Электрофизические явления в волне горения металлов переходной группы и управление процессом горения при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

УДК 536.46; 537.5

На правах рукописи

ГаФбасов Рамнль Млхмутович

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ВОЛНЕ ГОРЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ПЕРЕХОДНОЙ ГРУППЫ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ГОРЕНИЯ ПРИ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕМСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ СИНТЕЗЕ

Специальности: 0t.04.04 - физическая электроника;

01.04.17 — химическая физика, в том числе физика горения и взрыва

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск - 2006 г.

Работа выполнена в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники и Отделе структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Корогодов Виталий Семенович, кандидат физико-математических наук Кирдяшкин Александр Иванович.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Несмелое Николай Сергеевич,

доктор физико-математических наук, профессор

Архипов Владимир Афанасьевич.

Ведущая организация: Томский политехнический университет.

Защита состоится 20 декабря 2006 года в 9 час. 30 мин. на заседании диссертационного^ совета Д 212.268.04 в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники, 634050, Томск, пр. Ленина, 40, ауд. 230.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.

Автореферат разослан " А^^ДЛ 2006 г.

Ученый секретарь ✓ р * *

диссертационного совета Ю.П. Акулиннчев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Открытое в 1967 году академиком А. Г. Мержановым, И.П, Коровинской и В.М. Шкиро явление самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в настоящее время используется для получения широкого спектра неорганических соединений и сплавов. Сущность явления заключается в реализации автоволновой экзотермической химической реакции в конденсировалиых фазах, что позволяет практически без затрат энергии получать ценные целевые продукты.

СВС представляет собой сложный процесс с множеством различных физических и химических стадий, роль которых в формировании продукта реакции до конца невыяснепа. В связи с этим является актуальной разработка эффективных путей регулирования реакции, представляющих интерес как для практики получения химических продуктов заданного качества, так и для углубленного понимания природы СВС.

По величине концентрации диссшгаруемой энергии (до 1014 Вт/м3) волна горения в конденсированных фазах на 3 4 порядка превосходит газовые пламена и другие химические процессы, что позволяет рассматривать СВС в качестве перспективного автономного источника электромагнитного излучения.

Объектами исследований в диссертационной работе являются закономерности горения и формирования конденсированных продуктов взаимодействия, параметры радиочастотного излучения волны горения при протекании процесса СВС в обычных условиях и при наложении внешнего электрического поля.

Рабата ориентирована на получение дополнительной информации о механизме взаимодействия реакционных систем с внешним электрическим полем и природе эмиссионных явлений в реакциях горения. Результаты исследований позволяют расширить круг методов контроля, активации процесса горения, управления качеством целевого продукта реакции, а также обеспечить основу для создания новых химических источников СВЧ-излучения.

К настоящему времени исследован тепловой механизм воздействия электрического поля на различные физико-химические процессы в волне СВС. Этот механизм реализуется за счет джоулева подогрева реакционной системы, что требует высоких энергетических затрат (более 10-Ю3 Вт/кг), которые, в ряде случаев, экономически не оправдгишы. В

настоящей работе исследуется возможность негепловой активации С ВС с использованием переменного электрического поля.

Работы проведены в рамках госбюджетной темы «Управление процессами высокотемпературного синтеза и модификация функциональных неорганических материалов с помощью физических полей» ГР №0120.0 404462 и при частичной поддержке РФФИ №05-03-32139 и фонда СКОР грант ТО-016-02.

Цель работы

Основной целью работы является разработка способов регулирования кинетикой гетерогенного горения, составом продукта реакции и эмиссионными явлениями в процессах СВС с использованием нетеплового действия электрического поля.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Создать методику и исследовать параметры горения и механизмы структурообразоваиия продуктов при протекании реакции СВС во внешнем переменном электрическом поле в широком диапазоне частот с ограничением величины джоулевой диссипации энергии в реакционной системе в пределах —2 ■103 Вт/кг.

2. Разработать методику и исследовать параметры СВЧ-излучения из волны горения.

3. Провести анализ физико-химических механизмов СВЧ-излучения волны гетерогенного горения и нетепяового воздействия электрического поля на параметры СВС.

Новизна полученных результатов

1. Впервые обнаружен активацнонный4 эффект воздействия' внешнего переменного электрического поля малой мощности на кинетику горения и характеристики фазообразования продуктов. Показано, что скорость реакции практически линейно увеличивается с повышением частоты от 5 кГц до 200 кГц.

2. Впервые зарегистрировано СВЧ-излучение из волны горения СВС на примере систем Ре203-А1, №-А1, ТЧ-С, Ва02-А1 н СиО-А1, Установлено, что величина мощности излучения зависит от площади свободной поверхности продуктов реакции и на 4-^7 порядков превышает уровень теплового излучения в том же интервале длин волн.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Скорость горения порошковой смеси №+1бмас.%А1 при увеличении частоты протекающего тока от 5 кГц до 200 кГц или напряжения от 1000 В до 4500 В увеличивается в 2,2 раза за счет

активирующего действия микроразрядов между частицами исходной смеси.

2. Вследствие неравновесной ионизации и тормозного излучения свободных электронов газовой плазмы в волне горения реакция СВС сопровождается радиочастотным излучением и по мощности на 4+7 порядков превышает предельный уровень теплового излучения.

3. Повышение энергии свободных электронов плазмы во внешнем электрическом поле позволяет регулировать интенсивность радиочастотного излучения волны горения. Использование постоянного электрического поля напряженностью 10000 В/м при горении системы Ре203-А1 увеличивает мощность СВЧ-излучения в 15 раз.

Практическая ценность работы

Полученные в диссертационной работе результаты по влиянию электрического поля на СВС использованы в НИР Отдела структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН для синтеза новых неорганических материалов с заданным составом, получение которых традиционными способами затруднено. Результаты по радиочастотному излучению волны СВС внедрены в учебный процесс по программе создания автономных источников СВЧ в определенном диапазоне длин волн.

Достоверность научных результатов обусловлена использованием в качестве теоретической и методологической базы диссертации фундаментальных исследований отечественных и зарубежных ученых в области процессов горения гетерогенных систем, образующих конденсированные продукты реакции, а также в области радиофизики и физики плазмы, применением современных приборов и методов исследования и сопоставлением результатов с известными в литературе данными.

Публикации

Результаты диссертации отражены в 14 работах, опубликованных в российских и зарубежных журналах, сборниках, трудах и материалах симпозиумов, международных и всероссийских конференций.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на IV Всероссийской научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» (Томск, 2004), Всероссийской научно-технической конференции «Научная сессия ТУСУР-2005» (Томск, 2005), Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука Технологии Инновации» (Новосибирск, 2005), Международной

школе-конференции молодых ученых «Физика и химия наноматериалов» (Томск, 2005), VIII Международном симпозиуме по СВС {Италия, 2005), III Всероссийской конференции молодых ученых (Томск, 2006) и научных семинарах отдела структурной макрокннетнкн Томского научного центра СО РАН.

Структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов, перечня использованной литературы. Общий объём диссертации составляет 134 страниц (включая 44 рисунка, 7 таблиц, 130 библиографических названий и 2 приложения).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, определены цели работы и ее тематика, сформулированы положения, выносимые на защиту, представлена научная новизна результатов исследований и их практическая значимость.

Первая глава диссертации посвящена обзору известных литературных данных по процессам электронно-ионной эмиссии, генерации ЭДС и другим электрическим явлением в волне СВС, по воздействию электрического и магнитного полей на процесс горения и структурообразования продуктов реакции.

Вторая глава является методической. В иен рассмотрены методы экспериментального исследования воздействия переменного электрического поля на процесс горения и СВЧ—излучения из волны горения.

Воздействие переменного электрического поля исследовали с помощью экспериментальной установки (рисунок I). Электрическое напряжение величиной до 5 кВ, частотой 5+200 кГц прикладывается к образцу исходной смеси б огг высоковольтного источника 11 через электроды 7, 10. Электроды 7, 9 и керамическая пластина 8 предназначены для ограничения тока в цепи. Величины средней скорости горения по всей длине и текущей скорости горения на выделенном участке образца определялись путем обработки данных видеосъемки процесса.

