Горение гранулированной железоалюминиевой термитной смеси при получении железа и его композита с карбидом титана тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

х^ \

ЯЦЕНКО Владимир Владимирович

ГОРЕНИЕ ГРАНУЛИРОВАННОЙ ЖЕЛЕЗОАЛЮМИНИЕВОЙ ТЕРМИТНОЙ СМЕСИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ЖЕЛЕЗА И ЕГО КОМПОЗИТА С КАРБИДОМ

ТИТАНА

Специальность 01.04.17 - химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных

состояний вещества

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О НОЯ 2011

Самара-2011

4859091

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук

Самборук Анатолий Романович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор Юхвид Владимир Исаакович

кандидат технических наук доцент Луц Альфия Расимовна

Ведущая организация: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Защита состоится « 02 » декабря 2011 г. в 14.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.217.01 при Самарском государственном техническом университете по адресу: 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Главный корпус, аудитория 500.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета.

Автореферат разослан «21 » октября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного с< Доктор технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертационной работе приведены результаты экспериментально-теоретических исследований процесса горения железоалюминиевых термитных смесей для получения железа и композитов на основе железа, оценено влияние гранулирования и флюса на процесс горения, состав и структуру конечных продуктов. Разработан новый способ сжигания термитной смеси с поджиганием снизу и модель установки для сжигания. Разработаны рекомендуемые рецептуры смесей для получения железа и композитов на основе железа, применимые для сжигания предложенным способом.

Актуальность работы. Алюминотермический процесс, реализуемый при горении термитной смеси порошков алюминия и оксида железа и приводящий к получению так называемого термитного железа, широко используется при сварке рельсов, стальных труб, металлических конструкций, для получения литого металла, лигатур, ферросплавов, огнеупоров, исправлении дефектов литья, нанесения износостойких покрытий и для иных целей.

С момента открытия металлотермии и до настоящего времени учеными и инженерами проведена большая работа по изучению и управлению процессом горения железоалюминиевых термитов, развитию новых технологий на основе термитных реакций и внедрению их в промышленное производство. Однако технологические процессы, в основе которых лежит алюминотермия, имеют определенные недостатки.

К основным недостаткам можно отнести существенные выбросы исходной шихты и продуктов реакции во время горения. При этом существуют разногласия в термодинамических расчетах, проведенными разными авторами с момента открытия металлотермии до настоящего времени. В разных изданиях приводятся различные значения температуры реакции и выдвигаются различные гипотезы причины выбросов во время горения.

Другим недостатком такого процесса является сложность получения сплошного однородного слитка металла малой массы (несколько десятков граммов) для разных целей, в том числе для проведения исследований.

Неудобства также связаны с необходимостью применения в процессах металлотермии исходных веществ в виде порошков. В связи с этим представляется весьма перспективным использование гранулирования железоалюминиевых термитных смесей для улучшения технологии применения алюминотермического процесса и характеристик получаемого материала.

Горение железоалюминиевой термитной смеси может использоваться не только для получения железа, но и композиционных материалов на его основе, например его композита с карбидом титана, который обладает высокой износостойкостью. Однако в известных способах получения композитов железа с карбидом титана не применяется гранулирование исходной смеси и проведение металлотермического процесса при одновременном протекании реакций между алюминием и оксидом железа и между титаном и углеродом, что может существенно повлиять как на характер протекания металлотермического процесса, так и на свойства получаемого композиционного материала.

Наконец, представляет несомненный интерес использования современных методов анализа материалов (РЭМ, ЛРСА, РФА) для исследования продуктов горения как традиционных, так и новых железоалюминиевых термитных смесей.

Диссертационная работа посвящена улучшению процессов алюминотермии в результате применения разработанной технологии сжигания термитной смеси, а также расширения области алюминотермии и применения ее для получения композитов.

Работа выполнена на кафедре «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы» Самарского государственного технического университета.

Цель работы: экспериментально-теоретическое установление закономерностей горения железоалюминиевой термитной смеси и влияния гранулирования смеси на эти закономерности, разработка нового способа сжигания термитной смеси для получения железа и его композита с карбидом титана.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:

1. Выполнение термодинамических расчетов горения железоалюминиевых термитных смесей Ре20^+2А1 и ЗРеО+2А1, а также смесей РегОз+2А1+хТ'1+хС и ЗРеО+2А1+хТ1+хС для получения композита с целью определения температуры горения и объяснения природы возникновения газовой фазы.

2. Выполнение термодинамических расчетов по оценке влияния флюса Мосо1ок и нитрата целлюлозы на процесс горения железоалюминиевых термитных смесей Ре203+2А1 и ЗРеО+2А1.

3. Разработка способа сжигания гра1гулированных термитных смесей для получения железа и его композита с карбидом титана и установки для реализации этого способа.

4. Разработка рецептур гранулированных смесей для получения железа и его композита с карбидом титана.

5. Исследование состава, структуры и свойств получаемых материалов.

Научная новизна. На основании термодинамических расчетов и эксперимента

показано, что к причинам газификации и выбросов при горении железоалюминиевого термита следует относить испарение железа при температуре горения. Разработан новый способ сжигания смеси, основанный на ее гра1гулировании и зажигании снизу, а также установка для реализации этого способа.

Показано, что применение гранулирования для одних и тех же исходных веществ (Ре2Оз или РеО, А1, 'П, С) позволяет получать широкий спектр композиционных материалов общего состава Ре-А^ТЮ-АЬОз с различной структурой и содержанием компонентов.

Достоверность научных результатов работы обусловлена следующим: термодинамические расчеты выполнены на основании двух различных методик, результаты расчетов по которым идентичны; использовано современное программное обеспечение для выполнения расчетов; использовапы современные методы рентгенофазового и электронно-микроскопического анализов полученных образцов; показано соответствие результатов термодинамических расчетов экспериментальным исследованиям.

Научная ценность работы заключается в том, что полученные результаты углубляют и расширяют представления о протекании алюминотермической реакции в режиме горения, дают новое объяснение причины возникновения газовой фазы, что позволяет разработать меры по ее уменьшению. Впервые применено гранулирование термитной смеси и ее поджигание снизу, обоснованы преимущества такого метода. Исследование влияние условий сжигания на состав и структуру продуктов горения термитных смесей.

Практическая реализация работы.

Основные результаты работы - опытная установка и рецептуры гранул -внедрены в инженерном центре СВС Самарского государственного технического университета и используются в учебном процессе.

Практическая значимость работы.

1. Результаты проведенных термодинамических расчетов и экспериментальных исследований позволяют разработать рецептуры применяемого в промышленности порошкового железоалюминиевого термита, обеспечивающее наименьшее количество выбросов и лучшее фазоразделение.

2. Разработанный новый способ и установка для сжигания гранулированной газопроницаемой термитной смеси с поджиганием снизу могут быть применены во многих отраслях (источник тепла, резка материалов, сварка, экзотермическая наплавка, получение литого металла и др.) взамен традиционного способа сжигания порошкового термита.

3. Разработанные рецептуры гранулированного термита могут быть применены для получения железа и различных композиционных материалов общего состава Ре-А1-ТЮ-АЬОз.

