Экспериментальный комплекс для исследования критических условий синтеза в механически активированных системах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

003471300

На правах рукописи

Афанасьев Алексей Владимирович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КРИТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СИНТЕЗА В МЕХАНИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ

01.04.01 - Приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 2009

Барнаул - 2009

003471300

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ,

доктор физико-математических наук_

профессор [Евстигнеев Владимир Васильевич доктор физико-математических наук Филимонов Валерий Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Плотников Владимир Александрович кандидат технических наук, с. н. с. Лепакова Ольга Клавдиевна

Ведущая организация: Томский государственный университет

Защита состоится «19» июня 2009г. в 15:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.005.03 в Алтайском государственном университете по адресу: 656049, г. Барнаул, пр. Ленина, 61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета

Автореферат разослан «18» мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Рудер Д.Д.

Общая характеристика работы

Актуальность В последние годы наблюдается растущий интерес к совмещению методов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и механической активации (МА). Объясняется это тем, что предварительная механическая активация порошковых реакционных смесей позволяет существенно расширить возможности безгазового горения для высокотемпературного синтеза неорганических материалов. Для большинства исследованных активированных составов синтез проводился в режиме фронтального распространения волны СВС. В то же время особенности динамики процесса саморазогрева предварительно механически активированных систем не изучены. Однако реализация синтеза в режиме теплового взрыва в активированных системах может обладать рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционным фронтальным режимом горения, прежде всего связанных с возможностью формирования более однородного в отношении фазового состава продукта, возможностью управления процессом путем изменения внешних факторов. Как следствие, возникает практически важный для экспериментатора или технолога вопрос об установлении критических условий реализации синтеза в режиме теплового взрыва и выяснения диапазона параметров управления процессом в предварительно активированных смесях.

Известно, что основной макрокинетической характеристикой процесса теплового взрыва является температура воспламенения смеси. В теории и практике процессов СВС известно, что образование жидкой фазы, которая является химически активным компонентом смеси, нередко определяет необходимые условия синтеза для высокоэкзотермических реакций. В такой ситуации говорят о «естественной обрезке» функции тепловыделения. В случае, если фазового превращения в процессе взаимодействия не происходит, вопрос об определении температуры воспламенения системы является неоднозначным и требует специального исследования, поскольку синтез происходит непрерывно в процессе нагрева системы внешним источником. Однако, эта проблема не является единственной. Многие системы (особенно дисперсно-упрочненные) синтезируют при добавлении пластичного металлического компонента. Таким образом, возникает дополнительная проблема исследования критических условий и по внутреннему теплоотводу, или массовому содержанию инертной металлической добавки. Это является актуальным с точки зрения получения защитных покрытий из порошковых материалов с пластичной матрицей. Расширение диапазона массового содержания инертного связующего компонента в смеси дает возможность находить оптимальные режимы напыления в более широкой области изменения параметров синтезированных материалов и изменять свойства пластичности и твердости покрытия. Кроме того, существенное влияние на

процессы твердофазного фазообразования оказывает и время предварительной механической активации смесей.

Исходя из изложенного, возникает необходимость создания экспериментального комплекса для исследования критических условий синтеза при объемном воспламенении механоактивированных смесей и разработки специальной методики определения оптимального диапазона параметров синтеза, для получения продуктов требуемого состава и свойств. В качестве объектов исследования были выбраны технологически значимые порошковые системы (керметы) Т1 + С + х№ и Т1 +2В+х№.

Работа выполнялась в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы», ГК № 02.513.11.3365 и аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы), код проекта 4799.

Цель работы заключалась в разработке экспериментального комплекса и специальной методики исследования критических условий реализации синтеза порошковых смесей, подверженных предварительной механической активации, в режиме объемного реагирования.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Создание экспериментального комплекса для исследования критических условий реализации синтеза в механически активированных порошковых системах.

2. Разработка и реализация экспериментальной методики определения критических условий воспламенения на примере технологически значимых порошковых систем: Т1+С+х№ и Т1+2В+х№ на основе созданного комплекса.

3. Изучение особенностей синтеза в указанных системах на основе анализа термограмм процесса.

Научная новизна работы:

1. Создан экспериментальный комплекс, который позволяет осуществлять управление процессом синтеза путем изменения реакционной способности исходной смеси (время предварительной МА), внутреннего теплоотвода (содержанием инертного компонента в смеси), температурой инициирования процесса (либо величиной подводимой мощности). Комплекс дает возможность производить непрерывный контроль инициирующей мощности и температуры смеси в процессе синтеза.

2. Разработана экспериментальная методика для исследования критических условий реализации синтеза в предварительно механически активированных системах при объемном воспламенении смесей, позволяющая определять нижние границы реализации синтеза по температуре инициирования процесса и верхние границы по содержанию инертного компонента.

3. На основе разработанного комплекса и предложенной методики определены нижние границы реализации синтеза по величине температуры инициирования процесса и верхние границы по содержанию инертной никелевой связки системах Т1 + С + х№ и ГП +2В+х№. Для рассмотренных систем установлено, что температуры начала объемного воспламенения являются аномально низкими по сравнению с традиционным СВ-синтезом в режиме теплового взрыва, и составляют 400-900°С, что свидетельствует о твердофазном характере взаимодействия.

Практическая значимость работы заключается в создании экспериментального комплекса для исследования синтеза в предварительно механически активированных системах, который позволяет непрерывно контролировать значения подводимой мощности (инициирующей температуры) и температуры смеси при быстром нагреве внешним источником, в разработке экспериментальной методики исследования критических условий синтеза. В реализации синтеза в системах И + С + х№, Т1 + 2В + х№ на основе разработанного комплекса при температурах значительно более низких, чем температура плавления титанового компонента, за малый интервал времени, что позволяет производить синтез в традиционных нагревательных печах. В установлении критических нижних границ реализации синтеза по температуре среды и верхних границ по содержанию инертного компонента. Предложенная методика позволяет расширять возможности изменения степени пластичности и твердости синтезированных продуктов для их применения в процессах получения защитных покрытий.

Автор защищает

1. Экспериментальный комплекс для исследования критических условий синтеза в механически активированных системах.

2. Методику исследования критических условий реализации синтеза предварительно механически активированных системах в режиме теплового взрыва.

3. Особенности синтеза в системах П + С + х№, Л + 2В + х№.

Публикации: Основные результаты диссертации опубликованы в одиннадцати работах, которые приведены в списке публикаций.

Апробация работы: Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на объединенном физическом семинаре АлтГТУ, на Международной научно-технической конференции «Композиты - в народное хозяйство» (Барнаул, 2005 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Энергетические, экологические и технологические проблемы экономики» (Барнаул, 2007 г.), на 4-й международной научно-практической конференции: «Качество науки -качество жизни» (Тамбов, 2008 г.), на 1-й международной конференции «Наноструктурные материалы-2008: Беларусь-Россия-Украина» (Минск, 2008

г.).

Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из 4-х глав, основных выводов и списка литературы. Общий объем диссертации содержит 114 страниц текста, 92 рисунков, 3 таблиц, список литературы из 112 наименований.

Содержание работы.

Во введении отражены цель и направление исследований, обоснована научная новизна и практическая значимость результатов, дана краткая характеристика работы.

Глава I. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в режиме теплового взрыва как способ получения композиционных материалов.