Радиочастотное излучение СВЧ - диапазона регистрировали с помощью измерительной системы (рисунок 2). Коэффициент усиления тракта составлял 80 дБ. Для калибровки системы на вход антенны 6 подавалось СВЧ - излучение, формируемое генератором стандартных

Рисунок 1 - Экспериментальная установка: 1 - автотрансформатор; 2 - вольфрамовая спираль; 3 - продукт реакции;

4 - волна горения; 5 - кварцевая трубка; б - исходная смесь; 7,9,10 - электроды; 8 — керамическая пластина; 11 - источник питания

9 10 11

8

>НК1

Й

13 ^

знэ _ | 12

> ©

3

УИП

АТ ' ■ Д6Г"-

Рисунок 2 - Схема измерения СВЧ-нзлучения из волны горения: 1 - автотрансформатор; 2 - спираль; 3 - исходная смесь; 4 - керамическая подставка; 5 - металлическая камера; б — рупорная антенна; 7 - СВЧ-усилитель; 8 - преобразователь частоты; 9 — усилитель промежуточной частоты; 10 - детекторная секция; 11 — фильтр нижних частот", 12-запоминающий осциллограф; 13 - генератор; 14 - универсальный источник; 15 - электроды

сигналов. Для исследований использовались сменные СВЧ - узлы: 6, 7, 8, что позволяло регистрировать излучение в поддиапазонах: 3,4 4,2 ГГц, 10,7 +12,2 ГГц, 35,5+37,5 ГТц. Расстояние между антенной и образцом

составляло 0,9 м, что более чем 10 раз выше длины волны (0,8 8,8>10"2м и соответствует дальней зоне приема излучения. Для исследования воздействия постоянного электрического поля напряжение с универсального источника 14 подавали на электроды 15.

Описан метод рентгенофазового анализа синтезированных материалов, способ приготовления реакционной смеси и технологические условия проведения СВ-синтеза.

В третьей главе представлены результаты изучения влияния внешнего переменного электрического поля на скорость горения и фазовый состав конечных продуктов реакции.

Как показывают исследования, при включении поля происходит значительная интенсификация горения, при этом текущее значение скорости процесса (V™) монотонно возрастает (рисунок 3). Увеличение Ута начинается непосредственно после подачи напряжения на образец. При выключении напряжения V«, монотонно уменьшается до уровня скорости горения в нормальных условиях в течение времени — 3 с. Последнее свидетельствует о том, что акгивационныЙ эффект воздействия электрического поля исчезает не мгновенно, а в течение некоторого периода (~ 3 с) сохраняется в порошковой смеси.

Утек, Ю-3 м/с Утек, 10-1 м/с

Рисунок 3 - Зависимость текущей скорости горения смеси №+16мас.%А1 от координаты вдоль образца

С увеличением амплитуды напряжения между электродами от 1 кВ до 4,5 кВ средняя скорость горения (Уер) монотонно увеличивается в 2,2 раза (рисунок 4, а). Интенсификация горения достигается при достижении напряжения (—1000В), когда имеет место пробой порошковой

смеси и установление величины электрического тока в цепи порядка 70+100 мА. При изменении частоты электрического поля от 5 кГц до 200 кГц среднее значение скорости горения практически линейно возрастает (рисунок 4, б).

а) б)

Рисунок 4 - Зависимость средней скорости горения от напряжения (а) и частоты (б) прикладываемых на образец (система №+16мас.%А1)

Отмечено резкое ускорение горения при подходе реакционной волны к концу образца, которое сопровождается искривлением поверхности фронта волны горения (рисунок 5).

Горение без поля Горение в поле

ИЩ]( I

М)с НИ ■

Рисунок 5 - Кинограмма горения смеси №+14мас.%А1 в поле (Ц=А кВ н/=125 кГц) и без поля

Зависимости скорости горения смеси №-А1 от концентрации алюминия в обычных условиях и в электрическом поле имеют экстремальный характер (рисунок б, а). Максимальная скорость горения реализуется на составе №+35мас.%А1. Наибольший эффект увеличения скорости горения в электрическом поле достигается при содержании алюминия в смеси 25 мас.% (рисунок 6, б). Горение смеси №+13 мас.% А1 происходит только при подаче напряжения на образец, что свидетельствует об расширении концентрационного предела горения в электрическом поле.

концентрация А1, мас.% концентрация А), мас.%

а) б)

Рисунок б - Зависимости средней скорости горения от состава смеси №-А1: 1- горение без поля; 2- горение в поле, £/=4 кВ и/=125 кГц; V', - средняя скорость горения без ноля

Подобная динамика горения в переменном электрическом поле наблюдаются в системах: (ВаОг + 41мас,%Сг20з) + 5мас.%С и Мо+12мас.%В+7мас.%Т1

Влияние внешнего переменного электрического поля на фазовый состав продукта реакции проводили при синтезе феррита Ре+54,57мас.%Ре20}+11,5бмас.%Ва02+3,59мас.%С00+7,23мас.%гп0, с добавлением углерода 5 мас.%. Данные рентген офазового анализа приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что воздействие электрического поля на синтез ферритов приводит к увеличению количества фазы типа шпинели с 4боб.% до 77,7об.%, а количество фазы гематита и М уменьшаются.

Таблица 1

Условия эксперимента Соде ржание фаз, об. %

М Шпинель Гематит

без поля 14,3 32,8 46 6,9

в поле(4кВ, 125кГц) 8,6 9,3 77,7 4,4

Данные рентгенофазо во го анализа показывают, что воздействие поля позволяет изменить состав конечных продуктов реакции СВС. Например, продукт реакции состава №+14мас.%А1 в обычных условиях представляет собой смесь фаз N1, А1|,|НЬ,»< При подаче напряжения (£/ = 4 кВ и/= 125 кГц) в процессе горения образуется фаза АГЬЛз. В последнем случае снижается доля N1, А^дОД,», что свидетельствует о приближении продуктов к равновесному составу.

Можно предположить, что активация процесса переменным электрическим полем является результатом изменения реакционной активности частиц реагентов за счет прохождения высокочастотного электрического тока. В зазорах между частицами возникают микроразряды, которые обеспечивают удаление оксидных пленок, сорбированных примесей с поверхности частиц, интенсификацию процесса массопереноса реагентов, что, в конечном счете, приводит к увеличению скорости гетерогенного взаимодействия. Ранее подобный механизм активации массопереноса наблюдался при спекании порошковых систем в переменном электрическом поле.

Для оценки роли частоты переменного тока в наблюдаемом активационном эффекте представим порошковую смесь в виде системы независимых электропроводящих цепочек частиц исходных компонентов. При протекании электрического тока электрическое сопротивление цепочки увеличивается вследствие удаления оксидных пленок и спекания частиц от начального значения К0 до Ль. Последнее в пределе близко к сопротивлению сплошного проводника диаметром равным размеру частиц. Величина соотношения характеризует однородность

течение тока по порошковой смеси. Случай к—определяет наименее однородное распределение тока, когда электроперенос происходит вдоль одной случайной цепочки. Случай к—*1 характеризует наиболее равномерное течение тока по объему смеси.

Рассмотрим влияние частоты электрического тока на величину к. В силу наличия скин-эффекта при переменном электрическом токе величина Д* определяется соотношением:

где Я„ — сопротивление цепочки по постоянному току,

а(/)« 0,056 ■ (¡^¡/л 1 р , где й - диаметр частиц, р - удельное

сопротивление, ¡л - магнитная проницаемость.

Для разных материалов величина аф принимает значения, приведенные в таблице 2.

Таблица 2

Ni AI Mo

f, кГц 10 200 Ш 200 10 200

33 146 3,5 15 2,4 27

Из таблицы 2 видно, что с увеличением частоты повышается значение a(f) и, следовательно, уменьшается к, т. е. течение электрического тока по смеси становится более однородным. В последнем случае увеличивается доля частиц смеси, активируемых микроразрядами, что объясняет наблюдаемую интенсификацию горения с ростом частоты внешнего электрического напряжения.