4. Полученные композиционные материалы состава РезА1-Т1С (карбидосталь) могут применяться для изготовления деталей, работающих в тяжелых условиях износа при повышенных температурах и в агрессивной среде. Сжигание соответствующей гранулированной шихты может стать основой нового простого, энергосберегающего способа получения карбидостапей и деталей из них.

5. Полученные гранулы композиционного материала состава РезАМЮ-АЬОз могут применяться в качестве ферроабразива при магнитной абразивной обработке.

6. Разработанные рецептуры и способ получения гранул могут быть основой для создания промышленного производства гранул железоалюминиевого термита и широкого их внедрения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. К основным причинам выбросов исходных веществ и продуктов термитной реакции можно отнести испарение железа при температуре горения. Снижению количества выбросов вплоть до их полного устранения способствует разбавление исходной смеси добавками, снижающими калорийность смеси, в том числе продуктом реакции, а также увеличение газопроницаемости смеси путем ее гранулирования.

2. Разработанный способ сжигания гранулированных термитных смесей с поджиганием снизу позволяет существенно снизить выбросы во время горения и увеличить выход конечного продукта.

3. Разработанная установка для сжигания гранулированных термитных смесей с поджиганием снизу и рецептуры гранулированных на основе пироксилина термитных смеесй с добавлением флюса Мосо!ок могут применяться для получения железа и композиционных материалов на его основе с достижением наилучшего фазоразделения при одновременном снижении выбросов во время горения.

4. Предложенные способы гранулирования и рецептуры позволяют получать композиционные материалы общего состава Ре-А1-Т1С-А120з с различной структурой и содержанием компонентов в режиме СВС.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на конференциях: Всероссийская научно-техническая интернет-конференция с международным участием (Самара, 2008 г.); Международный симпозиум по СВС (Ереван, 2009 г.), Всероссийская научно-техническая интернет-конференция с международным участием (Самара, 2009

г.); Всероссийская научная конференция молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск, 2009 г.); Всероссийская научно-техническая интернет-конференция с международным участием (Самара, 2010 г.); II Всероссийская научно-инновационная молодежная конференция с международным участием (Тамбов, 2010 г.),

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 работ, в том числе 4 в изданиях, входящих в перечень рецензируемых журналов ВАК РФ, получен 1 патент РФ.

Личный вклад автора. В рамках диссертационного исследования автором лично выполнены следующие работы:

1. Термодинамические расчеты с формулировкой основных закономерностей.

2. Разработка рецептур термитных смесей для получения железа и его композита с карбидом титана.

3. Разработка модели установки для сжигания гранулированной термитной смеси с поджиганием снизу.

4. Непосредственное участие в проведении экспериментов.

5. Исследование структур и составов полученных материалов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованных источников из 164 наименований. Диссертация изложена на 186 страницах машинописного текста и содержит 84 рисунка, 23 таблицы и 1 приложение на 1 листе.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен обзор литературы по теме диссертационной работы. Рассмотрена история открытия и развития алюминотермии, обозначено место алюминотермии в классификации процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Описаны основные теоретические аспекты алюминотермического процесса - теоретические основы методики определения адиабатической температуры реакции, макрокинетическое описание процессов зажигания и горения. Представлены результаты расчетов адиабатической температуры горения и гипотезы причины выбросов во время горения, предложенные другими авторами, показано, что результаты расчета температуры горения имеют широкий диапазон, что не позволяет сделать однозначного заключения о причине наличия газовой фазы. Описаны основные направления использования термита в современной промышленности, рассмотрены основы технологии термитной сварки рельсов, применение алюминотермии в металлургии, пиротехнике, в качестве нетрадиционного источника энергии. Рассмотрены вопросы применения флюсов и добавок в металлотермических процессах. Рассмотрены вопросы применения гранулирования в процессах СВС. Представлены основные методики получения композиционных материалов на основе железа.

В заключение первой главы на основании обзора литературы приводятся основные недостатки применяющихся в настоящее время алюминотермических процессов и формулируются основные задачи диссертационной работы.

Во второй главе проводится выбор материалов, приборов и оборудования для получения и исследования слитков металла и композита. Проведена отработка методики получения слитков металла малой массы (до 30 г) для дальнейшего исследования, для чего проведено сравнение процессов горения в разных формах и получаемых при этом слитков металла. Выбрана наиболее подходящая форма для сжигания, в которой проводились дальнейшие исследования, - кварцевая трубка, установленная в огнеупорном кирпиче, с графитовой прокладкой в нижней части трубки. Приведены исследования по подбору связующего: пироксилина (C24H29O42N11) и фторкаучука СКФ-32, обозначены потенциальные опасности применения связующих. Описаны методики подготовки и исследования полученных образцов металла.

В третьей главе приводятся термодинамические расчеты горения термитной смеси и смеси для получения композита железа с карбидом титана.

Была использована следующая методика расчета.

Железная окалина, используемая для приготовления термитной смеси, представляет собой продукт окисления железа, то есть его соединения с кислородом. В соответствии с диаграммой состояния железо-кислород возможно существование трех соединений: вюстита (близко к FeO), магнетита (Fe304) и гематита (Fe203).

С другой стороны, оксид железа (II, III) Fe30.) является двойным соединением FeO и Fe203, в связи с чем в расчетах упрощенно можно считать, что окалина состоит из двух оксидов (FeO и Fe203), тем более, что энтальпия образования Fe304 (-1122 кДж/моль) практически является суммой энтальпий образования FeO (-266,7 кДж/моль) и Fe203 (-822,7 кДж/моль). В связи с изложенным, в работе принято условное допущение, что окалина состоит из двух оксидов железа (FeO и Fe203) и реакция

3Fe304+ 8A1 = 9Fe + 4A1203 + 3334 кДж идентична реакции 3Fe0+3Fe203+ 8AI = 9Fe + 4A120j + 3422,8 кДж.

Такой подход имеет определенные преимущества. Во-первых, упрощается термодинамический расчет, в результате которого будет определена зависимость температуры реакции и других параметров горения от соотношения двух, а не трех оксидов в окалине. Во-вторых, на основании проведенного таким образом термодинамического расчета могут быть построены зависимости параметров горения от содержания кислорода в окалине, которое имеет непосредственную связь с соотношением оксидов FeO и Fe203. Таким образом, имея реальную окалину, для определения параметров горения термита на ее основе будет необходимо только определить содержание в ней кислорода. При этом не требуется знать соотношение трех оксидов, вычисление которого представляется существенно более сложной задачей, чем определение содержания кислорода.

Из известных энтальпий образования оксидов железа и алюминия найдены тепловые эффекты реакций горения железоалюминиевого термита при использовании оксидов двух- и трехвалентного железа:

2А1 + Fe203 = А1203 + 2Fe+ 853,7 кДж, 2А1 + 3FeO = А1203 + 3Fe+ 859 кДж.

В соответствии с этими уравнениями реакций рассчитана адиабатическая температура горения термитных смесей при любом соотношении оксидов двух и трехвалентного железа, исходя из условия, что теплота, выделившаяся в результате реакции, расходуется на:

1. Нагревание железа до температуры плавления.

2. Нагревание оксида алюминия до температуры плавления.

3. Расплавление железа.

4. Расплавление оксида алюминия.