В главе рассмотрены особенности существующих экспериментальных методов реализации СВ-синтеза с точки зрения эффективного технологического процесса, дающего возможность получения композиционных дисперсных материалов, с уникальным сочетанием свойств. Рассмотрены различные режимы протекания процесса, механизмы и способы синтеза. Анализ литературных источников, приведенный в главе, позволяет утверждать, что использование традиционных методов реализации СВ-синтеза не всегда приводит к образованию продуктов требуемого состава, в частности при синтезе систем, с содержанием тугоплавкого компонента, поскольку требует создания высокотемпературной среды для его плавления. При этом фазовый состав и микроструктура продукта существенным и сложным образом зависят от объема расплава.

ГЛАВА II. Экспериментальный комплекс для исследования критических условий синтеза в механически активированных системах. Материалы и оборудование.

На рис.1 представлена схема экспериментального комплекса для исследования критических условий синтеза в механически активированных системах.

Рис. 1. Экспериментальный комплекс для исследования критических условий синтеза в механически активированных системах.

Комплекс включает в себя: 1. Планетарную шаровую мельницу АГО-2, с возможностью изменения энергонапряженоости до величины 2,4. Аппаратуру для анализа фазового состава и микроструктуры продуктов синтеза (рентгеновский дифрактометр ДРОН-6, электронный микроскоп 1БМ - Т20), 3. Экспериментальная установка для проведения синтеза, включающая в себя реактор, обеспечивающий заданную температуру окружающей среды (подводимой мощности), и дающий возможность ее изменения в процессе синтеза и систему регистрации температуры и подводимой мощности. Варьируемыми параметрами управления процессом синтеза являются: 1. Время предварительной механической активации 1мл> определяющее реакционную способность исходной порошковой смеси; 2. Содержание инертного связующего компонента то, которое определяет внутренний теплоотвод в процессе синтеза; 3. Температура окружающей среды Т0, либо подводимая к смеси мощность которые определяют передачу энергии от внешней среды. Основным контрольным параметром, определяющим режим синтеза, следует считать максимальную температуру синтеза Ттах. Таким образом, задача определяется нахождением экспериментальной зависимости:

Ттах = Г(То,тА,А) (1)

Схема работы комплекса следующая. Порошковая смесь при заданном массовом содержании инертного компонента то подвергается механоактивационной обработке в течение времени 1МА. В табл. 1 представлены номинальные параметры функционирования планетарной шаровой мельницы АГО-2 для получения активированных смесей.

Табл. 1.

Ускорение ед-Б Объем барабанов, см3 Диаметр шаров, мм Масса шаров, г Масса образца, г

40 160 8 200 10

Далее, реализуется синтез в режиме объемного воспламенения при определенном значении температуры окружающей среды То (подводимой мощности). В случае, если синтез не реализован, либо в продуктах синтеза обнаружен непрореагировавший компонент, необходимо провести новый цикл с изменением либо параметров механоактивационной обработки (увеличение 1ма> или уменьшение то), либо с изменением условий энергообмена с внешней средой (увеличение Т0 или Экспериментальная установка должна

обеспечивать изменение температуры То в процессе синтеза, с целью определения температуры воспламенения в условиях одного и того же эксперимента. Указанная величина является наиболее важной характеристикой процесса воспламенения, поскольку, как известно из классической теории

теплового взрыва, от остальных параметров (геометрических размеров реакционной полости, условий теплоотдачи) она зависит логарифмически. Критерием реализации синтеза является с одной стороны, получение монофазного продукта синтеза требуемой микроструктуры, с другой, устойчивость данного теплового режима синтеза.

Исходя из изложенного, установка для проведения синтеза в режиме теплового взрыва должен отвечать следующим требованиям: 1. Инициирующая температура среды должна устанавливаться значительно быстрее, чем смесь успеет прогреться до величины этой температуры. 2. Система регистрации температуры должна одновременно определять как температуру реагирующей среды, так и инициирующую температуру Т0 (подводимую мощность) в процессе синтеза.

На рис. 2 приведена схема экспериментальной установки. Изучение макрокинетики разогрева смеси проводилось с использованием вольфрам-рениевой термопары ВР5/20, с диаметром спая 150 мкм. Реактор представляет из себя стальной цилиндр, с толщиной стенки 1мм, с намотанной на изолированную боковую поверхность нихромовой проволокой, в объеме которого создается цилиндрическая полость фиксированных геометрических размеров для засыпки исследуемых порошков.

к насосу

rvj m .«г-.- 1 1 1

] ! ^

•ХЛЛ-vJ ■п 1 1 1 1 1

питания

Рис. 2. Схема экспериментальной установки. 1 - реактор, 2 - исследуемая порошковая смесь, 3 - основание вакуумного колпака, 4 - корпус колпака, 5 - крышка колпака, 6 - защитная прокладка, 7 ■ крепежный элемент, 8 - герметичная прокладка, 9 - разъемы.

Во избежание выброса порошковой смеси в процессе теплового взрыва между колпаком и реактором устанавливается защитная прокладка. Блок согласования преобразует действующее значение напряжения и силы тока в цепи нагревательного элемента в диапазон АЦП от 0 до 10В, и с помощью программного обеспечения позволяет производить одновременную регистрацию подводимой мощности и температуры. Далее полученные сигналы подаются на плату LA1,5-PCI для обработки и хранения данных. Калибровка блока согласования производилась с использованием вольтметра и амперметра.

Экспериментальная установка позволяет:

- осуществлять регистрацию температуры смеси (до 2300°С) и действующих значений силы тока (до 10 А) и напряжения (до 220В) в цепи нагревателя;

- обеспечить равномерное распределение температуры по объему смеси;

- проводить синтез при пониженном давлении до 0,05 атм. и в атмосфере инертного газа;

- производить предварительную сушку и дегазацию порошков.

Рентгенофазовый анализ исходных смесей порошков и синтезированных продуктов проводился на рентгеновском дифрактометре общего назначения ДРОН-6. Обработку и анализ экспериментальных данных осуществляли с помощью пакета программ PDWin, предназначенного для автоматизации процесса обработки рентгенограмм. Для анализа микроструктуры продуктов использовался электронный микроскоп JSM - Т20 (JEOL).

ГЛАВА III. Экспериментальная методика исследования критических условий синтеза механически активированных систем.

Сложность определения критических условий путем изменения режимов синтеза заключается в наличии трех управляющих параметров, именно: то, tMA, Т0 (1) , которые при данном значении температуры воспламенения определяют поверхность устойчивых режимов синтеза. Для полного исследовании структуры этой поверхности вообще говоря необходимо провести большой объем экспериментальных исследований., следовательно, возникает необходимость конкретизировать методику проведения исследований. Для упрощения задачи необходимо исходить из тех соображений, что основным управляющим параметром при реализации синтеза в режиме объемного воспламенения является температура воспламенения, под которой в классической теории теплового взрыва понимается минимальная инициирующая температура окружающей среды, обеспечивающая устойчивый режим синтеза. Предлагаемая методика исследования критических условий реализации синтеза в режиме объемного воспламенения, при наличии инертного компонента представлена на рис. 3. Синтез производится при определенном времени механической активации tMA-На этапе а-b варьируемым параметром является температура среды при

заданном содержании инертного компонента в смеси ш0. При этом значение Шо выбирается произвольно. В частности можно положить Шо=0. Критическим значением будет являться такое значение температуры Т0с, при которой режим синтеза будет являться устойчивым, при этом будет синтезироваться монофазный продукт требуемого состава. На этапе b-с варьируемым параметром является содержании инертного компонента в смеси ш при номинальном значении температуры среды T0n> TW При этом определяется правая концентрационная граница тс путем увеличения содержания инертного

Рис. 3. Схема экспериментальной методики исследования критических условий синтеза: m-массовое содержание инертного компонента в смеси, Т0 -температура среды, tMA -время предварительной механической активации

смеси.