Обнаруженный эффект не может быть вызван действием теплового фактора электрического поля за счет омического подогрева порошковый системы во время обработки переменным электрическим полем. Включение поля в течение 15 с с последующим выключением перед инициированием горения практически не влияет на скорость реакции и фазовый состав продукта. Предварительный джоулевый разогрев смеси в этом случае не превышает 30+40 °С.

В четвертой главе проведено исследования СВЧ—излучения из волны горения в процессе СВС.

Объектом исследований являлись порошковые системы: Fe203-Al, BaOj-Al, CuO-AI, Ni-At и Ti-C.

За счет газовыделений в ходе реакционного процесса происходит диспергирование образца с образованием облака взвеси (рисунок 8). Согласно данным видеосъемки, на этапе горения смеси формируется высокотемпературное ядро облака, расширяющееся до диаметра Dm = (50 + 150)-10"3 м в котором, по-видимому, завершаются химические превращения системы. В дальнейшем ядро релаксирует с образованием зоны разброса остывающих частиц конечного продукта. Последний, как показывает рентген офазовый анализ стехиометрического состава, представляет собой композицию Fe, FeO, FeAljOi. Присутствие оксидных

форм железа объясняется тем, что помимо окислительно-восстановительного процесса (РегОз+А1—»АЬОз+Ре) в реакции имеет место частичное участие кислорода атмосферы (Ре+О^—>РеО). Полное диспергирование образца на частицы размером (0,1 + 0,5)-10"3 м реализуется при использовании составов РегОз + (25-30) мас.% А1 насыпной плотности. В зависимости от массы смеси т = (1 -Ч 6)-10"3 кг стадии расширения и релаксации ядра облака соответственно протекают в интервалах времени 0,12-Ю,24 с и 0,12-Ю,08 с, а средняя плотность взвесиприблизительно составляет 5-^8 кг/м\

Рисунок 8 - Кинограмма процесса СВС, т = 8 г

Как показывают измерения, при горении системы РегОз-А! формируется импульсный СВЧ - сигнал в различных поддиапазонах частоты (рисунок 9), имеющий максимальную амплитуду и минимальную длительность 0,1 0,3 с для составов Ре20з + (25-5-30) мас.% А1. Сопоставление данных видеосъемки и осциллограмм свидетельствует о том, что длительность импульса совпадает со временем существования высокотемпературного ядра облака взвеси.

Амплитуда сигнала сильно зависит от диспергирующей способности системы. Например, в случае прессованной до плотности р„тн = 0,49 смеси РедОз + 25,3мас.% А1 взвеси практически не образуется в силу коалесценции расплавленных продуктов, которые в виде крупных капель

остаются на месте образца. Сигнал от уплотненной смеси оказывается более чем в 10 раз меньшим в сравнении с аналогичным составом насыпной плотности, где продукты полностью переходят во взвесь. Роль диспергирования объясняется пропорциональностью мощности излучения площади свободной поверхности продуктов реакции Действительно, при отсутствии диспергирования в зависимости от массы образца величина 5 « (2+20)-10"* м2 близка к площади исходного образца, а в условиях полного диспергирования 5 « бтШрй « (ЗСИ-500)-10*4 м2, где « 0,3*10"3 м, ре я 6-103 кг/м3 соответственно средние значения диаметра и плотности частиц взвеси. В последнем случае наблюдается практически линейное возрастание мощности СВЧ - сигнала с увеличением массы _ образца (рисунок 10, а) и, следовательно, повышением

иа, Ю-3 в 160120-

80-

40-

О-1

1 I

0,5 с 0,5 с

1

0,5 с

Рисунок 9 - Огибающая импульсного СВЧ-сигнала при горении РегОз + 25,3м ас.% А1: т = 4-Ю"3 кг; 1 - поддиапазон 3,4 + 4,2 ГГц; 2 - 10,7 ■+■ 12,7 ГТц; 3-35,5 + 37,5 ГГц

Обнаружено, что при понижении давления от 101,325 кПа до 3,325 кПа (рисунок 10, б) амплитудное значение мощности СВЧ—излучения увеличивается. Например, для т = 1 г мощность увеличивается в 2,2 раза.

Установлено, что воздействие постоянного электрического поля при давлении 3,325 кПа ведет к увеличению мощности СВЧ-излучения. Из рисунка 11 видно, что с увеличением постоянного электрического напряжения (£/„) между электродами до 500 В амплитудное значение мощности СВЧ-импульса увеличивается в 15 раз.

а) б)

Рисунок 10 - Зависимость амплитудного значения мощности СВЧ-сигнала от массы образца: 1 - поддиапазон 3,4+4,2 ГГц; 2 - 10,7 + 12,7 ГГц; 3 - 35,5-37,5 ГГц в поддиапазоне 3,4+4,2 ГГц: 4-3,325 кПа; 5 - 101,325 кПа

Р, 10* Вт

и„в

Рисунок 11 - Зависимость амплитудного значения мощности СВЧ-сигнала от внешнего напряжения: 3,325 кПа; поддиапазон 10,7+12,7 ГГц; т= 2-Ю"3 кг

Подобные зависимости наблюдаются на системах: ВаОг-А!, СиО-А1, №-А1 и "П-С. В таблице 3 приведены значения параметров мощности СВЧ-излучения, длительности импульсов и масс исходных

навесок для различных составов смеси. Из таблицы 3 видно, что максимальная мощность СВЧ-излучения наблюдается в системах ВаС>2-А1, СиО-А1, а максимальная длительность импульса в системах №-А1 и Т1-С.

Таблица 3 - Значения параметров мощности СВЧ-излучения, длительности импульсов, массы исходных навесок для различных составов смеси, в поддиапазоне 3,4-М,2 ГГц_

Состав исходной смеси Р, КГ6 Вт Длительность импульса, 1 от, 103кг

Ре203-А1 7,5 90 мс 2

РегОз-А! 9 130 мс 4

Ва02-А1 12,5 50 мс 2

СиО-А1 12,5 25 мс 2

№-А1 1,5 Зс 10

ТьС 1,5 Зс 10

Вероятным механизмом радиочастотной эмиссии электронов является тормозное излучение свободных электронов, вызванное их взаимодействие с ионами и нейтральными атомами газовой плазмы.

Полная энергия тормозного электромагнитного излучения из 1 см3 плазмы в 1 с, в приближении максвелловского закона распределения заряженных частиц по энергиям составляет:

~27пЛг2юи\

где пе и п, - концентрации электронов и ионов соответственно, Те- температура электронов, Ъ - заряд атома.

В волне гетерогенного горения образование газовой плазмы вызвано потоком электронов и ионов, которые эмитируются свободной поверхностью конденсированных фаз в момент физико-химических превращений, что обеспечивает пропорциональность концентрации электронов и ионов плазмы площади данной поверхности. Отсюда следует, что интенсивность излучения пропорциональна площади свободной поверхности конденсированных частиц реакционной системы в волне горения. Последнее объясняет наблюдаемую в настоящей работе зависимость мощности СВЧ-излучения от площади поверхности продуктов реакции. Как показывают эксперименты, наибольшее значение мощности СВЧ-сигнала регистрируется при пониженном давлении

(рисунок 10, б). Это обусловлено максимальным диспергированием реакционной системы в вакууме с достижением площади поверхности продуктов £®бт/^А*<200+3200)-10"4 м2.

Наблюдаемое СВЧ—излучение по мощности на 4 + 7 порядков превышает предельный уровень теплового излучения продуктов горения в том же диапазоне длин волн, определяемый формулой Планка:

т> _ слл2*'^_*_

Р » ИДА—---——-,

А ехр01с1кХТ) -1

А = (8,00,2,60,0,83)-10'2 м и ДА = (1,70,0,40,0,05)-10"2 м - соответственно средние значения и интервалы детектируемых длин волн, Т » 3200 К — максимальная температура горения; И, к — постоянные Планка н Бояьцмана, с— скорость света.