5. Нагревание жидкого железа и жидкого оксида алюминия до температуры Tad, которая представляет собой адиабатическую температуру горения.

В процессе проведения расчетов было обнаружено, что при использовании оксида трехвалентного железа выделившейся в результате реакции теплоты достаточно, чтобы расплав продуктов достиг температуры кипения железа (3134 К). Это означает, что в случае использования оксида трехвалентного железа температура горения железоалюминиевого термита будет равна температуре кипения железа (3134 К), а избыток теплоты будет расходоваться на испарение железа. Тем самым объясняется наличие газовой фазы при горении железоалюминиевого термита с трехвалентным оксидом железа, что может приводить к значительным выбросам во время горения. При использовании оксида двухвалентного железа температура горения ниже температуры кипения железа и равна 3038 К, то есть газообразное железо здесь не образуется. Зависимость температуры реакции и объема образующегося газообразного железа от состава железной окалины, представляющей собой смесь оксидов двух- и трехвалентного железа, приведена на рисунке 1.

3140 3130 3100

3040 3020

30

1«>

0 «ГсО

Ккислородя*

У

у

300

О КГкО 30 Л«1см)Шйа»

Рис. 1. Зависимость температуры термитной реакции (слева) и объема газообразного железа (справа) от состава железной окалины

На основании результатов расчетов делается вывод, что для снижения выбросов при горении термитной смеси необходимо использовать менее калорийный термит, что достигается за счет соответствующего соотношения оксидов в окалине, либо за счет использования добавок.

По аналогичной методике проведены термодинамические расчеты параметров горения смесей для получения композита по уравнениям реакций: 2А1 + Ре203 +хТ) + хС = А]203 + 2Гс + хТЮ, 2А1 + ЗИеО +хТ1 + хС = А1203 + ЗРе + хТС.

В результате расчетов определена адиабатическая температура горения смесей при любом соотношении смесей термита и Т1+С, а также объем газообразного железа, образующегося при горении.

Объем газообразного железа при температуре реакции в зависимости от состава

Рис.2. Зависимость объема газообразного железа, образующегося в результате реакции 2А1+Ре203+хТ1+хС (слева) и 2А1+ЗРеО+хТ1+хС (справа), от содержания компонентов

Все проведенные расчеты в целях проверки и подтверждения достоверности были повторно выполнены при помощи программы ТЬешо. Результаты расчетов, проведенных по описанной методике и проведенных при помощи программы ТИгешо, практически совпадают, что позволяют говорить о достоверности результатов расчетов и правильности сделанных выводов.

На основании эксперимента выявлено, что при протекании термитной реакций совместно с реакцией Ti+C имеет место образование композита Fe3Al-xTiC. Предложена гипотеза, объясняющая образование интерметаллида Fe3Al, а не чистого железа.

В рамках этой главы также проведены расчеты по влиянию флюса Nocolok на процесс горения термитной смеси, подробно описано поведение флюса при горении термита. На основании поведения флюса выдвинута гипотеза об образовании субфторида алюминия из продуктов разложения флюса по реакции: 2АЦж) + AlF^(me) -> 3AlF(e). Поскольку оценить количество алюминия, вступившего в такую реакцию, не представляется возможным, выполнены расчеты для двух крайних случаев: при протекании такой реакции и при ее отсутствии. На основании того, что в состав продуктов разложения флюса входят К20 и KF, которые могут снижать вязкость и температуру кристаллизации шлака, сделано предположение о положительном влиянии флюса на фазоразделение металла и шлака.

При помощи программы Thermo выполнены расчеты по оценке влияния пироксилина, который используется для гранулирования, на температуру горения

и двухвалентного (слева) железа от содержания пироксилина Также определено количество образующихся газов в зависимости от содержания

Таким образом, несмотря на то, что пироксилин снижает температуру горения термитной смеси, он увеличивает количество образующихся во время горения газов. На

основании этого выдвинуто предположение, что поджигание гранулированной термитной смеси сверху будет приводить к значительным выбросам, но поджигание ее снизу должно снизить количество выбросов или исключить их, поскольку образующиеся газы должны беспрепятственно выходить через находящиеся над областью горения гранулы, что позднее было подтверждено в результате эксперимента.

В четвертой главе разработан способ сжигания гранулированной термитной смеси с поджиганием снизу.

Проведено сравнение горения порошковых смесей железоалюминиевого термита с оксидами двух- и трехвалентного железа. Выявлено, что горение смеси Ре203+2А1 проходит более активно, чем горение смеси ЗРеО+2А1, с большими выбросами продуктов. При сжигании смеси в кварцевой трубке диаметром 18 мм, средняя скорость горения смеси ЗРеО+2А1 равна 10 г/с, среднее значение выхода металла от теоретически возможного равно 79%, средняя скорость горения смеси Ре203+2А1 равна 15 г/с, а среднее значение выхода металла от теоретически возможного равно 50%.

Проведены попытки прямого измерения температуры горения термитной смеси при помощи термопары типа А-1 (вольфрам - рений / вольфрам - рений), которая может использоваться для измерения температуры до 2500 °С. При горении термита вольтметр, подключенный к термопаре, показал напряжение, равное 40 мВ, что позволяет говорить о том, что температура горения термитной смеси определенно больше 2500 "С. Экстраполяция фукции ЭДС термопары от температуры до 40 мВ дает значение температуры 2800 °С.

Результаты опытов по сжиганию порошковых термитных смесей, хорошо согласуются с результатами термодинамических расчетов, выполненных в главе 3 диссертационной работы.

Далее проведено исследование гранулирования исходной смеси и места поджигания на процесс горения. Гранулирование проводилось на основе пироксилина с его содержанием 6%, размер гранул составлял 5 мм. Наблюдения за ходом горения гранулированной смеси позволили установить важную особенность протекания реакции, которая заключается в том, что фронт горения не перемещается вверх по засыпке. Горение с начала реакции и до конца происходит снизу, а расположенные выше гранулы перемещаются вниз к фронту горения, где достигают температуры, инициирующей реакцию горения. В результате исследования выявлено, что использование гранулированной смеси с поджиганием снизу успешно решает две основные проблемы, имеющие место при горении порошкового термита - плохое фазоразделение и выбросы в ходе реакции. Среднее значение выхода металла составляет 0,91 или 91% от теоретически возможного.

Таким образом, предложенный способ сжигания термитной смеси увеличивает среднее значение выхода металла от теоретически возможного на 12% в сравнении со сжиганием негранулированной смеси ЗРеО+2А1 с поджиганием сверху и на величину около 50% сравнении со сжиганием негранулированной смеси Ге203+2А1 с поджиганием сверху, при этом существенно сокращается разброс значений, что делает более предсказуемым исход реакции, и достигается экономия исходных компонентов.

Разработана модель установки для сжигания гранулированной термитной смеси с поджиганием снизу. На основании разработанной модели были изготовлены опытные установки для сжигания малых (до 50 г) и больших (до 1,5 кг) масс смесей. Успешно проведены опыты по сжиганию больших масс термитной смеси (до 700 г). Эскиз установки, а также фотография установки в работе при горении 700 г смеси, представлены на рисунке 5.