Варьирование по массовому содержанию производится с определенным шагом до тех пор, пока максимальная температура синтеза не станет меньше температуры плавления инертной металлической связки В противном случае, матричная структура не будет сформирована. Следовательно, условия реализации синтеза определяются диапазоном значений То >Тос, m<mc. Для расширения возможного диапазона массового содержания инертного компонента (увеличения mj необходимо использовать две альтернативных возможности: 1. Увеличение температуры среды до тех пор, пока синтез не будет реализован (внешнее инициирование). Температуру

можно увеличивать в процессе синтеза. 2. Увеличение времени МА для повышения реакционной способности смеси (внутреннее инициирование). Эксперимент необходимо повторять при заданном значении температуры среды.

В главе приведены результаты предварительных экспериментов по изучению энергетических характеристик специализированного реактора и получения калибровочной зависимости полная мощность - установившийся разогрев. Исследования проводились на инертном эталоне (корундовый порошок). Указанная зависимость представлена на рис.4.

1400

о 1200

О

8" юоо

&

0

800

5

| 600

g

в

1 400

н

о

* 200 0

0 100 200 300 400

Полная мощность, Вт

Рис. 4. Зависимость установившегося разогрева от мощности инициирующего

источника.

Таким образом, в условиях эксперимента имеется возможность изменять температуру среды То до значения 1250°С. Рассчитан эффективный коэффициент теплоотдачи. Проведена оценка времени тепловой релаксации смеси, которая определяется сотнями секунд. На рис. 5 приведена зависимость подводимой мощности от времени и соответствующая термограмма. Из рисунка следует, что характерные времена изменения температуры среды (мощности, подводимой к смеси) значительно меньше времени тепловой релаксации объема смеси.

На этапе предварительного эксперимента проводилось изучение особенностей синтеза смеси чистых компонентов состава Ti + 2В, Ti + С. Установлено, что в первой системе температура воспламенения составляет

i ^^^

/

X4

А

у

Т0 =650°С, во второй Т0 = 580°С. Следовательно, имеет место твердофазный режим взаимодействия, при температурах инициирования существенно меньших температуры плавления титана.

Рис. 5. Зависимость температуры инертной среды и подводимой мощности от

времени.

Глава IV. Критические условия синтеза в системах П + С + х№, Т1 + 2В + хГЧь

1.Этап аЬ: т=сопя1:, (МА=соп$[, Т0 = уаг (1). Изучение критических условий объемного самовоспламенения смеси Т1 + С + х№ проводилось в соответствии со схемой, представленной на рис. 6. Время предварительной МА составляло 1МА=120с. На рис. 7 приведены соответствующие термограммы.

Рис. 6. Схема исследования условий синтеза в системе Т1 + С + 30мас.% N1 при

1МА=120с.

2200 2000 1800 1600

0 1400

О

^ 1200 м 1000

И)

1 800 и Н

600 400 200

О-,-,--,--,--,--,-,

0 500 1000 1500 2000 2500

Время, с

Рис. 7. Термограммы синтеза в системе Т1 + С + 30мас.%№ при температурах среды 600°С(1); 800°С(2); 1100°С(3); 1250°С(4), 1МА=120с.

Установлено, что при значениях температуры среды в интервале 600-800°С режимы синтеза не являются устойчивыми и характеризуется либо режимом медленного протекания реакции, либо режимом взрывного характера. Таким образом, можно полагать, что критической температурой инициирования синтеза, обеспечивающей его устойчивый режим, является Тп = 800°С. Анализ дифрактограмм продуктов позволяет сделать вывод, что в режимах (1), (2) синтез не реализован. Продукт состоит только из исходных компонентов. По результатам трех измерений выяснено, что режим синтеза (3) является устойчивым, на дифрактограммах продукта имеются рефлексы соединений Т1С, продукт не содержит остаточного титана. Следовательно, синтез в режиме (3) реализован. Следует заметить, что на термограммах синтеза имеется характерный излом в интервале температур 900-930°С, что весьма близко к температуре характерной точки на диаграмме состояния системы ТьС, определяющей температуру перитектического полиморфного превращения а -Т1 —>Р"Т1, которая соответствует температуре 920°С. После завершения полиморфного превращения, происходит резкий рост температуры до полного выгорания системы. Таким образом, указанный переход ускоряет процесс твердофазного взаимодействия по причине различия в значениях эффективной энергии активации и процесс синтеза является двухстадийным. Косвенным свидетельством в пользу данного предположения является существенное

(3)

различие коэффициентов диффузии углерода в р - П , и а - ТМ, Оа. Именно, / Оа ~ 104.

На рис. 8 приведена итоговая зависимость максимальной температуры синтеза и времени разогрева от инициирующей температуры среды.

400 600 800 1000 1200 1400 Температура среды, °С

Рис. 8. Зависимость максимальной температуры синтеза от температуры среды

при 1Мд =120с

Из зависимости следует, что номинальной температурой синтеза можно считать Т„= 1100°С.

На рис. 9 представлена схема исследования режимов синтеза в системе И + 2В + х№.

Рис. 9. Схема исследования режимов синтеза в системе "Л + 2В + 30мас.% N1

при 1\1д—120с.

На рис. 10 приведены соответствующие термограммы, на рис. 11 итоговая зависимость максимальной температуры синтеза от инициирующей температуры среды. Из полученных зависимостей следует, что устойчивые высокотемпературные режимы синтеза имеют место при температуре среды Т0 >800°С.Необходимо подчеркнуть, что при синтезе рассмотренных соединений, в данных условиях максимальные температуры синтеза превосходят температуру плавления никеля Т] =1450°С.

Рис. 10. Термограммы синтеза в системе Т1 + 2В + 30мас.%№ при температурах среды 430°С(1); 600°С(2); 1100°С(3), ^Шс.

Температура среды, °С

Рис.11. Зависимость максимальной температуры синтеза от температуры среды

при 1Мд = 120с.

2. Этап Ьс: 1ма=соп51, Т0 = Т„=соп51 (1), ш=уаг. Изучение критических режимов объемного самовоспламенения смеси Т1 + С + х№ проводилось в соответствии со схемой, представленной на рис. 12. На рис. 13 приведена

итоговая зависимость максимальной температуры синтеза от степени разбавления никелем.

Т11=11000С

Рис. 12. Схема исследования режимов синтеза в системе П + С + х№ при

1МА=120с.

3000 2500

Р 2000

«Г &

5 1500

6

в

н юоо

500

-ч --

-V

--

ё-1 е--- с —--1 е__

1600 1400

1200 о «Г

1000 Ц

800 600 400

о. к

и о,

т

10 20 30 40

Содержание никеля, мас.%

50

Рис. 13. Зависимость максимальной температуры (1), и времени разогрева (2) в системе "Л + С + х№ от массового содержания никеля, 1МА = 120с, Т„ = 1100°С.

Из зависимости следует, что максимальные температуры синтеза выше температуры плавления никеля при массовом содержании никеля в смеси до 40мас.%. На рис. 14 представлена схема исследования режимов синтеза в системе 14 + 2В + х№ при Т„=800°С, 1МА=120с.