Причиной повышенной мощности СВЧ-излучения является, по-видимому, неравновесное состояние газовой плазмы волны горения, где достигается значительная концентрация «горячих» электронов с энергией 75+150 эВ и условной температурой Т€ =«2/3(ДД) = (2,3+5,8)-105 К. Возбуждение «горячих» электронов является результатом протекания химических процессов.

Увеличение мощности СВЧ-излучения во внешнем электрическом поле связано с ростом энергии электронов на величину ДЕе ~е-Н1€ и соответствующим увеличением температуры электронов, где с и /е - заряд электрона и длина свободного пробега электрона соответственно, Н— напряженность поля.

На качественном уровне можно оценить максимальную величину удельной мощности СВЧ-излучения из волны горения (в пересчете на сгорание 10*3 кг смеси РезОэ+25,ЗмасС%А1) в диапазоне 3,4+37,5 ГГц:

/I ^игг

где Руд — удельная измеренная мощность излучения в вакууме Вт/г, «У»« - площадь антенны, и /г - соответственно верхнее и нижнее значение частоты, ¿щ,, — коэффициент увеличения мощности в электрическом поле, I - расстояние от антенны до образца.

Учитывая условия проведения экспериментов, ~ 2*10"2 м2, / = 0,9 м, РУд ~2бЮ*6 Вт/г (рисунок 106, 3,3 кПа, масса навески ОД г), й^,,,— 15 (рисунок 11) и данные рисунка 9.

- ЪА/

Роб •4г~2-я4'2Вт/Г-

Величина Р^ ~ 4,2 Вт/г свидетельствует о перспективе использования процесса гетерогенного горения в качестве автономного источника СВЧ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Обнаружено нетепловое воздействие переменного электрического поля на процесс СВС в ряде порошковых систем: Ni-Al, Mo-B—Ti, BaOi —СГ2О3-С, Ba02-Fea03-Co0-Zn0-Fe-02, проявляющиеся в повышении скорости горения на 5СИ-120% и изменении характеристик структурообразования при низком уровне джоулевой диссипации энергии (менее 2-103 Вт/кг).

2. Установлено, что стимулирующий эффект переменного электрического поля увеличивается с ростом частоты от 5-103 до 200* 103 Гц.

3. Воздействие электрического поля осуществляется за счет микроразрядов между частицами реагентов при протекании переменного электрического тока в смеси. В результате происходит удаление адсорбированных газов, оксидных пленок с поверхности частиц, дополнительная транспортировка реагентов в газовой фазе и, как следствие, повышения скорости гетерогенного взаимодействия.

4. Протекание реакции СВС в системах FejOj-Al, Ni-Al, BaOr-Al, CuO-Al, Ti-C сопровождается радиочастотным излучением в диапазоне частот 3,4+37,5 ГГц. Мощность излучения увеличивается при приложении внешнего' постоянного электрического поля в 15 раз: Наблюдаемое излучение по мощности на 4 + 7 порядков превышает предельный уровень теплового излучения продуктов горения в том же интервале длин волн.

5. Причиной радиочастотной эмиссии является неравновесное тормозное излучение потока электронов, эмитируемых свободной поверхностью конденсированных продуктов реакции в волне горения. Усиление мощности излучения во внешнем электрическом поле связано с повышением энергии свободных электронов и поляризацией газовой плазмы.

6. Результаты могут быть использованы для создания автономных источников СВЧ и синтеза новых материалов в режиме горения.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Синтез ферритных материалов в режиме горения / Габбасов P.M., Итин В.И., Кирдяшкин А.И., Найдеп Е.П., Минин Р.В. // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики: Доклады конференции. - Томск: Изд-во Томского Ун-та, 2004. - С. 90.

2. Сверхвысокочастотное излучение при горении железоалюминиевого. термита / Корогодов В.С, Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М, Габбасов Р. М., Трунов АА. // Физика горения и взрыва. -2005.-Т. 41, №4.-С. 132-135.

3. Габбасов Р. М, Трунов А-А. Влияние переменного электрического поля на самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) // Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов, Томск, 26-28 апреля 2005. — Томск: Издательство ТУСУРа, - 2005. - С. 13-15.

4. Трунов А. А., Габбасов Р. М. СВЧ - излучение плазмой волны горения Fe20r-Al. ti Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов, Томск, 26-28 апреля 2005 г. - Томск: Издательство ТУСУРа, - 2005. - С. 35-38.

5. Минин Р.В., Габбасов P.M., Смирнов М.В. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез гексагональных ферримагнетиков // II Международная конференция студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» 16-20 мая, 2005. -С. 21-22.

6. SHS of hexagonal oxide ferrimagnets with W-structure / Kirdyashkjjí

A.I., Itin V.l., Matsimov Yu.M., Naiden E.P, Gabbasov R.M., Minin PSJi VIII International Symposium on Self-Propagating High - Temperature Synthesis. Quartu S. Elena (CA), Italy, 21-24 June. - 2005. - C. 89.

7. Влияние переменного электрического поля на горение порошковых систем с конденсированными продуктами реакции / Габбасов P.M., Корогодов B.C., Кирдяшкин А.И., Трунов АЛ. Н Международная школа-конференция молодых ученых «Физика и химия накоматериалов» Россия, Томск, 13-16 декабря 2005. —С. 27-30.

8. Влияние механической активации на самораспространяющийся высокотемпературный синтез гексагональных оксидных ферримагнетиков с W-структурой / Минин Р.В., Габбасов P.M., Итин

B.И., Кирдяшкин А.ИУ/ Международная школа-конференция молодых ученых «Физика и химия напомаггериалов» Россия, Томск, 13-16 декабря 2005.-С. 702-705.

9. Итин В.И., Найден Е.П., Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Минин Р.В., Габбасов Р.М. Способ получения порошка оксццного гексагонального ферримагнетика с V/ - структурой, патент, заявка № 2005135093, приоритет 11.11.2005.

10. Влияние переменного электрического поля на горение порошковой смеси №-А1 / Габбасов Р. М., Кирдяшкин А. И., Максимов Ю.М., Корогодов В.С Н Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-ми частях. Новосибирск: Иэд-во НГТУ, 2006. Часть 2. - С. 206-207.

11. Синтез ферритов с «-структурой в режиме горения / Минин Р.В., Итин В.И., Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Габбасов Р.М. // Фундаментальные проблемы новых технологий в 3-м тысячелетии, Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН. - 2006. - С. 269271.

12. Габбасов Р.М., Трунов АЛ- Самораспространяющийся высокотемпературный синтез во внешнем высокочастотном электромагнитном поле // Доклады ТУСУРа. - 2006. №5. - С 8-14.

13. Трунов А. А., Габбасов Р. М. СВЧ - излучение при горении железоалюминневого термита в условиях низкого вакуума И Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов, май 2006 г. — Томск: Издательство ТУСУРа, -2006.-С. 329-330.

14. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез гексагонального оксидного ферромагнетика с ^/-структурой / Итин В.И„ Кирдяшкин А.И., Минин Р.В., Габбасов Р.М., Найден Е.П., Максимов Ю.М. // Цветная металлургия. - 2006. №5. (в печати).

Тираж 100. Заказ 1072. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И МАГНИТНОГО

ПОЛЕЙ НА СВС В ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ.

1.1 СВС во внешнем электрическом поле.

1.2 СВС во внешнем магнитном поле.

1.3 Генерация и перенос заряда в волне горения.

1.4 Электродвижущая сила в волне горения.

1.5 Синтез ферритов методом СВС.

1.6 Методы управления процессом СВС.

1.7 Постановка задачи.

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Экспериментальные материалы исследования.

2.2 Методика приготовления образцов.

2.3 Методы исследования СВС процессов.

2.3.1 Метод исследования влияния внешнего электрического поля на процесс горения.

2.3.2 Методы исследования СВЧизлучения.