Рис. 5. Установка для сжигания гранулированной термитной смеси с поджиганием снизу

засыпки - эскиз (слева), в работе (справа). 1 - форма из огнеупорного материала (глина, шамот и др.); 2 - реактор из термостойкого материала (графит, кварцевое стекло и др.) с отверстием в нижней части; 3 - подающая емкость из нетермостойкого материала; 4 - гранулированная шихта; 6 - инициирующая смесь для поджигания шихты; 7 - спираль для запала; 8 - шибер; 9 - направление движения шибера во время слива металла; 10 - направление движения металла после сдвигания шибера; 11 -

сливная трубка.

Разработанный в рамках диссертационной работы способ сжигания гранулированных термитных смесей имеет ряд преимуществ в сравнении с традиционным способом сжигания порошковых термитных смесей и при надлежащим образом подобранной рецептуре смеси, разработанный способ может быть использован в качестве основы при организации алюминотермических процессов взамен применяющегося традиционного способа сжигания порошковых смесей без гранулирования и с поджиганием сверху.

В пятой главе приводятся результаты разработки рецептур гранулированной термитной смеси для получения железа.

Проведено исследование пироксилина на скорость горения и качество получаемых слитков металла. Показано, что концентрация пироксилина не оказывает существенного влияния на скорость горения. Слитки металла при сжигании малой массы смесей на основе нитрата целлюлозы часто получаются пористыми.

Проведено исследование фторкаучука СКФ-32 на скорость горения и качество получаемых слитков металла. Показано, что сжигание гранул на основе фторкаучука имеет ряд существенных недостатков его использования по сравнению с пироксилином: очень интенсивное горение, сильный разброс исходной смеси, сильное газовыделение с резким запахом и наличием форса пламени. Перечисленные факторы позволяют говорить о неприемлемости использования фторкаучука для получения гранул термитной смеси, однако добавление его в количестве до 2% в гранулы на основе нитроцеллюлозы улучшает фазоразделение.

Проведено исследование влияния флюса Ыосо1ок на протекание реакции и качество получаемого металла. В результате исследований по сжиганию порошковой смеси Ре203+2А1 с добавлением флюса Косо1ок показано, что флюс оказывает существенное влияние на скорость горения и калорийность смеси. Горение термитной смеси с увеличением содержания флюса !Мосо1ок становится менее активным, однако

выбросы продуктов реакции все равно присутствуют. Снижение калорийности подтверждает факт застывания продуктов реакции непосредственно на стенках трубки, в которой проводилось сжигание, - при содержании флюса Мосо1ок более 10% в смеси большая часть продуктов остается на стенках трубки. Это хорошо согласуется с результатами термодинамических расчетов.

Целесообразность применения флюса обусловлена его положительным влиянием на фазоразделение. Слитки металла, полученного при сжигании гранулированной на основе пироксилина термитной смеси без флюса и с добавлением флюса показаны на рисунке б.

термитной смеси с поджиганием снизу без добавления флюса Ыосо1ок (слева) и с добавлением

флюса Мосо1ок (справа).

Показано, что флюс может быть добавлен в гранулированную термитную смесь Ре203+2А1 в количестве до 1,5%, а в смесь ЗРеО+2А1 в количестве до 0,5%.

Разработаны оптимальные составы гранулированных термитных смесей. Составы гранулированных термитных смесей Ре203+2А1 и ЗРеО+2А) приведены в таблице 1.

Таблица 1. Оптимальный состав гранулированной термитной смеси Ре203+2А]

Компонент Содержание (для смеси Ре203+2А1) Содержание (для смеси ЗРеО+2А1)

Термит, % от массы термита

Оксид железа 75 (Ре203) 80 (РеО)

А! 25 20

Связующее, % от массы термита

Пироксилин 4-8 4-8

Флюс, % от массы термита

1Чосо1ок 0-1,5 0-0,5

Составы гранулированных смесей могут варьироваться в зависимости от условий сжигания, массы смеси, размеров реактора и конкретной прикладной задачи.

В шестой главе приводятся результаты разработки рецептур гранулированной смеси для получения композита железа с карбидом титана.

Ряд опытов по получению композита был проведен с использованием в качестве исходных материалов порошков термитной смеси и смеси П+С с поджиганием сверху. Исследования показали, что при малых концентрациях ТгКГ (до 10%) горение практически не отличается от горения термита, увеличение концентрации порошка Т1+С

снижает количество выбросов и скорость горения, что хорошо согласуется с результатами термодинамических расчетов.

Гранулированные смеси для получения композита были приготовлены по двум рецептурам:

1. Гранулы, содержащие смесь четырех порошков Ре20з+А1+"П+С в нужных пропорциях.

2. Приготовленные отдельно из смесей двух порошков гранулы Ре203+А1 и гранулы П+С, затем смешанные в нужных пропорциях.

Гранулы приготавливались на основе пироксилина с его содержанием в смеси 6%.

Горение смесей, приготовленных по рецептуре 1, происходит равномерно, с отсутствием выбросов. Увеличение содержания в гранулах смеси "П+С делает горение более медленным, а при содержании ТИС в количестве 15% и более от массы смеси гранулы невозможно поджечь. В результате фазоразделения в качестве продуктов получаются металл и шлак.

Горение смесей, приготовленных по рецептуре 2, происходит равномерно, с отсутствием выбросов. Выявлено, что тип получаемого продукта зависит от содержания гранул П+С в общей смеси. При содержании гранул П+С в количестве 10% от общей массы гранул после фазоразделения получаются металл и шлак, которые сравнительно легко отделяются друг от друга. При концентрации гранул ТИС, равном 20% и более от массы смеси продукт представляет собой смесь металла и шлака (А120з), содержащий крупные включения "ПС. Фазоразделения в этом случае не происходит. При содержании гранул "П+С, равном 50% и более от массы смеси, в качестве продукта получаются гранулы, по размерам схожие с исходными гранулами "П+С, сравнительно легко отделяющиеся друг от друга. Полученные гранулы обнаруживают ферромагнитные свойства. Это позволяет говорить о том, что гранулы представляют собой карбид титана, пропитанный продуктами термитной реакции, то есть железом и оксидом алюминия.

На основании выполненных исследований можно рекомендовать к применению составы смесей для получения композита железа с карбидом титана.

Состав смеси, приготовленной в соответствии с рецептурой 1, приведен в таблице 2.

Таблица 2. Оптимальный состав гранулированной смеси для получения композита,

Компонент Содержание (для смеси Ре20з+2А1) Содержание (для смеси ЗРеО+2А1)

Термит 85-100% 85-100%

Оксид железа 75% Ре203 от массы термита 80% РеО от массы термита

А1 25% от массы термита 25% от массы термита

Смесь П+С 0-15% 0-15%

П 80% от массы Т1+С 80% от массы Т\+С

С 20% от массы П+С 20% от массы П+С

Пироксилин 4-8% от массы смеси 4-8% от массы смеси

Состав смеси, приготовленной в соответствии с рецептурой 2, приведен в таблице 3.