Тп = 800°С

Рис. 14. Схема исследования режимов синтеза в системе И + 2В + х№ при

1ма=120С.

На рис. 15 приведена итоговая зависимость максимальной температуры синтеза от степени разбавления никелем. Из зависимости следует, что максимальные температуры синтеза выше температуры плавления никеля при содержании никеля в смеси менее 50мас.%. Далее устанавливалась левая граница величин массовых концентраций никеля исходя из соображений формирования необходимого элемента структуры продукта. Основным требованием в этом случае является создание связной совокупности никелевого компонента в смеси и получение элемента структуры продукта, находящегося в сплошной никелевой оболочке. На рис. 16 представлены фотографии характерных элементов структуры смеси продукта в системе "П +С + 30мас.%№.

2000 1900

и

1800

о.

£ 1700

в 1600 г

" 1500

а

= 1400

I 1300 я

1 1200

2 1100 1000

1

• -

г—а 2 -

г С ч Г

2000

1800

1600

1400 £

1200 р.

1000 § Рч к 2

600 о. ю

400 200 0

800

0 10 20 30 40 50 60 Содержание никеля, $

70 80 90

Рис. 15. Зависимость максимальной температуры (1), и времени разогрева (2) в системе П + 2В + х№ от массового содержания никеля, 1ма - 120с, Т„ = 800°С.

Рис. 16. Фотографии характерных элементов структуры продукта в смеси 'ПС

+ 30мас.%№.

На рис. 16а отчетливо наблюдается пористый, хорошо проплавленный спек, поверхность которого покрыта никелевым расплавом. На фотографии скола элемента структуры (рис.166) наблюдаются зерна монокарбида титана, связанные расплавом никеля. Похожая картина наблюдается и в системе Т) + 2В+30мас.%№, где зерна диборида титана также находятся в объеме плакирующей никелевой связки.

При изучении зависимости максимальной температуры смесей от времени предварительной активации установлено, что при содержании никеля в смесях в количестве 30мас.% и при номинальных температурах среды для смесей, максимальная температура синтеза не зависит от скорости предварительной активации, и начиная с 30с МА составляет 1891±46°С. При меньших временах синтез не реализуется.

Основные выводы и результаты работы.

1. Создан экспериментальный комплекс, позволяющий исследовать критические условия синтеза механически активированных систем в режиме объемного воспламенения, с возможностью одновременной регистрацией инициирующей мощности и температуры смеси.

2. Разработана экспериментальная методика для определения нижних границ реализации синтеза по величине инициирующей температуры (подводимой мощности) и верхних границ по степени разбавления инертным компонентом.

3. На основе экспериментального комплекса и разработанной методики определены критические условия синтеза в системе Т1 + С + х№, с точки зрения получения монофазного соединения ПС в сплошной пластичной никелевой матрице. Установлено, что синтез происходит в устойчивом режиме при температуре среды свыше 800°С. При величине инициирующей температуре 1100°С допустимое содержание никеля в смеси составляет 40 мас.%.

4. В системе Ti + 2В + xNi, синтез реализуется при температурах среды свыше 600°С, при этом при величине инициирующей температуры 800°С допустимое содержание никеля в смеси составляет 50 мас.%.

Список основных публикаций:

1. Афанасьев, А. В. Автоматизированная система регистрации температуры в процессах СВС / А. В. Афанасьев, М. В. Логинова, А. С. Семенчина [и др.] II Труды междунар. науч.- техн. конференции «Композиты - в народное хозяйство». - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. - С.248-250.

2.Смирнов, Е. В. Зависимость эффективной энергии активации от времени предварительной механической активации интерметаллида Ni3Al в режиме теплового взрыва / Е. В. Смирнов, А. В. Афанасьев // Качество науки -качество жизни: сборник материалов 4-й междунар. науч.-практ. конф. -Тамбов: Изд-во ТАМБОВПРИНТ, 2008. - С.120-121.

3.Афанасьев, А. В. Низкотемпературный твердофазный синтез мионокарбида титана в никелевой матрице / А. В. Афанасьев, Е. В. Смирнов // Качество науки - качество жизни: сборник материалов 4-й междунар. науч.-практ. конф. - Тамбов: Изд-во ТАМБОВПРИНТ, 2008. - С.122-123.

4.Детонационно-газовое напыление покрытий нано-композитными порошками / Е. В. Смирнов, А. В. Афанасьев, В. И. Яковлев [и др.] // «Наноструктурные материалы-2008: Беларусь-Россия-Украина»: сборник материалов 1-й междунар. науч. конф. - Минск, 2008. - С.657.

5.Изучение особенностей развития статического теплового взрыва с применением метода регулярного режима на примере синтеза интерметаллического соединения TiAl3 / В. Ю. Филимонов, Е. В. Смирнов, А. В. Афанасьев [и др.] // Перспективные материалы. - 2008. - № 3. - С.86 - 91.

6. Thermal Explosion Ti + ЗА1 Mixture. Mechanism of Phase Formation / V. Y. Filimonov, V. V. Evstigneev, A. V. Afanas'ev and M. V. Loginova // International Journal of Self-Propagating High - Temperature Synthesis. - 2008. - Vol. 17, № 2. -P.101-105.

7.Смирнов, E. В. Высокотемпературный синтез механоактивированной смеси порошков 3Ni+Al в режиме динамического теплового взрыва при различных временах механоактивации / Е. В. Смирнов, А. В. Афанасьев, М. В. Логинова // Приоритетные направления науки и техники, прорывные и критические технологии: «Энергетические, экологические и технологические проблемы экономики»: материалы Всероссийской науч.-практ. конф. с международным участием. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2007. - С. 15-16.

8.Особенности высокотемпературного синтеза механо-активированной смеси порошков 3Ti+Al в режиме динамического теплового взрыва / А. В. Афанасьев, Е. В. Смирнов, М. В. Логинова [и др.] // Приоритетные направления науки и техники, прорывные и критические технологии: «Энергетические, экологические и технологические проблемы экономики»:

материалы Всероссийской иауч.-практ. конф. с международным участием. -Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2007. - С. 14.

9.Метод контроля динамики изменения температуры контакта напыляемый слой - основа в процессах детонационно - газового нанесения покрытий / В.

B. Евстигнеев, А. В. Афанасьев, Е. В. Смирнов [и др.] // Ползуновский вестник. - 2008. -№ 1-2. - С. 106-109.

10. Динамический тепловой взрыв в механически активированных порошковых системах 3№ + А1, "П + С +30 мас% №. / В. В. Евстигнеев, А. В. Афанасьев, Е. В. Смирнов [и др.] // Ползуновский вестник. - 2007. - № 4. -

C.162-167.

11.Процессы структурообразования при детонационно-газовом нанесении защитных покрытий из композиционных порошков Т1А13, №3А1. / В. Ю. Филимонов, В. И. Яковлев, М. А. Корчагин, М. В. Логинова, А. С. Семенчина, А. В. Афанасьев // Физика горения и взрыва. - 2008. - Т.44, № 5. - С.106-111.

Подписано в печать 15.05.09. Формат 60x84 1/16. Печать - цифровая. Усл. п. л. 1,16. Тираж 70 экз. Заказ 2009 - 281

Отпечатано в типографии АлтГТУ 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46 тел. (8 3852)36-84-61

Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД №28-35 от 15.07.97 г.

Введение.

ГЛАВА I. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в режиме теплового взрыва как способ получения композиционных материалов.

1.1. СВС в режиме послойного горения.