2.3.3 Структурные методы исследования.

2.3.4 Методика измерения скорости горения.

2.3.5 Измерение температуры горения.

3 ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ПАРАМЕТРЫ ГОРЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ.

3.1 Влияние переменного электрического поля на скорость горения.

3.1.1 Система Ni-Al.

3.1.2 Система Ba02-Cr203-C.

3.1.3 Система Mo-B-Ti.

3.2 Влияние переменного электрического поля на фазовый состав конечных продуктов синтеза.

3.2.1 Система Ni-Al.

3.2.2 Система Ва02-Сг203-С.

3.2.3 Система Mo-B-Ti.

3.2.4 Система Ba0rFe203-C00-Zn0-Fe-02.

3.3 Выводы к главе.

4 СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ПРИ ГОРЕНИИ ЖЕЛЕЗОАЛЮМИНИЕВОГО ТЕРМИТА.

4.1 Постановка эксперимента по обнаружению СВЧ-излучения.

4.2 Результаты исследования СВЧ-излучения.

4.3 Анализ полученных данных.

4.4 Выводы к главе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.

Открытое в 1967 году академиком А.Г. Мержановым, И.П. Боровинской и В.М. Шкиро явление самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в настоящее время используется для получения широкого спектра неорганических соединений и сплавов. Сущность явления заключается в реализации автоволновой экзотермической химической реакции в конденсированных фазах, что позволяет практически без затрат энергии получать ценные целевые продукты.

СВС представляет собой сложный процесс с множеством различных физических и химических стадий, роль которых в формировании продукта реакции до конца невыяснена. В связи с этим является актуальной разработка эффективных путей регулирования реакции, представляющих интерес как для практики получения химических продуктов заданного качества, так и для углубленного понимания природы СВС.

По величине концентрации диссипируемой энергии (до 1014 Вт/м3) волна горения в конденсированных фазах на 3 ^ 4 порядка превосходит газовые пламена и другие химические процессы, что позволяет рассматривать СВС в качестве перспективного автономного источника электромагнитного излучения.

Объектами исследований в диссертационной работе являются закономерности горения и формирования конденсированных продуктов взаимодействия, параметры радиочастотного излучения волны горения при протекании процесса СВС в обычных условиях и при наложении внешнего электрического поля.

Работа ориентирована на получение дополнительной информации о механизме взаимодействия реакционных систем с внешним электрическим полем и природе эмиссионных явлений в реакциях горения. Результаты исследований позволяют расширить круг методов контроля, активации процесса горения, управления качеством целевого продукта реакции, а также обеспечить основу для создания новых химических источников СВЧ-излучения.

К настоящему времени исследован тепловой механизм воздействия электрического поля на различные физико-химические процессы в волне СВС. Этот механизм реализуется за счет джоулева подогрева реакционной системы, о что требует высоких энергетических затрат (более 10-10 Вт/кг), которые, в ряде случаев, экономически не оправданны. В настоящей работе исследуется возможность нетепловой активации СВС с использованием переменного электрического поля.

Работы проведены в рамках госбюджетной темы «Управление процессами высокотемпературного синтеза и модификация функциональных неорганических материалов с помощью физических полей» ГР №0120.0 404462 и при частичной поддержке РФФИ №05-03-32139 и фонда CRDF грант ТО-016-02.

Цель работы

Основной целью работы является разработка способов регулирования кинетикой гетерогенного горения, составом продукта реакции и эмиссионными явлениями в процессах СВС с использованием нетеплового действия электрического поля.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Скорость горения порошковой смеси №+1бмас.%А1 при увеличении частоты протекающего тока от 5 кГц до 200 кГц или напряжения от 1000 В до 4500 В увеличивается в 2,2 раза за счет активирующего действия микроразрядов между частицами исходной смеси.

2. Вследствие неравновесной ионизации и тормозного излучения свободных электронов газовой плазмы в волне горения реакция СВС сопровождается радиочастотным излучением, которое по мощности на 4+7 порядков превышает предельный уровень теплового излучения.

3. Повышение энергии свободных электронов плазмы во внешнем электрическом поле позволяет регулировать интенсивность радиочастотного излучения волны горения. Приложение постоянного электрического поля напряженностью 10000 В/м к волне горения системы Fe203-Al увеличивает мощность СВЧ-излучения в 15 раз.

Новизна полученных результатов

1. Впервые обнаружен активационный эффект воздействия внешнего переменного электрического поля малой мощности на кинетику горения и характеристики фазообразования продуктов. Показано, что скорость реакции практически линейно увеличивается с повышением частоты от 5 кГц до 200 кГц.

2. Впервые зарегистрировано СВЧ-излучение из волны горения СВС на примере систем Fe203-Al, Ni-Al, Ti-C, Ва02-А1 и CuO-Al. Установлено, что величина мощности излучения зависит от площади свободной поверхности продуктов реакции и на 4+7 порядков превышает уровень теплового излучения в том же интервале длин волн.

Достоверность научных результатов обусловлена: использованием в качестве теоретической и методологической базы диссертации фундаментальных исследований отечественных и зарубежных ученых в области процессов горения гетерогенных систем, образующих конденсированные продукты реакции, а также в области радиофизики и физики плазмы; применением современных приборов и методов исследования и сопоставлением результатов с известными в литературе данными.

Практическая ценность работы

Полученные в диссертационной работе результаты по влиянию электрического поля на СВС использованы в НИР Отдела структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН для синтеза новых неорганических материалов с заданным составом, получение которых традиционными способами затруднено. Результаты по радиочастотному излучению волны СВС внедрены в учебный процесс по программе создания автономных источников СВЧ в определенном диапазоне длин волн.

Публикации

Результаты диссертации отражены в 14 работах [1-14], опубликованных в российских и зарубежных журналах, сборниках, трудах и материалах симпозиумов, международных и всероссийских конференций.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на IV Всероссийской научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» (Томск, 2004), Всероссийской научно-технической конференции «Научная сессия ТУСУР-2005» (Томск, 2005), Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука Технологии Инновации» (Новосибирск,

2005), Международной школе-конференции молодых ученых «Физика и химия наноматериалов» (Томск, 2005), VIII Международном симпозиуме по СВС (Италия, 2005), III Всероссийской конференции молодых ученых (Томск, 2006) и научных семинарах отдела структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, перечня используемой литературы и приложения. Объем диссертации составляет 134 страниц текста, 44 рисунка, 7 таблиц, 130 библиографических названий, 2 страниц приложения. Первая глава диссертации посвящена обзору известных литературных данных: по процессам электронной и ионной эмиссии, генерации ЭДС и другим электрическим явлением в волне СВС; по воздействию электрического и магнитного полей на процесс горения и структурообразования продуктов реакции. Вторая глава посвящена методикам исследования процессов горения и получаемых материалов. Третья глава посвящена исследованию параметров волны горения при воздействии внешнего переменного электрического поля. В четвертой главе приведены результаты исследования СВЧ - излучения из волны горения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Обнаружено нетепловое воздействие переменного электрического поля на процесс СВС в ряде порошковых систем: Ni-Al, Mo-B-Ti, Ba02 -Cr203-C, Ba02-Fe203-C00-Zn0-Fe-02, проявляющееся в повышении скорости горения на 50+120% и изменении характеристик структурообразования при о низком уровне джоулевой диссипации энергии (менее 2-10 Вт/кг).

2. Установлено, что стимулирующий эффект переменного электрического поля увеличивается с ростом частоты от 5ТО3до 200-103 Гц.

3. Воздействие электрического поля осуществляется за счет микроразрядов между частицами реагентов при протекании переменного электрического тока в смеси. В результате происходит удаление адсорбированных газов, оксидных пленок с поверхности частиц, дополнительная транспортировка реагентов в газовой фазе и, как следствие, повышение скорости гетерогенного взаимодействия.