Таблица 3. Оптимальный состав гранулированной смеси для получения композита,

Компонент Содержание (для смеси Ре203+2А1) Содержание (для смеси ЗРеО+2А1)

Гранулы термита

Оксид железа 75% Ре203 от массы термита 80% РеО от массы термита

А1 25% от массы термита 20% от массы термита

Пироксилин 4-8% от массы смеси 4-8% от массы смеси

Гранулы Л+С

Т'1 80% 80%

С 20% 20%

Пироксилин 4-8% от массы смеси 4-8% от массы смеси

Гранулы термита и карбида титана смешиваются в нужных пропорциях.

Составы смесей могут варьироваться в зависимости от требованию к составу конечного продукта, условий сжигания, массы смеси, размеров реактора и постановки конкретной прикладной задачи.

В седьмой главе приведено исследование структуры и химического состава полученных образцов железа и композитов.

Показано, что добавление пироксилина и флюса Ыосо1ок не оказывает влияния на состав и структуру получаемого металла.

Состав получаемого металла приведен в таблице 4.

Таблица 4. Состав термитной стали, получаемой при сжигании [«гранулированных и

Элемент Содержание в металле, %

Ре 96-98

С 0,2-0,25

А1 0,2-1,0

81 0,05-0,2

Сг 0-0,42

Р 0-1,0

Анализ микроструктуры позволяет заключить, что получаемая термитная сталь относится к ферритным.

Анализ микроструктур композита, получаемого при сжигании гранулированных смесей, приготовленных по рецептуре 1, и негранулированных смесей показал идентичность структуры, а рентгенофазовый анализ показал, что композит представляет собой карбид титана СПС), распределенный в матрице Ре3А1. Фотографии шлифов композита приведены на рисунке 7.

Рис. 7. Микроструктура композита. Исследования на оптическом (слева) и электронном (справа) микроскопе.

Включения в виде дендритов представляют собой карбид титана. Зависимость плотности и твердости композитов от содержания титана и углерода в исходной смеси приведена на рисунке 9.

Рис. 9. Зависимость плотности (справа) и твердости (слева) поучаемых композитов от содержания Т1+С в исходной смеси.

Исследования композитов, полученных при сжигании смесей гранул составов Ре203+2А1 и И+С (рецептура 2), позволяют сделать вывод, что состав и структура композитов сильно зависят от соотношения гранул Ре203+2А1 и ТНС. Образовавшийся карбид титана локализован в местах расположения гранул Тз+С во время их горения, и не распределяется равномерно по всему слитку металла. Микроструктура композита при различном содержании гранул П+С в исходной смеси показана на рисунке 8.

11 50 вЕ!

Рис. 8. Микроструктура композита при содержании гранул П+С 50% (слева) и 50%

(справа).

Реакция 'П+С протекает в области, ограниченной гранулой, после чего полученный пористый карбид титана Тл+С пропитывается продуктами реакции Ре203+2А1, го есть железом и оксидом алюминия. Содержание в продукте оксида алюминия увеличивается с увеличением количества гранул "П+С в смеси. Так, при содержании гранул ТНС в общем количестве до 10% его наличие в композите незначительно, в то время как при содержании ¡ранул Т1+С в общем количестве 50% и более весь оксид алюминия переходит в композит.

Идентичность продуктов, полученных при сжигании порошковых и гранулированных смесей состава Ре203+2А1+хИ+хС, позволяет говорить о том, что прием гранулирования может быть применен для улучшения процесса горения, то есть снижения количества выбросов продуктов и улучшения фазоразделения.

Неидентичность продуктов, полученных при сжигании смесей гранул составов Ре203+2А1 и ТИС, позволяют сделать вывод, что состав и структура композитов сильно зависят от соотношения гранул Ре203+2А1 и ТН-С. Такие составы могут быть применены для получения широкого спектра продуктов: от сплава Ре3А1 с локализациями в нем Т1С до гранул состава Ре-Ре3А1-Т1С-А!20з. Наиболее перспективным продуктом выглядят гранулы состава Ре-Ре3А1-Т1'С-А120з, которые могут быть использованы для магнитно-абразивной обработки. Неоспоримым преимуществом является получение продукта сразу в виде гранул, размеры которых соответствуют размерам гранул Т1+С, таким образом, изменением размера исходных гранул можно получать гранулы композиционного материала нужного размера.

ВЫВОДЫ

1. На основании термодинамических расчетов показано и подтверждено экспериментально, что к основным причинам Еыбросов исходных веществ и продуктов термитной реакции можно отнести испарение железа при температуре горения. Снижению количества выбросов вплоть до их полного устранения способствуем разбавление исходной смеси добавками, снижающими калорийность смеси, в том числе продуктом реакции, а также увеличение газопроницаемости смеси путем ее гранулирования.

2. Разработан новый способ сжигания гранулированных термитных смесей с поджиганием снизу, который позволяет существенно снизить выбросы во время горения и увеличить выход конечного продукта.

3. Разработана установка для сжигания гранулированных термитных смесей с поджиганием снизу.

4. Разработаны рецептуры гранулированных на основе пироксилина термитных смесей с добавлением флюса Nocolok, которые позволяют достичь наилучшего фазоразделения при одновременном снижении выбросов во время горения. Показано, что добавление пироксилина и флюса Nocolok не влияет на состав и структуру продуктов.

5. Разработанные способы гранулирования и рецептуры позволяют получать композиционные материалы общего состава Fe-Al-TiC-Al203 с различной структурой и содержанием компонентов, которые зависят от организации процесса сжигания термитных смесей.

Основные результаты диссертационной работы представлены в следующих публикациях:

1. Амосов, А.П. Влияние условий сжигания на процесс горения термитной шихты [Текст]/ А.П. Амосов, А.Р. Самборук, В.В. Яценко // Высокие технологии в машиностроении. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической интернет-конференции с международным участием. Самара: Самарский государственный технический университет, 2008. 208 с.

2. Амосов, А.П. Гранулирование в порошковой технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза [Текст] / А.П. Амосов, А.Г. Макаренко, А.Р. Самборук, Б.С. Сеплярский, A.A. Самборук, И.О. Герасимов, A.B. Орлов, В.В. Яценко // Известия ВУЗов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия, №2,2011. С.30-37.

3. Amosov, А.Р. Effect of batch pelletizing on a course of SHS reactions: an overwiew [Text] / A.P. Amosov, A.G. Makarenko, A.R. Samboruk, B.S. Seplyarskii, A.A. Samboruk, 1.0. Gerasimov, A.V. Orlov, V.V. Yatsenko // International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 2010, Vol. 19, No. 1,2010. P. 70-77.

4. Amosov, A.P. Effect of batch pelletizing on realization of SHS processes [Text] / A.P. Amosov, A.G. Makarenko, A.R. Samboruk, B.S. Seplyarskii, A.A. Samboruk, I.O. Gerasimov, A.V. Orlov, V.V. Yatsenko // X International Symposium on Self-propagating High-Temperature Synthesis. Book of Abstracts. Tsakhkadzor, 2009. P.127-128.

5. Яценко, В.В. Получение металла при сжигании гранулированной термитной смеси [Текст] / В.В. Яценко, А.Р. Самобрук, А.П. Амосов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 12, №4. - Самара, 2010. - С. 298-305.