1.2. СВС в режиме теплового взрыва

1.3. Синтез твердофазных композитов с использованием технологии механоактивации.

1.4. Некоторые вопросы организации процесса твердофазного синтеза в режиме объемного воспламенения.

ГЛАВА II. Экспериментальный комплекс для исследования критических условий синтеза механически активированных систем.

Материалы и оборудование.

2.1. Описание экспериментального комплекса.

2.2. Получение механоактивированных смесей порошков с использованием планетарной шаровой мельницы.

2.3. Экспериментальная установка для исследования динамики саморазогрева порошковых смесей.

2.4. Выводы по главе II.

ГЛАВА III. Экспериментальная методика исследования критических условий синтеза механически активированных систем.

3.1. Описание экспериментальной методики.

3.2. Расчет энергетических характеристик специализированного реактора.

3.3. Синтез в системах Ti + С, Ti + 2В.

3.4. Выводы по главе III.

ГЛАВА IV. Критические условия синтеза в системах Ti + С + xNi, Ti + 2В + xNi.

4.1. Критические условия инициирования теплового взрыва.

4.2.Тепловые режимы синтеза при различном содержании никеля.

4.3.Структурно-фазовые превращения в процессе реализации теплового взрыва.

4.4. 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. В этом отношении, к наиболее перспективным и разрабатываемым материалам относятся порошковые системы Ti — С — Ni и Ti - В - Ni. Композиционные материалы и покрытия карбид, (диборид) — металлическая матрица имеют рекордные значения износостойкости (в частности абразивной) среди композитов на металлической основе. Однако высокая твердость указанных соединений серьезно затрудняет их использование в технологиях получения износостойких покрытий. Поэтому при синтезе используется третий пластичный компонент, являющийся инертной матрицей. Карбиды и дибориды в пластичной матрице из элементов группы железа получают, как правило, с использованием традиционных технологий металлургического производства, т.е. высокотемпературным спеканием в технологических печах при тщательном контроле атмосферы. Такого рода технологии являются весьма продолжительными и энергоемкими. Кроме того, после проведения спекания, для получения продукта в виде порошковой смеси (с целью получения твердых покрытий), продукт требует дополнительной обработки дробления и измельчения, поскольку представляет собой спекшийся монолит.

Альтернативной технологией спеканию является самораспространяющийся высокотемперный синтез (СВС). Технологии СВС характеризуются низкими энергозатратами, простотой и дешевизной используемого оборудования, быстротой протекания процесса, чистотой синтезированного продукта. Необходимо заметить, что подавляющее число теоретических и экспериментальных исследований в области процессов СВС посвящено в основном изучению фронтального (послойного) горения. Однако, как будет показано в первой главе, попытка синтезировать монокарбид в системе Ti + С + xNi с применением традиционного СВС привела к определенным трудностям, связанным с неполнотой превращения исходных порошков в монокарбид, поскольку процессы вторичного структурообразования очень сильно зависят от количества и состава расплава за фронтом горения. Последнее может весьма принципиально сказываться на микроструктуре и фазовом составе продукта. При неполном превращении вновь требуется длительный высокотемпературный отжиг.

В последние десятилетия широкое распространение получили процессы, связанные с измельчением и механической активацией (МА) дисперсных систем, с использованием шаровых планетарных мельниц. Еще в 80-е годы было установлено, что этот процесс существенно повышает реакционную способность смесей по нескольким причинам:

1. В процессе МА происходит очищение поверхностей компонентов смеси от адсорбированных примесей и окислов.

2. Значительно возрастает площадь поверхности контакта реагентов (до 100%), по сравнению с традиционной порошковой смесью.

3. При сравнительно длительной обработке смеси (как правило, более 2-х минут) начинают формироваться особые, сложные структуры, так называемые механокомпозиты, основой которой являются наноразмерные зерна, состоящие из смесей компонентов. В этом случае, механизмы реакции уже в полной мере не являются гетерогенными. Установлено, что в такой порошковой смеси реализуется истинно твердофазное горение, без какого-либо участия жидкой фазы. Механизмы фазообразования в этом случае мало изучены. Однако наверняка можно предполагать, что после предварительной МА в системе концентрируется избыточная энергия в виде неравновесного, деформированного состояния решетки реагентов, которая определяется, прежде всего, избыточной концентрацией вакансий. При инициировании взаимодействия источником энергии, благодаря понижению активационного барьера, происходит воспламенение смеси при пониженных температурах и волна горения распространяется по образцу. При использовании СВС в режиме послойного горения, в этом случае также не всегда формируется продукт требуемого состава. Причиной этого может являться слабая зависимость параметров волны горения (прежде всего ее скорости, максимальной температуры и глубины превращения во фронте и за фронтом) от внешних условий. В то же время, использование СВС в режиме теплового взрыва допускает возможность управления процессом, прежде всего дозированием мощности прогревающего источника в объем реакционной полости. Важно заметить, что синтез механоактивированных систем в режиме теплового взрыва есть практически не изученная область физики горения и порошковой металлургии. Как следствие, возникает практически важный для экспериментатора или технолога вопрос об установлении возможности, прежде всего, самого синтеза в режиме объемного воспламенения, т.е. критических условий, и выяснения диапазона параметров управления процессом. Известно, что основной макрокинетической характеристикой процесса теплового взрыва является температура воспламенения смеси. В теории и практике процессов СВС известно, что образование жидкой фазы, которая является химически активным компонентом, нередко определяет необходимые условия синтеза для высокоэкзотермических реакций. В такой ситуации говорят о «естественной обрезке» функции тепловыделения. В случае, если фазового превращения в процессе взаимодействия не происходит, вопрос об определении температуры воспламенения системы является неоднозначным и требует специального исследования, поскольку синтез происходит непрерывно в процессе нагрева системы внешним источником. Как следствие, возникает необходимость создания экспериментальной установки, позволяющей с одной стороны непрерывно контролировать температуру среды, при которой происходит синтез, с другой стороны позволяющей достаточно быстро ее изменять.

Следует иметь в виду, что содержание пластической металлической связки может существенно влиять на физико-химические свойства конечного продукта. Очевидно, что при слишком большом ее содержании конечный продукт становится хотя и более пластичным, но менее твердым. При слишком малом ее содержании, продукт теряет пластичность и возникает необходимость определения оптимального содержания инертного компонента в смеси. С точки зрения получения защитных покрытий из синтезированных материалов различными методами, практически важным является вопрос о расширении диапазона содержания инертного пластичного компонента в смеси для получения оптимального соотношения свойств пластичность-твердость. Следовательно, изучение режимов синтеза при различном содержании инертной составляющей, является актуальной задачей, где помимо всего прочего встает важная проблема определения предельных режимов горения по максимальному содержанию инертного компонента в смеси (концентрационные пределы горения). Кроме того, существенное влияние на процессы твердофазного фазообразования оказывает и время предварительной механической активации смесей. Следовательно, указанная проблема является комплексной и требует разработки специальной методики определения оптимального диапазона параметров синтеза, для получения продуктов требуемого состава и свойств. Таким образом, в первую очередь необходима разработка экспериментального комплекса, который содержал бы в себе оборудование для проведения процессов механической активации, специализированный реактор для проведения синтеза в режиме теплового взрыва, с возможностью автоматической регистрации температуры реагирующей смеси и инициирующей температуры среды с низкой тепловой инерционностью, оборудование для исследования фазового состава и проведения металлографического анализа продуктов синтеза и механически активированной смеси. Далее, необходима разработка специальной методики изучения критических условий синтеза с точки зрения определения температуры воспламенения, максимально возможного содержания инертного компонента и необходимого времени предварительной механической активации. В качестве объектов исследования были рассмотрены технологически значимые системы Ti — С - Ni, Ti - В - Ni.