4. Протекание реакции СВС в системах: Fe203-Al, Ni-Al-P, Ва02-А1, CuO-Al, Ti-C сопровождается радиочастотным излучением в диапазоне частот 3,4+37,5ГГц. Мощность излучения увеличивается при приложении внешнего постоянного электрического поля в 15 раз. Наблюдаемое излучение по мощности на 4+7 порядков превышает предельный уровень теплового излучения продуктов горения в том же интервале длин волн.

5. Причиной радиочастотной эмиссии является неравновесное тормозное излучение потока электронов, эмитируемых свободной поверхностью конденсированных продуктов реакции в волне горения.

Усиление мощности излучения во внешнем электрическом поле связано с повышением энергии свободных электронов и поляризацией газовой плазмы.

6. Результаты могут быть использованы для создания автономных источников СВЧ и синтеза новых материалов в режиме горения.

1. Синтез ферритных материалов в режиме горения / Габбасов P.M., Итин В.И., Кирдяшкин А.И., Найден Е.П., Минин Р.В. // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики: Доклады конференции. Томск: Изд-во Томского Ун-та, 2004. - С. 90.

2. Сверхвысокочастотное излучение при горении железо-алюминиевого термита / Корогодов В.С, Кирдяшкин А.И. Максимов Ю.М., Габбасов Р. М., Трунов А.А. // Физика горения и взрыва. 2005. - Т. 41, №4. - С. 132-135.

3. Минин Р.В., Габбасов P.M., Смирнов М.В. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез гексагональных ферримагнетиков // II Международная конференция студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» 16-20 мая, 2005. С. 21-22.

4. Итин В.И., Найден Е.П., Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Минин Р.В., Габбасов P.M. Способ получения порошка оксидного гексагонального ферримагнетика с W структурой, патент, заявка № 2005135093, приоритет 11.11.2005.

5. Синтез ферритов с w-структурой в режиме горения / Минин Р.В., Итин В.И., Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Габбасов P.M. // Фундаментальные проблемы новых технологий в 3-м тысячелетии, Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН. 2006. - С. 269-271.

6. Габбасов P.M., Трунов А.А. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез во внешнем высокочастотном электромагнитном поле // Доклады ТУСУРа. 2006. №5. - С. 8-14.

7. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез гексагонального оксидного ферримагнетика с W-структурой / Итин В.И., Кирдяшкин А.И., Минин Р.В., Габбасов P.M., Найден Е.П., Максимов Ю.М. // Цветная металлургия. 2006. №5. (в печати).

8. Концепция развития самораспространяющегося высокотемпературного синтеза как области научно-технического прогресса / Под. ред. Мержанова А.Г. Черноголовка: Территория, 2003. - 368 с.

9. Мержанов А.Г. Процессы горения и синтез материалов / Под ред. Телепы В. Т., Хачояна А. В. Черноголовка: ИСМАН, 1998, -С. 512.

10. Maksimov Yu.M., Itin V.I. and Kirdyashkin A I. SHS in electric and magnetic fields // Inter. J. Of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 2001 -V. 10, №3.-P. 295-329.

11. Munir Z.A. Field effects in self-propagating solid-state reactions // Z. physic, chemie. 1998. bd 207, No 1-2. - P. 39-57.

12. Munir Z.A. The effect of external electric fields on the nature and properties of materials synthesized by self-propagation combustion // Mater. Sci. Eng. 2000. - V. A287, No 2. - P. 127-137.

13. Garay J.E., Anselmi-Tamburini U., Munir Z.A. Enhanced growth of intermetallic phases in the Ni-Ti system by current effects // Acta Materialia. 2003. -V. 51.-P. 4487-4495.

14. Кидин Н.И., Филимонов И. А. Самораспространяющейся высокотемпературный синтез как способ получения композитных материалов в условиях джоулевой диссипации энергии // Механика композит, материалов. 1990. №6.-С. 1106-1112.

15. Kidin N.I., Filimonov I.A. An SHS process in an external electric field // Intern. J. SHS. 1992. - V. 1, No 4. - P. 513-519.

16. Степанов E.M., Дьячков Б.Г. Ионизация в пламени и электрическое поле. М.: Металлургия, 1968, С. 312.

17. Морозов Ю.Г., Кузнецов М.В., Мержанов А.Г. Нетепловое воздействие электрического поля на процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Доклады академии наук. 1997. - Т. 352, №6. -С. 771-773.

18. Троцкий А.О. Особенности процесса электроимпульсного термосинтеза в конденсированных средах // Тезисы докладов научно-практического семинара по электрофизике горения. 10-14 мая 1988. П/О НТО ХМИ, Караганда, 1988. - С. 66.

19. Feng F., Munir Z.A., Relationship between field direction and wave propagation in activated combustion synthesis // Journal Am. Ceram. Soc. 1996. - V. 79,No. 8.-P. 2049-2058.

20. Леваков Е.П., Пелесков C.A., Сорокин В.П. Новый метод регистрации автоколебательного режима горения // В сб. Химическая физика процессовгорения и взрыва. Горение конденсированных и гетерогенных систем.- Черноголовка, 1980. С. 96-99.

21. Леваков Е.П., Пелесков СЛ., Сорокин В.П. Термоэлектрический метод регистрации автоколебательного режима горения // Физика горения и взрыва. 1981. - Т. 17, № 3. - С. 18-22.

22. Проскудин В.Ф. Регистрация локальных флуктуаций физико-химических параметров в волне горения конденсированных систем // Физика горения и взрыва. 1999. - Т. 35, № 6. - С. 71-75.

23. Котин И.М. Влияние постоянного электрического поля на волну СВС // Физика горения и взрыва. 1994. - Т. 30, № 5. - С. 58-62.

24. Freng A., Graeve О. A., Munir Z.A. Modeling solution for electric field-activated combustion synthesis // Computational materials science. 1998. - P. 137-155.

25. Clare D.E., Ahmad I., Dalton R.C. Microwave ignition and combustion synthesis of components // Mater. Sci. Eng. 1991. - V. A144. - P. 91-97.

26. Dalton R.C., Ahmad I., Clark D.E. Combustion synthesis using microwave energy // Ceram. Eng. & Sci. Proc. 1990. - V. 11, No. 9-10. - P. 1729-1742.

27. Booty M.R., Bechtold J.K. Microwave-induced combustion: a one-dimensional model // Combustion theory modeling. 1998. - Vol. 2. - P. 57-80.

28. Komarenko P., Clark D.E. Synthesis of Ti3SiC2-based materials using microwave-initiated SHS // Ceram. Eng. & Sci. Proc. 1994. - V. 15, No. 5. - P. 1028-1035.

29. Gedevanishvili S., Agrawal D., Roy R. Microwave combustion synthesis and sintering of intermetallics and alloys // J. Mater. Sci. Lett. 1999. - V. 18, No. 9.- P.665-668.

30. Yaidhyanathan В., Agrawal D.K., Roy R. Novel synthesis of nitride powders by microwave-assisred combustion // J. Mater. Res. 2000. - V. 15, No. 4. -P. 974-981.

31. Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Мержанов А.Г. Влияние магнитного поля на горение гетерогенных систем с конденсированными продуктами реакции.// Физика горения и взрыва. 1986. - Т. 22, № 6. - С. 66-72.

32. Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Киттлер В.Д., Лепакова O.K., Буркин В.В., Синяев С.В. Особенности формирования продуктов СВС в магнитном поле // Физика горения и взрыва. 1999. - Т. 35, № 3. - С. 63-66.

33. Морозов Ю.Г., Кузнецов М.В., Комаров А.В., Нерсесян М.Д. Влияние электрического и магнитного полей на параметры горения при СВС оксидных материалов // Тезисы докладов XI симпозиума по горению и взрыву, ИФХ РАН, Черноголовка, 1996. Т. 1. - С. 226-228.

34. Морозов Ю.Г., Кузнецов М.В. Влияние магнитного поля на электродвижущую силу горения // Физика горения и взрыва. 1999. - Т. 35, №1. - С. 22-26.

35. Trofimov A.I., Yukhvid V.I., Borovinskaya LP. Combustion in condensed systems in external electromagnetic fields. // Int. J. SHS. 1992. - V. 1, No. 1. - P. 67-71.