6. Яценко, В.В. Принципиально новый способ получения металла на основе алюминотермической реакции. Основные параметры процесса [Текст] / В.В. Яценко, А.Р. Самборук, А.П. Амосов, Н.М. Кожухов // Высокие технологии в машиностроении. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической интернет-конференции с международным участием. Самара: Самарский государственный технический университет, 2009. 208 с.

7. Яценко, В.В. Разработка способа получения композита Fe-TiC на основе алюминотермической реакции [Текст] / В.В. Яценко, A.A. Самобрук, А.П. Амосов, Е.И. Латухин, С.А. Рязанов // Высокие технологии в машиностроении. Тезисы докладов

Всероссийской Научно-технической интернет-конференции с международным участием. Самара: Самарский государственный технический университет, 2010.

8. Яценко, В.В. Способ получения композита Fe-TiC на основе алюминотермической реакции с предварительной грануляцией исходной шихты [Текст] / В.В. Яценко, A.A. Самобрук, А.П. Амосов, Е.И. Латухин, С.А. Рязанов // «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент»: материалы П Всероссийской научно-инновационной молодежной конференции (с международным участием): 27-29 октября 2010. Под общей ред. Завражина Д.О. - Тамбов: Изд-во ИП Чеснокова A.B., 2010 - С. 154-156.

9. Яценко, В.В.Установка для сжигания гранулированной термитной шихты [Текст] / В.В. Яценко, Н.М. Кожухов // Наука. Технологии. Инновации. Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-ми частях. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. Часть 2. С. 262-264.

10. Яценко, В.В.Термодинамические исследования горения железоалюминиевого термита [Текст] / В.В. Яценко, А.П. Амосов, А.Р. Самборук // Вестн. Сам. гос. техн. унта. Сер. физ.-мат. науки, №2,2011. С.121-126.

По результатам диссертационной работы получен патент РФ:

1. Пат. РФ. МПК В23К 23/00 (2006.01). Установка для сжигания газопроницаемых гранулированных термитных шихт / Амосов А.П., Кузнец Е.А, Самборук А.Р., Яценко В.В. (РФ). - №108730; Заявлено 02.02.2011; Опубл. 27.09.2011, Бюл. №27. - 2 с.

Личный вклад автора. В опубликованных работах [5-10] автору принадлежат постановка задачи, реализация подходов к решению задачи, разработка методик, выводы. В работах [2-4] автору принадлежат описание результатов исследований, касающихся горения гранулированных термитных смесей. В работах [1, 5-10] автором выполнено редактирование работ при представлении их в печать и их корректировка по замечаниям рецензентов.

Разрешено к печати диссертационным советом Д 212.217.01 Протокол №4 от 14.10.2011 г. Заказ №1053. Формат 60x84 1/16. Бумага тип. №1. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 120 экз. Самарский государственный технический университет. Типография СамГТУ. 443100, г.Самара, Молодогвардейская ул., 244, Главный корпус.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Термитные реакции и их связь с СВС.

1.1.1 Открытие металлотермии, алюминотермии и термитной сварки

1.1.2 Алюминотермия и ее связь с СВС.

1.2 Теория металлотермических процессов.

1.2.1 Термодинамическое описание.

1.2.2 Макрокинетическое описание.

1.3 Применение металлотермических процессов.

1.3.1 Термитная сварка.

1.3.1.1 Развитие термитной сварки и других областей применения термита в России.

1.3.1.2 Современные направления использования термита и термитной сварки.

1.3.1.3 Основы технологий термитной сварки рельсов.

1.3.2 Металлотермия в металлургии.

1.3.3 Металлотермия в пиротехнике.

1.3.4 Металлотермия как нетрадиционный источник энергии и материалов.

1.4 Использование добавок и флюсов в металлотермических процессах и СВС.

1.5 Использование гранулирования в технологии СВС.

1.6 Композиты на основе железа. Способы получения.

1.6.1 Интерметаллиды Бе-Т1.

1.6.2 Система ТлС-сталь.

1.6.3 Композиционные материалы.

1.6.4 Сплавы на основе Ре3А1.

1.6.4 Сплавы Ре-ТьА1.

1.7 Проблемные вопросы и недостатки алюминотермии.

2 ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Приготовление термитной смеси.

2.2 Приготовление смеси получения композита.

2.3 Использование связующих.

2.4 Использование флюса.

2.5 Изготовление и выбор оптимальной формы и установки для сжигания смесей.

2.6 Зажигание термитных смесей.

2.7 Проведение наблюдений за процессом горения и измерение параметров.

2.8 Подготовка образцов для исследования.

2.9 Исследование микроструктуры и химического состава продуктов реакции.

3 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ.

3.1 Принятые в расчетах допущения.

3.2 Расчет содержания кислорода в железной окалине.

3.3 Расчеты алюминотермитной реакции.

3.3.1 Расчет теплотворной способности термита и адиабатической температуры реакции.

3.3.2 Влияние состава окалины на калорийность термита, избыток теплоты реакции, температуру реакции и количество газообразного железа.

3.3.3 Влияние состава окалины и температуры реакции на процесс горения термитной смеси.

3.3.4 Расчет количества железного наполнителя.

3.3.5 Подтверждение термодинамических расчетов для алюминотермической реакции при помощи программы Thermo.

3.5 Термодинамические расчеты реакций образования композита Fe-TiC.

3.5.1 Расчет теплотворной способности и адиабатической температуры реакции смеси для получения композита.

3.5.3 Расчеты для состава термитной смеси 3FeO + 2А1.

3.5.4 Подтверждение термодинамических расчетов реакций получения композита при помощи программы Thermo.

3.5.5 Корректировка по результатам анализов продуктов реакции.

3.6 Оценка влияния флюса Nocolok на процесс горения термитной смеси.

3.7 Оценка влияния нитрата целлюлозы на процесс горения термитной смеси.

4 РАЗРАБОТКА СПОСОБА СЖИГАНИЯ ТЕРМИТНОЙ СМЕСИ.

4.1 Исследование горения термитной смеси при поджигании сверху.

4.1.1 Горение смеси 3FeO+2Al.

4.1.2 Горение смеси Fe203+2A1.

4.1.3 Прямое измерение температуры горения.

4.1.4 Выводы по результатам исследования горения негранулированных термитных смесей.

4.2 Исследование влияния грануляции исходной смеси и места поджигания на протекание реакции.

4.2.1 Теоретические аспекты.

4.2.2 Опытная установка для сжигания гранулированных термитных смесей.

4.2.3 Исследование процесса горения.

4.3 Разработка установки для сжигания гранулированных термитных смесей.

4.3.1 Разработка модели установки.

4.3.2 Условие работы установки.

4.4 Сжигание больших масс гранулированной термитной смеси.

4.5 Преимущества разработанного способа сжигания термитных смесей.

5 РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУР ГРАНУЛИРОВАННЫХ ТЕРМИТНЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗ А.

5.1 Исследование влияния связующего на протекание реакции и качество получаемого металла.

5.1.1 Грануляция на основе пироксилина.

5.1.2 Грануляция на основе фторкаучука.

5.2 Исследование влияния флюса Nocolok на протекание реакции и качество получаемого металла.

5.2.1 Добавление флюса в порошковую смесь Fe203+2A1.

5.2.1 Добавление флюса в гранулированную смесь 3FeO+2Al.