Круг поставленных выше проблем определил цель настоящей работы.

Цель работы заключалась в разработке экспериментального комплекса и специальной методики исследования критических условий реализации синтеза порошковых смесей, подверженных предварительной механической активации, в режиме объемного реагирования.

Сформулированная цель обусловила структуру работы.

В главе I рассмотрены особенности существующих экспериментальных методов реализации СВ-синтеза с точки зрения эффективного технологического процесса, дающего возможность получения композиционных дисперсных материалов, с уникальным сочетанием свойств. Рассмотрены различные режимы протекания процесса, механизмы и способы синтеза, особенности послойного горения различных предварительно механически активированных систем. В конце главы представлены основные цели и задачи настоящей работы.

В главе II приведено описание схемы функционирования экспериментального комплекса, а также приборов и оборудования, составляющих комплекс,

Основные выводы и результаты работы.

1. Создан экспериментальный комплекс, позволяющий исследовать критические условия синтеза механически активированных систем в режиме объемного воспламенения, с возможностью одновременной регистрацией инициирующей мощности и температуры смеси

2. Разработана экспериментальная методика для определения нижних границ реализации синтеза по величине инициирующей температуры (подводимой мощности) и верхних границ по степени разбавления инертным компонентом.

3. На основе экспериментального комплекса и разработанной методики определены критические условия синтеза в системе Ti + С + xNi, с точки зрения получения монофазного соединения TiC в сплошной пластичной никелевой матрице. Установлено, что синтез происходит в устойчивом режиме при температуре среды свыше 800°С. При величине инициирующей температуре 1100°С допустимое содержание никеля в смеси составляет 40 мас.%.

4. В системе Ti + 2В + xNi, синтез реализуется при температурах среды свыше 600°С, при этом при величине инициирующей температуры 800°С допустимое содержание никеля в смеси составляет 50 мас.%.

1. Синельникова, В. С. Алюминиды / В. С. Синельникова, В. А. Подерган, В. Н. Речкин.- Киев : Наукова думка, 1965. - 241 с.

2. Браун, А. Методы получения интерметаллидов / А. Браун, Дж. Вестбрук //Интерметаллические соединения.- М.: Металлургия, 1970.- С. 197-232.

3. Подергин, В. А. Алюминотермическое восстановление окислов лантана, церия и празеодима / В. А. Подергин, Г. В. Самсонов // Изв. АН СССР. Металлы.- 1963.- № 5.- С.50-58.

4. Порошковая металлургия сталей и сплавов / Ж. И. Дзнеладзе, Р. П. Щеголева, Л. С. Голубева и др..- М.: Металлургия, 1978.- 264 с.

5. Манохин, А. И. Порошковые материалы для защитных покрытий / А. И. Манохин // Прогрессивные технологические процессы в порошковой металлургии.- Минск: Вышэйш. школа, 1982.- С. 24-29.

6. Итин, В. И. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений / В. И. Итин, Ю.С. Найбороденко.- Томск: Изд во Томск ун-та. 1989.

7. Мержанов, А. Г. Процессы горения конденсированных систем. Новое направление исследований / А. Г. Мержанов // Вестник АН СССР.-1979.-№8.- С. 10-18.

8. 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.

9. Мержанов, А. Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез / А. Г. Мержанов // Физическая химия. Современные проблемы / под ред. А. М. Колотыркина.- М.: Химия, 1983.- С. 6 — 45.

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

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

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

13. Алдушин, А. П. Влияние плавления реагентов на устойчивость горения безгазовых систем / А. П. Алдушин, В. А. Вольперт, В. П. Филипенко // Физика горения и взрыва.- 1987.- т.23, №4. С. 35 - 41.

14. Физико — химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / Е. А. Левашов и др..- М.: Бином, 1999. 173 с.

15. Рогачев, А. С. Структурные превращения при безгазовом горении систем титан-углерод и титан-бор / А. С. Рогачев, А. С. Мукасьян, А. Г. Мержанов // Докл. АН СССР. 1987. - Т.297, № 6. - С. 1425 - 1428.

16. Шугаев, В. А. Исследования структурообразования СВС-продуктов в модельных экспериментах / В. А. Шугаев, А. С. Рогачев, А. Г. Мержанов // Инженерно-физический журнал. 1993. - Т.64.- №4. - С.463 - 468.

17. Рогачев, А. С. Динамика структурных превращений в процессах безгазового горения: дис. . докт. техн. наук.- Черноголовка: ИСМАН, 1994.

18. Combustion Synthesis of Advansed Materials: Principles and Applications / Varma A., Rogachev A.S., Mukas'yan A.S., Hwang S. // Advantage of Chemical Engeneering. V.24. - P.79 - 226.

19. Merzhanov, A.G. Structural macrokinetics of SHS-processes / A.G. Merzhanov, A.S. Rogachev// Pure and applied chemistry. 1992.- V.64, № 7.-P. 941-953.

20. Гарколь, Д. А. Новая методика высокоскоростной яркостной пирометрии для исследования процессов СВС / Д. А. Гарколь, П. Ю. Гуляев, В. В. Евстигнеев // Физика горения и взрыва.- 1994.- т.30, № 1.-С.72-77.

21. Исследование взаимодействия системы никель алюминий в процессе СВС на основе методики высокотемпературной яркостной пирометрии / Б. М. Вольпе, Д. А. Гарколь, В. В. Евстигнеев, А. Б. Мухачев // Физика горения и взрыва.- 1994.- т.30, № 3.- С.62 — 66.

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

23. Теория теплового взрыва: от Н.Н. Семенова до наших дней / А. Г. Мержанов, В. В. Барзыкин, В. Г. Абрамов // Хим. физика.- 1996.- Т. 15, № 6.- С. 3-44.

24. Мержанов, А. Г. О закономерностях перехода от самовоспламенения к зажиганию / А. Г. Мержанов, В. Г. Абрамов, В. Т. Гонтковская // Доклады АН СССР. 1963. - Т.148, № 1. - С. 156-159.

25. Абрамов, В. Г. К теории теплового воспламенения. Сообщение 1. Закономерности перехода от самовоспламенения к зажиганию / В. Г. Абрамов, В. Т. Гонтковская, А. Г. Мержанов // Известия АН СССР. Серия химия. 1966. - № 3. - №5. - С.823-827.

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

27. Семенов, Н. Н. О теории горения / Н. Н. Семенов // Журн. рус. физ.-хим. о-ва,- 1928.- Т. 60.- С. 241-250.

28. Мержанов, А. Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений / А. Г. Мержанов, И. П. Боровинская // Докл. АН СССР.- 1972.- Т. 204, № 2.- С. 366-369.

29. Merzhanov, A.G. Worldwide evolution and present status of SHS as a branch of modern R&D / A. G. Merzhanov// Intern. J. Self-Propagating High-Temp. Synthesis.- 1997.- V 6, № 2.- P. 119-163.

30. Barzykin, V. V. High-temperature synthesis in a thermal explosion regime / V.V. Barzykin // Intern. J. Self-Propagating High-Temp. Synthesis.- 1993.-V. 2, №4.-P. 391-405.