36. Трофимов А.И., Мукасьяи A.C. Влияние электромагнитного поля на воспламенение пористых титановых образцов на воздухе и структурообразование конечного продукта // В сб.: X Симпозиум по горению и взрыву. Черноголовка, ОИХФ, 1992. - С. 124-126.

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

38. Trofimov A.I., Yukhvid V.I. SHS-surfacing in an electromagnetic field. // Int. J. SHS. 1993. - T. 2, No. 4. - P. 343-348.

39. Закиев C.E., Трофимов А.И., Фирсов A.H., Шкадинский К.Г., Юхвид В.И. Зажигание в электромагнитном поле в системе высокотермический состав- стальная основа // Физика горения и взрыва. 1994. - Т. 30, №1. - С. 3-8.

40. Максимов Ю.М., Кирдяшкин А.И., Корогодов B.C., Поляков B.JI. Генерация и перенос электрического заряда при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе на примере системы Co-S // Физика горения и взрыва. 2000. - Т. 36, № 5. - С. 130-133.

41. Морозов Ю.Г., Кузнецов М.В., Нерсесян М.Д., Мержанов А.Г. Электрохимические явления в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Доклады академии наук. 1996. - Т. 351, № 6.- С. 780-782.

42. Morozov Yu.G., Kuznetsov M.V., Merzhanov A.G. Electric fields in theprocesses of self-propagating high-temperature synthesis // International Journal Self-propagating High-temperature Synthesis. 1997. - V. 6, №1. - P. 1-13.

43. Antipov P.I. Morozov Yu.G. Effect of DC electrical field on self-propagating high-temperature synthesis of ferroelectrics // Abstr. V Int. Symp. on SHS. Moscow, 1999.-P. 111.

44. Morozov Yu.G. Electrical and magnetic phenomena upon the shs processes // II international school seminar, Minsk, Belerus, august 30-September 4, 1997. P. 54-58.

45. Морозов Ю.Г., Кузнецов M.B., Мержанов А.Г. Электрохимические явления в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза //Химия. 1996. - Т. 351, №6. - С. 780-782

46. Морозов Ю.Г. , Кузнецов М.В. О происхождении электродвижущей силы горения// Химическая физика. 2000. - Т. 19, №11. - С. 98-104.

47. Kudriashov V.A., Mukasyan A.S., Filiminov I.A. Chemo-Ionization waves in heterogeneous combustion processes // Journal of material synthesis and processing. 1996. - V. 4, No. 5. - P. 353-358.

48. Неравновесные электрофизические явления в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Корогодов B.C., Поляков B.JI. // Доклады АН. 2001. - Т. 381, № 1. - С. 66-68.

49. Влияние частотно-импульсного электрического поля на горение смеси порошков никеля и алюминия / Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Киттлер В.Д., Буркин В.В., Седой B.C. // Доклады II Всероссийской научной конференции. Томск, 6-8 июля, 2000. С. 43-44.

50. Особенности реакций СВС в электрическом и магнитном полях / Максимов Ю.М., Кирдяшкин А.И., Смоляков В.К., Итин В.И. //СВС. Теория и практика. Черноголовка: Из-во Территория, 2001. С. 215-235.

51. Formation of a low-temperature plasma during SHS process / Kamynina N.I., Kidin N.I., Kudryashov V.A., Rogachev A.S. and Umarov L.M. // International Journal Self-propagating High-temperature Synthesis. 2001. - V. 10, №1. - P. 55-62.

52. Bradley D. The effects of electric fields on combustion processes // in advanced combustion methods, academic press. 1986. - P. 331-394.

53. Смоляков B.K., Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М. К теории электрических явлений при горении гетерогенных систем с конденсированными продуктами // Физика горения и взрыва. 2002. - Т. 38, №6. - С. 76-82.

54. Electric fields produced by high-temperature metal oxidation / Nersesyan M.D., Ritchie J.T., Filiminov I.A., Richardson J.T. // Journal of electrochemical Soc. 2002. - V. 149. - P. 274-278.

55. Nersesyan M.D., Claycomb J.R., Miller J.H. Electric and magnetic fields generated by SHS // Journal of material synthesis and processing. 2001. - V. 9, No 2. - P. 63-72.

56. Морозов Ю.Г., Кузнецов МБ. О зондовых измерениях ионизации при распространении пламени // Техника высоких температур. 1998. - Т. 36, № 2.- С. 338-340.

57. Морозов Ю.Г., Кузнецов М.В. Динамическая ионография СВС-процессов // Химическая физика. 2001. - Т. 20, № 11. - С. 34-39.

58. Морозов Ю.Г. Электрофизические и электрохимические аспекты СВС-процесса // Труды всероссийской конференции «процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов», Москва, 2002, 24-27 июня, С. 274-278

59. Нерсесян М.Д., Авакян П.Б., Мартиросян К.С. и др. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез ферритов // Неорганические материалы. 1993. - Т.29, №12. - С. 1674-1677.

60. Self-propagating High-Temperature Synthesys of Ferrites / Komarov A.V., Nersesyan M.D., Avakyan P.B., Merzhanov A.G. // Int.J.SHS. 1993. - V.2, №3. - P. 239-246.

61. Avakyan P.B., Mkrtchyan S.O., Toroyan G.L. Nickel-Zinc Ferrites Produced by Self-propagating High-Temperature Synthesys // Int.J.SHS. 1994.- V.3, №4. P. 333-336.

62. Комаров A.B., Авакян П.Б., Нерсесян М.Д. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез гексаферрита стронция // Физика горения и взрыва. 1993. - Т.29,№5.- С. 51-56.

63. Мержанов А.Г. Процессы горения и синтез материалов/ Под ред. Телепы В.Т., Хачояна А.В. Черноголовка: Изд-во ИСМАН, 1998. 512 с.

64. Алдушин А.П. Фильтрационное горение металлов: Препринт, Черноголовка: ИО ХФ АН СССР, 1987. С. 22.

65. Мержанов А.Г., Нерсесян М.Д. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез оксидных материалов // ЖВХО. 1990. - Т.35, №6. - С.700-707.

66. Морозов Ю.Г. О магнитной диагностике процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза ферритов // Химическая физика. 1998. - Т.17,№11. - С.120-122.

67. Морозов Ю.Г. Влияние магнитного поля, используемого при синтезе простых ферритов в режиме горения на их свойства // Неорганические материалы. 1999. - Т 35, №4. - С. 489-491.

68. Кузнецов М.В., Морозов Ю.Г. Особенности магнитного состояния ферритов, синтезированных в магнитном поле // ФХОМ. 2000. №2. - С. 61-66.

69. Кузнецов М.В., Морозов Ю.Г., Нерсесян М.Д. Самораспространяющейся высокотемпературный синтез ферритов на основе щелочных металлов // Неорганические материалы. 1997. - Т. 33, № 10. - С. 1249-1251.

70. Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Е.Н. Активация минералов при измельчении М.: Недра, 1988. - 208 с.

71. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов.- 2-е изд-во., перераб. и доп.- Новосибирск: Наука, 1986. 352 с.

72. Ширяев А.А, Анисян С.С, Нерсесян М. Д. Термодинамический анализ возможности получения ферритовых материалов в режиме горения. // Препринт ИСМАН, Черноголовка, 1990. С. 16.

73. Suresh К., Patil К.С. Preparation and properties of fine-particle nickel-zinc ferrites: a comparative study of combustion and precursor methods // J. Solid Stste Chem. 1992. - V. 99. - P. 12-17.

74. Самораспространяющейся высокотемпературный синтез гексаферрита бария / Мартиросян К.С., Авакян П.Б., Морозов Ю.Г., Лысиков С.В., Нерсесян М.Д., Мктрчян С.О., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. // Институт структурной макрокинетики АН СССР. 1990. - С. 17.