5.2.2 Добавление флюса в гранулированную смесь Fe203+2A1.

5.2.3 Влияние флюса на фазоразделение.

5.3 Влияние углерода на горение термитной смеси.

5.4 Рекомендуемые рецептуры термитных смесей для получения железа.

6 РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУР ГРАНУЛИРОВАННЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТОВ ЖЕЛЕЗА С КАРБИДОМ ТИТАНА.

6.1 Сжигание порошковой смеси получения композита железа с карбидом титана.

6.2 Грануляция исходных порошковых смесей для получения композита железа с карбидом титана.

6.2.1 Приготовление гранул по рецептуре 1.

6.2.2 Приготовление гранул по рецептуре 2.

6.3 Исследование горения гранул для получения композита Ре-ТЮ.

6.3.1 Горение смесей, приготовленных по рецептуре 1.

6.3.2 Горение смесей, приготовленных по рецептуре 2.

6.4 Рекомендуемые рецептуры термитных смесей для получения композита железа с карбидом титана.

7 ИССЛЕДОВАНИЕ ЖЕЛЕЗА И КОМПОЗИТОВ.

7.1 Подготовка образцов для исследования.

7.2 Исследование железа.

7.2.1 Исследование железа, полученного при сжигании негранулированной термитной смеси.

7.2.2 Исследование стали, полученной при сжигании гранулированной термитной смеси на основе нитроцеллюлозы.

7.2.3 Выводы по результатам исследования стали.

7.3 Исследования композитов.

7.3.1 Исследование композита, полученного при сжигании негранулированной смеси Ре20з+2А1+хТ1+хС.

7.3.2 Исследование композита, полученного при сжигании гранулированной смеси Ре20з+2А1+хТИ-хС.

7.3.3 Исследование композита, полученного при сжигании смеси гранул составов Ее203+2А1 и И+С.

7.3.4 Свойства композитов.

7.3.5 Выводы по результатам исследования композитов.

Актуальность работы

Под металлотермическими процессами понимаются процессы получения металлов восстановлением их соединений более активными металлами, сопровождаемые выделением большого количества тепла, в связи с чем часто металлотермические процессы протекают в режиме горения. Наиболее распространен алюминотермический процесс, реализуемый при горении термитной смеси порошков алюминия и оксида железа и приводящий к получению так называемого термитного железа. Этот процесс широко используется при сварке рельсов, стальных труб, металлических конструкций, для получения литого металла, лигатур, ферросплавов, огнеупоров, исправления дефектов литья, нанесения износостойких покрытий и для иных целей.

С момента открытия металлотермии и до настоящего времени учеными и инженерами проведена большая работа по изучению и управлению процессом горения железоалюминиевых термитов, развитию новых технологий на основе термитных реакций и внедрению их в промышленное производство. Однако, пожалуй, как и любые технологические процессы, процессы, в основе которых лежит алюминотермия, в большинстве своем имеют определенные недостатки.

К основным недостаткам можно отнести существенные выбросы исходной шихты и продуктов реакции во время горения. Поэтому, например, при термитной сварке сжигание смеси ведется в частично закрытых реакторах, однако выбросы и в этом случае значительны, что обуславливает опасность процесса и необходимость для сварщиков находиться на расстоянии нескольких метров от реактора во время горения. При этом существуют разногласия в термодинамических расчетах, проведенными разными авторами с момента открытия металлотермии до настоящего времени. В разных изданиях приводятся различные значения температуры реакции и выдвигаются различные гипотезы причины выбросов во время горения.

Другим недостатком такого процесса является сложность получения сплошного однородного слитка металла малой массы (несколько десятков граммов) для проведения исследований или иных целей. Как правило, слиток после реакции получается пористым, неправильной геометрической формы и содержит шлаковые включения.

Неудобства также связаны с необходимостью применения в процессах металлотермии исходных веществ в виде порошков. Порошки пылят, что увеличивает опасность при обращении с ними как с точки зрения токсичности, так и пожаровзрывоопасности. Порошки недостаточно хорошо дозируются, порошковые смеси расслаиваются.

В инженерном центре СВС Самарского государственного технического университета накоплен положительный опыт по использованию гранулирования исходных порошковых смесей для улучшения протекания процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) тугоплавких соединений и улучшения свойств продуктов синтеза. В связи с этим представляется весьма перспективным использование гранулирования железоалюминиевых термитных смесей для улучшения технологии применения алюминотермического процесса и характеристик получаемого материала.

Горение железоалюминиевой термитной смеси используется не только для получения железа, но и композиционных материалов на его основе, например композита Бе-ТлС, который обладает высокой износостойкостью. Однако в известных способах получения композита Бе-ТлС не применяется гранулирование исходной смеси и проведение металлотермического процесса при одновременном протекании реакций между алюминием и оксидом железа и между титаном и углеродом, что может существенно повлиять как на характер протекания металлотермического процесса, так и на свойства получаемого композиционного материала.

Наконец, представляет несомненный интерес использования современных методов анализа материалов (РЭМ, ЛРСА, РФА) для исследования продуктов горения как традиционных, так и новых железоалюминиевых термитных смесей.

Диссертационная работа посвящена улучшению процессов алюминотермии в результате применения разработанной технологии сжигания термитной смеси, а также расширения области алюминотермии и применения ее для получения композитов.

Цель работы

Целью настоящей работы является экспериментально-теоретическое установление закономерностей горения железоалюминиевой термитной смеси и влияния гранулирования смеси на эти закономерности, разработка нового способа сжигания термитной смеси для получения железа и его композита с карбидом титана.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:

1. Выполнение термодинамических расчетов горения железоалюминиевых термитных смесей Ре2Оз+2А1 и ЗРеО+2А1, а также смесей Ре203+2А1+хгП+хС и ЗРеО+2А1+хИ+хС для получения композита с целью определения температуры горения и объяснения природы возникновения газовой фазы.

2. Выполнение термодинамических расчетов по оценке влияния флюса 1Чосо1ок и нитрата целлюлозы на процесс горения железоалюминиевых термитных смесей Ре20з+2А1 и ЗРеО+2А1.

3. Разработка способа сжигания гранулированных термитных смесей для получения железа и его композита с карбидом титана и установки для реализации этого способа.

4. Разработка рецептур гранулированных смесей для получения железа и его композита с карбидом титана.

5. Исследование состава, структуры и свойств получаемых материалов.

Структура диссертации

Материал диссертации изложен в 7 главах.

В первой главе приведен обзор научной литературы, посвященный термитной реакции и проблемам получения композитов на основе железа.

Во второй главе определены методы исследования.

В третьей главе выполнены расчеты, необходимые для определения рецептуры термитной смеси. Определена адиабатическая температура реакции, калорийность термитной смеси, количество вводимого в шихту железного наполнителя в зависимости от соотношения оксидов железа II и III в окалине. Оценено влияние флюса Мосо1ок и пироксилина на температуру горения термитной смеси. На основании результатов расчетов сформулирована основная причина выбросов во время реакции.

Четвертая глава посвящена разработке способа сжигания термитной смеси, приведено сравнение параметров горения смесей на основе оксидов железа РеО и Ре2Оз, гранулированных и негранулированных смесей. Предложена модель установки для сжигания гранулированных термитных смесей.