31. Мержанов, А. Г. Динамика теплового взрыва в послеиндукционный период / А. Г. Мержанов, Н. И. Озерковская, К. Г. Шкадинский // Физика горения и взрыва.- 1999.- т.35,№ 6.- С.65 — 70.

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

33. Гаспарян, А. Г. Макрокинетика взаимодействия и тепловой взрыв в смесях порошков Ni и А1 / А. Г. Гаспарян, А.С. Штейнберг // Физика горения и взрыва.- 1988.- т.24, № 3.- С.67 74.

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

35. Yi, Н. С. Effect of hearting rate on the combushion synthesis of Ti-Al intermetallic compounds / H.C. Yi, A. Petric, J.J. Moore // J. Mater. Sci.-1992.- V.27.- P. 6797-6806.

36. Thermal Explosion Synthesis of Intermetallics / Kopit Yu., Rosenbrand V., Goldman Y., Gany A. // Int. J. of SHS.- 1997.- V.6, № 1.- P. 63-69.

37. Мержанов, А. Г. К квазистационарной теории теплового взрыва / А. Г. Мержанов // Докл. АН СССР.- 1961.- Т.140, № з. С.637-640.

38. Мержанов, А. Г. Динамические режимы теплового взрыва. I. Закономерности теплового взрыва в условиях нагрева с постоянной скоростью / А. Г. Мержанов, А. Г. Струнина // Научно-техн. пробл. горения и взрыва.- 1965.- № 1.- С.59-69.

39. Барзыкин, В. В. Тепловой взрыв при линейном нагреве / В. В. Барзыкин // Физика горения и взрыва.- 1973.- Т.9, №1.- С.37-54.

40. Kabushiki, К. Process for producing high-grade titanium carbide or composite carbides including titanium carbide / K. Kabushiki // Jap. Pat.-1967.-№42-14714.

41. Yi, H.C. SHS synthesized of Ni-Ti based shape memory alloys for both low and high-temperature applications / H.C. Yi, J.J. Moore // J. Mater. Sci. Lett.-1989.-№8.-P. 1182-1184.

42. Combustion synthesis of titanium aluminides / Hong-Yi L., Hong-Yu Y., Shu-XiaM., Sheng Y. //Int. J. of SHS.- 1992.- V.l. № 3.- P. 447-452.

43. Rabin, В. H. Joining of silicon carbide / solicon carbide composites and dense silicon carbide using combustion reactions in the titanium-carbon-nickel system / В. H. Rabin // J. Am. Ceram. Soc.- 1992.- V.75, № 1.- p. 131-135.

44. Hot Pressing Aided Exothermic Synthesis and Densification of NiAl and NiAl-TiC Composite / Xing Z.P., Guo J.T., An G.Y., Hu Z.Q. // Int. J. of SHS.- 1996.- V.5,№ 1.-P. 51-56.

45. Philpot, K. A. The combustion synthesis of cooper aluminides / K.A. Philpot, Z.A. Munir, J.B. Holt // Journal of Material Science. 1987. - V.22. - P.159-169.

46. Merzhanov, A.G. Self Propogating High — Temperature Synthesis: Twenty Years of Research and Findings / A.G. Merzhanov // Combustion and Plasma Synthesis of High — Temperature Materials. — New - York.: VCH Publishers inc., 1990.-P. 1-53.

47. Найбороденко, Ю. С. Исследование процесса безгазового горения смесей порошков разнородных металлов. I. Закономерности и механизм горения / Ю.С. Найбороденко, В.И. Итин // Физика горения и взрыва. — 1975. Т. 11, № 3. - С.343-353.

48. Маслов, В.М. К вопросу о механизме безгазового горения / В. М. Маслов, И. П. Боровинская, А. Г. Мержанов // Физика горения и взрыва.- 1976. Т.12, № 5. - С.703-709.

49. Закономерности самораспространяющегося высокотемпературного синтеза соединений титана с элементами группы железа / В. И. Итин, А. Д. Братчиков, А. Г.Мержанов и др. // Физика горения и взрыва. 1981.- Т.17, № 3. — С.62-67.

50. Прибытков, Г. А. Синтез в режиме горения интерметаллидов системы железо-титан / Г. А. Прибытков, А. А. Семенова, В. И. Итин // Физика горения и взрыва. 1984. - Т.20, № 5. - С.21-23.

51. Мержанов, А. Г. Задача об очаговом тепловом взрыве / А. Г. Мержанов, В. В. Барзыкин, В. Т. Гонтковская // Докл. АН СССР. 1963. - Т. 148, № 2. - С.380 - 383.

52. Munir, Z. A. Reaction synthesis processes: Mechanisms and characteristics / Z.A. Muni r// Metallurg. Trans. 1992. - V.23A. - P.7-13.

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

54. Лапшин, О. В. Математическая модель высокотемпературного синтеза алюминида никеля Ni3Al в режиме теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов / О. В. Лапшин, В. Е. Овчаренко // Физика горения и взрыва. 1996. - Т.32, № 3. - С.68 - 76.

55. Филимонов, В. Ю. Влияние тепловых режимов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза на структуру конечного продукта в системе Ti — А1 / В. Ю. Филимонов, В. В. Евстигнеев, С. Н. Василенко // Перспективные материалы. 2001. - №5. -С. 70-73.

56. Филимонов, В. Ю. Формирование фазового состава в системе Ti ЗА1 на этапе вторичного структурообразования при синтезе в режиме теплового взрыва / В. Ю. Филимонов, М. В. Логинова // Известия ГНУ. - 2007. — Т.311,№2.-С.116- 119.

57. Изучение особенностей развития статического теплового взрыва с применением метода регулярного режима на примере синтеза интерметаллического соединения TiAl3 / В. Ю. Филимонов и др. // Перспективные материалы. — 2008. № 3. - С.86 - 91.

58. Filimonov, V. Yu. Thermal Explosion in Ti + 3A1 Mixture: Mechanism of Phase Formation / V.Yu.Filimonov, V.V.Evstigneev, A.V.Afanas'ev // International Journal of Self Propagating Height - Temperature Synthesis. -2008. - V.17, № 2. -P.101 - 105.

59. Мержанов, А. Г. Закономерности и механизм горения пиротехнических смесей титана и бора / А. Г. Мержанов.- Черноголовка, 1978.- (Препр. АН СССР / ОИХФ).

60. The effect of mechanical treatment on the rate and limits of combustion in SHS process / M. A. Korchagin, T. F. Grigorieva, A. P. Barinova, N. Z. Lyakhov // Intern. J. of Self-Propagating High-Temperature Synthesis.-2000.- V.9, № 3.- P. 307-320.

61. Твердофазный режим самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / М. А. Корчагин, Т. Ф. Григорьева, А. П. Баринова, Н. 3. Ляхов // Докл. АН РФ.- 2000.- Т. 372, № 1.- С. 40-42.

62. Твердофазный режим горения СВС систем / М. А. Корчагин, Т. Ф. Григорьева, А. П. Баринова, Н. 3. Ляхов // Химическая физика процессов горения и взрыва.- Черноголовка, 2000.- Ч. 1.- С. 90-92.

63. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез и механическое сплавление при получении монофазных высокодисперсных интерметаллидов / Т. Ф. Григорьева, М. А. Корчагин, А. П. Баринова, Н. 3. Ляхов // Материаловедение.- 2000.- № 5.- С. 49-53.

64. Валиев, P. 3. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформации / Р. 3. Валиев, И. В. Александров,- М.: Логос, 2000.

65. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов / Ю. Р. Колобов, Р. 3. Валиев, Г. П. Грабовецкая и др..- Новосибирск: Наука, 2001.-232 с.

66. Итин, В. И. Влияние механической активации на закономерности самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в системе титан никель / В. И. Итин, Т. В. Монасевич, А. Д. Братчиков // Физика горения и взрыва.- 1997.- Т.ЗЗ, № 5.- С.48-51.

67. Mechanically activated synthesis studied by x-ray diffraction in the Fe-Al system / Chariot F., Gaffet E., Zeghmati B. et al. // Mater. Sci. Eng.- 1999.-NA262.-P. 279-288.

68. Synthesis of niobium aluminides using mechanically activated self -propagating high-temperature synthesis and mechanically activated annealing process / Gauthier V., Josse C., Bernard F. et al. // Mater. Sci. Eng.- 1999.-A265.- P.l 17-128

69. Левашов, E. А. Закономерности влияния предварительного механического активирования на реакционную способность СВСсмесей на основе титана / Е. А. Левашов, В. В. Курбаткина, К. В. Колесниченко //Изв. вузов. Цвет, металлургия.- 2000.- № 6.- С.61-67.

70. Lu, L. Thermodynamic properties of mechanically alloyed nickel and aluminum powders / Lu L., Lai M.O., Zhang S. // Mater. Res. Bull.- 1994.- V. 29, № 8.- P. 889-894.

71. Егорычев, К. H. Влияние механического активирования на взаимодействие в системе молибден — кремний / К. И. Егорычев, В. В. Курбаткина, Е. Ю. Нестерова // Изв. вузов. Цвет, металлургия.- 1996.-№ 1.- С.71-74.

72. Филимонов, В. Ю. Экспериментальные методы изучения процессов структурообразования при высокотемпературном синтезе алюминидов титана: дис. . докт. техн. наук /В. Ю. Филимонов.- Барнаул, 2007.

73. Овчаренко, В. Е. Влияние содержания алюминия на термограмму синтеза интерметаллида Ni3Al в режиме теплового взрыва / В. Е. Овчаренко, Е. Н. Боянгин// Физика горения и взрыва. 1998. - Т.34, № 6. - С.39-42.

74. Clark, D. Е. High-temperature interaction between silicon and carbon / D.E. Clark, I. Ahmad, A. S. Shteinberg // Ceramic International. 1993. - V.19. -P.129 — 132.

75. Князик, В. А. О механизме горения системы титан-углерод / В. А. Князик, А. Г. Мержанов, А. С. Штейнберг // Физика горения и взрыва. — 1985. Т.21, № 3. - С.39-42.

76. Шиляев, М. И. Определение термокинетических параметров из обратной задачи электротеплового взрыва / М. И. Шиляев, В. Э. Борзых, А. Р. Дорохов // Физика горения и взрыва. 1992. - Т.28, № 3. - С.53-57.

77. Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / Е. А. Левашов, А. С. Рогачев, В. И. Юхвид и др..- М.: Бином, 1999. 173 с.

78. Макрокинетика высокотемпературного взаимодействия титана с углеродом в условиях электротеплового взрыва / В. А. Князик, А. Г. Мержанов, В. Б. Соломонов и др. // Физика горения и взрыва. 1985. -Т.21, № 3. - С.69 - 73.

79. Гинье, А. Рентгенография кристаллов / А. Гинье. М.: Физматгиз, 1961. - 604 с.

80. Хейкер, Д. М. Рентгеновская дифрактометрия / Д. М. Хейкер, JI. С. Зевин.- М.: Физматгиз, 1963. 380 с.

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

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

83. Кипарисов, С. С. Карбиды титана. Получение, свойства, применение / С. С. Кипарисов, Ю. В. Левинский, А. П. Петров.- Москва: Металлургия, 1987.

84. Рогачев, А. С. Динамика структурных превращений в процессах безгазового горения: дис. . докт. физ.-мат. наук.- Черноголовка: ИСМАН, 1994.- 276 с.

85. Безгазовое горение в системе титан — углерод — никель / А. С. Рогачев, М. В. Шкиро, И. Д. Чаусская и др. // Физика горения и взрыва.- 1988.-Т.24, № 6. С.86 — 93.

86. Микрозондовое исследование композиционных материалов, получаемых при горении порошков Ti, Сг, С и одного из металлов группы Fe /А. С. Рогачев, Ю. А. Гальченко, 3. Г. Асламазашвили и др.

87. Известия АН СССР. Неорганические материалы. — 1986. — Т.22, № 11. -С. 1842-1844.

88. Рогачев, А. С. Структурные превращения при безгазовом горении систем титан-углерод и титан-бор / А. С. Рогачев, А. С. Мукасьян, А. Г. Мержанов // Докл. АН СССР.- 1987. Т.297, № 6. - С.1425 - 1428.

89. Макрокинетика структурных превращений при безгазовом горении смесей порошков титана и углерода / А. Г. Мержанов, А. С. Рогачев, А. С. Мукасьян и др. // Физика горения и взрыва.- 1990. Т.26, № 1. - С. 104-114.

90. Трофимов, А. И. Эффект влияния электромагнитного поля на горение системы Ti + С / А. И. Трофимов, В. И. Юхвид // Физика горения и взрыва.- 1993. Т.29, № 1. - С. 71 - 73.

91. Макрокинетика высокотемпературного взаимодействия титана с углеродом в условиях электротеплового взрыва / В. А. Князик, А. Г. Мержанов, В. Б. Соломонов и др. // Физика горения и взрыва.- 1985. -Т.21, № 2. С. 69 -73.

92. Некрасов, Е. А. Адиабатический разогрев в системе титан углерод / Е. А. Некрасов, В. К. Смоляков, Ю. М. Максимов // Физика горения и взрыва.- 1981. -Т.17, № 3. - С. 77 -83.

93. Некрасов, Е. А. Математическая модель горения системы титан -углерод / Е. А. Некрасов, В. К. Смоляков, Ю. М. Максимов // Физика горения и взрыва.- 1981. -Т.17, № 5. С. 39 - 46.

94. Смоляков, В. К. Закономерности образования карбидов титана и циркония в режиме горения / В. К. Смоляков, Е. А. Некрасов, Ю. М. Максимов // Карбиды и материалы на их основе. Киев: ИПМ АН УССР, 1983.-С.51 -54.

95. Динамическая рентгенография фазообразования в СВС процессах / А. Г. Мержанов, И. П. Боровинская, В. И. Пономарев и др. // Доклады РАН. 1993.-Т.328,№ 1.-С.72-74.

96. Merzhanov, A. G. Dynamics of phase formation during SHS processes /

97. A.G. Merzhanov, I. P. Borovinskaya, I. O. Khomenko // Ann. Chim. Fr. — 1995.-№20.-P. 123-138.

98. Хоменко, И. О. Динамическая рентгенография СВС процессов: дис. канд. техн. наук / И. О. Хоменко.- Черноголовка: ИСМАН, 1994.

99. Самсонов, Г. В. Тугоплавкие соединения / Г. В. Самсонов, И. М. Винницкий.- М.: Металлургия, 1976.

100. Смоляков, В. К. Моделирование безгазового горения с фазовыми превращениями / В. К. Смоляков, Е. А. Некрасов, Ю. М. Максимов // Физика горения и взрыва. 1984. - Т.20, № 2. - С.63 - 73.