75. Самораспространяющейся высокотемпературный синтез ферритов / Нерсесян М.Д., Авакян П.Б., Мартиросян К.С., Комаров А.В., Мержанов А.Г. // Неорганические материалы. 1993. - Т. 29, №12. - С. 1674-1677.

76. Смит Дж., Вейн X., Ферриты / Пер. с англ.: под ред. Ирхина Ю. П., Старцевой Е. И. М., Изд.-во иностр. Лит., 1962. 540 с.

77. Feng A. and Munir Z.A., The Effect of an Electric Field on Self-Sustaining Combustion Synthesis // Metallurgical and materials transactions. 1995. - V. 26. -P. 581-586.

78. Электроимпульсная активация СВС процесса в порошковых смесях / Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Киттлер В.Д., Буркин В.В., Седой B.C. // Физика горения и взрыва. - 2000. - Т. 36, № 4. - С. 133-136.

79. Feng A., Munir Z.A. Field-assisted self-propagating synthesis of (3-SiC // Journal Applied. Physics. 1994. - Y. 76, No. 3. - P. 1927-1928.

80. Gedevanishvili S., Munir Z.A. The influence of an electric field on the mechanism of combustion synthesis of tungsten silicides // Journal Mater. Res. 1995.-V. 10.-P. 2642-2647.

81. Munir Z.A., Lai W., Ewald K.H. Field-assisted combustion synthesis. Pat. USA, No. 538409, Jan. 10,1995.

82. Gedevanishvili S., Munir Z.A. Field-activated synthesis in the Nb-Si system // Mater. Sci. and Eng. 1996. - V. A211, No. 1-2. - P. 1-9.

83. Xue H., Munir Z.A. Field-activated combustion synthesis of TaC // Int. J. SHS. 1996. - V. 5, No. 4. - P. 229-239.

84. Orru R., Cao G., Munir Z.A. Field-activated synthesis of titanium aluminides // Metalurg. Mater. Trans. 1999. - V. A30, No. 4. - P. 1101-1108.

85. Котин И.М. Влияние постоянного электрического поля на волну горения СВС. Модель среды из взаимодействующих диффузионных пар // Инженерно физический журнал. - 1997. - Т. 70, № 5. - С. 790-794.

86. Баранов А.А., Булдаков В.Ф., Шелухин Г.Г. Влияние электрического поля на скорость горения гетерогенных конденсированных систем // Физика горения и взрыва. 1976. - Т. 12, № 5. - С. 689-692.

87. Трофимов А.И., Юхвид В.И. Эффект влияния электрического поля на горение системы Ti-C // Физика горения и взрыва. 1999. - Т. 35, № 3. - С. 63-66.

88. Рабкин Л.И., Соскин С.А., Эпштейн Б.Ш., Ферриты: строение, свойства, технология производства. Л.: Энергия, 1968. 384 с.

89. Кузнецов М.В., Морозов Ю.Г. Гетерогенное горение в магнитном поле как способ модификация процессов и продуктов // Химическая физика процессов горения и взрыва, XII симпозиум по горению и взрыву 11-15 сентября, часть 1, Черноголовка 2000. С. 168-169.

90. Вишкарева М.А., Левина В.В., Рыжонков Д.И. Углеродотермическое восстановление оксидов металлов при воздействии бесконтактного электрического поля // Известия вузов. Черная металлургия. 1996. № 9. - С. 1-3.

91. Зингель Е.М. Влияние электрического поля на скорость термолиза КМп04 // Журнал физической химии. 1983. - Т. 57, № 3. - С. 766-768.

92. Влияние электростатического поля на самораспространяющейся высокотемпературный синтез феррита марганца / Бусурин С.М., Морозов Ю.Г., Кузнецов М.В., Бахтамов С.Г., Чернега M.JI. // Физика горения и взрыва. -2005.-Т. 41, №4.-С. 67-72.

93. Физические величины: Справочник / Под. ред. Григорьевой И.С., Мейлиховой Е. 3. -М.: Энергоиздат, 1991.- 1231 с.

94. Основы физики: том 1 / Под. ред. Кингсеппа А.С. М.: Физматлит, 2001,-560 с.

95. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ. М.: Наука, 1981. - 495 с.

96. Горелик С.С., Расторгуев J1.H., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электроннооптический анализ. М.: Металлургия 1970. - 351 с.

97. Ковба JI.M. Рентгенография в неорганической химии. М.: Изд-во МГУ, 1991.-255 с.

98. ASTM Card File (Difraction Date cards and Flphabetical and Grouped Numerical Index of X-ray Diffraction Date). Philadelphia: Ed. ASTM, 1966.

99. Гиллер Я.JI. Таблицы межплоскостных расстояний. М.: Недра, 1966.-Т. 2.-360 с.

100. Ротельберг И.Л., Бейлин В.М., Сплавы для термопар. М.: Металлургия, 1983. - 360 с.

101. Телевизионная система определения динамических тепловых полей в процессах СВС / Саламатов В.Г., Цыба Г.А., Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М. // Измерительная техника. 2002. - №9. - С. 41-45

102. Итин В.И., Найбороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Томск: Изд-во Томского Университета, 1989.-214 с.

103. Братчиков А. Д., Мержанов А.Г., Итин В.И. Саморастространяющийся высокотемпературный синтез никелида титана // Порошковая металлургия. 1980. - № 1. - С. 7-11.

104. Синтез алюминидов некоторых переходных металлов / В.А. Подерган, В.А. Неронов, В.Д. Яровой, М.Д. Маланов // Процессы горения в химической технологии и металлургии. Черноголовка. 1975. - С. 118-127.

105. Найбороденко Ю.С, Итин В.И., Мержанов А.Г. Безгазовое горение смеси металлов и саморастространяющийся высокотемпературный синтез интерметаллидов // Известия вузов Физика. 1973. - №6. - С. 145-146.

106. Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Е.Н. Активация минералов при измельчении. М.: Недра, 1988. - 208 с.

107. Механохимический синтез в неорганической химии // Сборник научных трудов Новосибирск: Наука. Сибирское Отделение, 1991. -259 с.

108. Авакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. 2-е издание перераб. и доп. - Новосибирск: Наука, 1986.

109. Найден Е.П., Итин В.И., Терехова О.Г., Креслин В.Ю. Влияние механической активации на процессы синтеза и магнитные свойствагексагональных ферримагнетиков // Химия в интересах устойчивого развития. -2002.-№Ю.-С. 205-211.

110. Хольм Р. Электрические контакты. М.: Издатинлит, 1961.- 464 с.

111. Kudryashov V.A., Mukasyan A.S., Filimonov I.A. Chemoionisation waves in heterogeneous combustion process // J. Mater. And Process 1996, V. 4, №5, P. 353-358.

112. Н.И. Кошкин. Справочник по элементарной физике, 1972. 256 с.

113. Кирдяшкин А.И., Поляков B.JL, Максимов Ю.М., Корогодов B.C. Особенности электрических явлений в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Физика горения и взрыва. 2004. Т. 40, № 2. -С. 61-67.

114. Башаринов А. Е., Тучков JI. Т., Поляков В. М., Ананов Н. И. Измерение радиотепловых и плазменных излучений в СВЧ диапазоне. - М., Изд-во: Советское радио, 1968. - 360 с.

115. Борисов А.А., Сумской С.И., Комисаров П.В. и др. Электрические и эмиссионные свойства продуктов взрыва тугоплавких гетерогенных взрывчатых смесей // Химическая физика. 2002. - Т. 21, №11, - С. 52-63.

116. Новиков Н. П., Боровинская И. П., Мержанов А. Г. Термодинамический анализ реакций самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Процессы горения в химической технологии и металлургии, Изд: ОИХФ АН СССР, Черноголовка. 1975. - С. 174-187.

117. Физические величины: Справочник / Бабичев А.П., Бабушкина Н.А. и др. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

118. Климонтович Ю.Л. Кинетическая теория электромагнитных процессов. М.: Наука, 1980. 376 с.

119. Сагдеев Р.З., Арцимович JI.A. Физика плазмы для физиков, 1979.-315с.