2 - С. 366-369.

58. Мержанов, А.Г. Гетерогенная модель твердопламенного горения: численный эксперимент / А.Г. Мержанов, А.Н. Перегудов,

59. B.Т. Гонтковская // Докл. АН. 1998. - Т. 360. - С. 217-219.

60. Мержанов, А.Г. К теории безгазового горения / А.Г. Мержанов. -Черноголовка, 1973. 25 с.

61. Мержанов, А.Г. Модель поперечного распространения твердого пламени в чередующихся слоях горючего и инертного вещества / А.Г. Мержанов, П.М. Кришеник, Г.К. Шкадинский. // Докл. АН. 2001 Т. 380. - № 3.1. C. 323-327.

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

63. Мержанов, А.Г. Теория безгазового горения / А.Г. Мержанов. -Черноголовка, 1973. — 25 с.

64. Михайлин, В.В. Синхротронное излучение. Теория и эксперимент / В.В. Михайлин, И.М. Тернов. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 296 с.

65. Пинскер, З.Г. Динамическое рассеяние рентгеновских лучей в идеальных кристаллах / З.Г. Пинскер. М.: Наука, 1974. - 368 с.

66. Пинскер, З.Г. Рентгеновская кристаллооптика / З.Г. Пинскер. — М.: Наука, 1982.-392 с.

67. Похил, П.Ф. Горение порошкообразных металлов в активных средах / П.Ф .Похил, А.Ф. Беляев, Ю.В. Фролов, и др. М.: Наука, 1972. - 294 с.

68. Процессы горения в химической технологии и металлургии./ Под. ред. А.Г. Мержанова. Черноголовка, 1975. - 174 с.

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

70. Рогачев, А.С. Динамика структурных превращений в процессах безгазового горения. Автореф. дисс. д.ф.-н наук. - Черноголовка, 1994. -39 с.

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

72. Савельев, И.В. Курс физики / И.В Савельев. -т.З. М., Наука, 1989. -432 с.

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

74. Семенов, Н.Н. К теории процессов горения / Н.Н. Семенов // Журн. рус. физ-хим. общества. 1928. - Т. 60. - № 3. - С. 241-250.

75. Семенов, Н.Н. Тепловая теория горения и взрывов / Н.Н. Семенов // Успехи физ.наук. 1940. - Т. 23.-№ З.-С. 251-486.

76. Семенчина, А.С. Экспериментальный комплекс для исследования структурообразования в системе Ti-Al при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе и детонационно-газовом напылениил Автореф. на соиск. ст. к.т.н. // Барнаул.: АлтГТУ, 2006. - 20 с.

77. Синхротронное излучение, свойства и применение / Под ред. К. Кунца. -М.: «Мир», 1981.- 154 с.

78. Смитлз, К.Дж. Металлы: справочник / К.Дж. Смитлз. М.: Металлургия. - 446 с.

79. Теория излучения релятивистских частиц / Сб. статей под ред. В.А. Бордовицына. М., 2002. - 575 с.

80. Тернов, И.М. Синхротронное излучение: теория и эксперимент / И.М. Тернов, В.В. Михайлин. М., Энергоатомиздат, 1986. - 263 с.

81. Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов. М.: Металлургия, 1980. - 460 с.

82. Уэрт, Ч. Физика твёрдого тела / Ч. Уэрт, Р. Томсон. М., 1989. - 558 с.

83. Физико-химические свойства элементов: справочник / Под ред. Г.В. Самсонова. — Киев: Наукова Думка, 1965. 456 с.

84. Филимонов, В.Ю. Влияние тепловых режимов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза на структуру конечного продукта в системе Ti-AI / В.Ю. Филимонов, В.В. Евстигнеев, С.Н. Василенко // Перспективные материалы. 2001. - № 5. - С. 70-73.

85. Фрайден, Дж. Современные датчики: справочник / Перевод с английского Ю.А.Заболотной под ред. E.JI. Свинцова. М.: Техносфера, 2005.-589 с.

86. Франк-Каменецкий, Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Д.А. Франк-Каменецкий. М.: Наука, 1987.-491 с.

87. Франк-Каменецкий, Д.А. Распределение температур в реакционном сосуде и стационарная теория теплового взрыва / Д.А. Франк-Каменецкий. //Ж. физ. химии. 1939. - Т. 13. -№ 6. - С. 738-755.

88. Хайкин, Б.И. О воспламенении частиц металлов / Б.И. Хайкин, В.Н. Блошенко, А.Г. Мержанов. // Физ. гор. и взрыва. — 1970. Т. 6. - № 4. - С. 474-478.

89. Хауфе, К. Реакции в твердых телах и на их поверхности / К. Хауфе. -Л., 1968.

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

91. Шишаков, Н.А. Основные понятия структурного анализа / Н.А. Шишаков.-М., 1961.-365 с.

92. Шкадинский, К.Г. Распространение пульсирующего фронта экзотермической реакции в конденсированной фазе / К.Г. Шкадинский, Б.И. Хайкин, А.Г. Мержанов // Физика горения и взрыва. 1971. - Т. 7. -№ 1.-С. 19-28.

93. Штейнберг, А.С. Электротепловой взрыв метод изучения кинетики быстропротекающих высокотемпературных реакций горения конденсированных веществ / А.С. Штейнберг, К.В. Попов. // Хим. физ. процессов гор. и взрыва. - 2000. - Т. 2. - С. 59-61.