Пятая глава посвящена разработке рецептур термитных смесей, предназначенных для получения железа. Исследовано влияние связующих, флюса КосоЬк и углерода на процесс горения и качество получаемого металла.

Шестая глава посвящена разработке рецептур смесей, предназначенных для получения композита общего состава Ре-А1-Т1С-А1203. Рассмотрены два способа гранулирования, исследован процесс горения и конечные продукты.

В седьмой главе приведено исследование структуры, химического состава и свойств полученных образцов железа и композитов.

В заключении сделаны общие выводы по выполненной работе.

Основные положения, выносимые на защиту

1. К основным причинам выбросов исходных веществ и продуктов термитной реакции можно отнести испарение железа при температуре горения. Снижению количества выбросов вплоть до их полного устранения способствует разбавление исходной смеси добавками, снижающими калорийность смеси, в том числе продуктом реакции, а также увеличение газопроницаемости смеси путем ее гранулирования.

2. Разработанный способ сжигания гранулированных термитных смесей с поджиганием снизу позволяет существенно снизить выбросы во время горения и увеличить выход конечного продукта.

3. Разработанная установка для сжигания гранулированных термитных смесей с поджиганием снизу и рецептуры гранулированных на основе пироксилина термитных смесей с добавлением флюса №)со1ок могут применяться для получения железа и композиционных материалов на его основе с достижением наилучшего фазоразделения при одновременном снижении выбросов во врет горения.

4. Предложенные способы гранулирования и рецептуры позволяют получать композиционные материалы общего состава Ре-АШС-АЬОз с различной структурой и содержанием компонентов в режиме СВС.

Благодарности

Автор выражает благодарность научному руководителю доктору технических наук Самборуку А.Р., а также заведующему кафедрой металловедения, порошковой металлургии, наноматериалов Самарского государственного технического университета доктору физико-математических наук профессору Амосову А.П. за всяческое содействие и неоценимую помощь при проведении исследований в рамках настоящей работы.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

7.2.3 Выводы по результатам исследования стали

Идентичность продуктов, полученных при сжигании порошковых и гранулированных на основе нитрата целлюлозы смесей состава Ре203+2А1, позволяет говорить о том, что прием гранулирования, может быть применен для улучшения процесса горения, то есть снижению количества выбросов продуктов и улучшению фазоразделения. В целях улучшения фазоразделения в смесь также может быть добавлен флюс Ыосо1ок, который также не оказывает влияния на состав и структуру продуктов.

7.3 Исследования композитов

7.3.1 Исследование композита, полученного при сжигании негранулированной смеси Ре2Оз+2А1+хТ1+хС

Микроструктура композита, полученного при сжигании порошковой термитной смеси с добавлением стехиометрической смеси титана и углерода в количестве 10% от общей массы смеси, приведена на рисунке 7.4.

Рентгенофазовый анализ показал наличие в образце фаз Ре3А1 и ТлС, фаза РезА1 - основная. На основании этого можно сделать вывод, что твердые включения - это карбид титана, а полученный образец - слиток композита РезАЬНС.

Средний элементный анализ полученного композита приведен в таблице 7.2.

1. Малкин Б.В., Воробьев A.A. Термитная сварка. М.: Издательство коммунального хозяйства РСФСР, 1963. 105 с.

2. Viall Е. Gas torch and thermit welding. McGraw-Hill book company, Inc. New York, 1921.442 p.

3. Андрусев M.M., Андрусева E.M. Выдающиеся русские физикохимики XIX в. Бекетов H.H. и Меншуткин H.A. М.: Просвещение, 1977. 123 с.

4. Лякишев Н.П. Алюминотермия. М.: Металлургия, 1978. 424 с.

5. Плинер Ю.Л., Игнатенко Г.Ф. Восстановление окислов металлов алюминием. М.: Металлургия, 1967. 248 с.

6. Металлотермия. Сборник трудов Ключевского завода ферросплавов. Выпуск первый. Отв. Редактор Плинер Ю.Л. М.: Издательство «Металлургия», 1965. 151 с.

7. Металлотермия. Сборник трудов Ключевского завода ферросплавов. Выпуск третий. Отв. Редактор Плинер Ю.Л. М.: Издательство «Металлургия», 1967. — 168 с.

8. Металлотермия. Сборник трудов Ключевского завода ферросплавов. Выпуск четвертый. Отв. Редактор Плинер Ю.Л. М.: Издательство «Металлургия», 1969. 155 с.

9. Мержанов А.Г., Боровинская И.П., Шкиро В.М. Явление волновой локализации автотормозящихся твердофазных реакций: Открытия СССР / А.Г. Мержанов, И.П. Боровинская, В.М. Шкиро // Бюл. Изобр. 1984. -№32. - С. 3.

10. Ю.Мержанов А.Г., Боровинская И.П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений. Доклады АН СССР 1972. Том 204, № 2. С.366-369.

11. A.c. №255221 СССРю Способ синтеза тугоплавких неорганических соединений / А.Г. Мержанов, В.М. Шкиро, И.П. Боровинская (СССР),

12. Новиков Н.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Термодинамический анализ реакций самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / Процессы горения в химической технологии и металлургии. ИСМАН. Черноголовка. - 1975. - С. 174-188.

13. Верятин У .Д., Маширев В.П. и др. Термодинамические свойства неорганических веществ. М.: Атомиздат, 1965. 466 с.

14. Рязанов С.А. Основы технологии производства алюмотермитных огнеупоров. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2007.178 с.

15. Кувшинова Н.Н. Технология устранения дефектов стального литья экзотермической наплавкой: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.03.06: защищена 28.12.04 / Н.Н. Кувшинова; Тольяттинский Государственный университет. — Тольятти., 2004. 17 с.

16. Gowtam D.S., Rao A.G., Mohape M., Khatkar V., Deshmukh V.P., Shah A.K. Synthesis and characterization of in-situ reinforced Fe-TiC steel FGMs. International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 2008, Vol. 17, No. 4,2008. P. 227-232.

17. Shrivatava R. Thermit (Aluminothermic) welding method for rail joints // IRFCA: The Indian railways fan club. 2004. URL: http://www.irfca.org/docs/thermit-welding.html (дата обращения 05.12.2010).

18. Thermite welding // Weld Procedures.com. 2004. URL: http://www.weldprocedures.com/thermite.html (дата обращения 05.12.2010).

19. Joseph W. Richards. Metallurgical calculations. McGraw-Hill book company, Inc. New York, 1918. 675 p.

20. Pyrotechnic chemistry. Pyrotechnic reference series №4. Journal of pyrotechnics, 2004.

21. Todorovic M., Trtanj M., Maksimovic Z. Influence of Titanium Carbide on Properties of Aluminothermic Mixture. Materials Science Forum Vols. 282283. Trans Tech Publications, Switzerland, 1998. P. 343-348.

22. Дубровин A.C. Металлотермические процессы в черной металлургии / Процессы горения в химической технологии и металлургии. ИСМАН. -Черноголовка. 1975. - С. 29-42.

23. Coffey В., Schropp D.R. Ж, Kwiatkowski К.С. Solid-state thermite composition based heating device. Патент США №US2010/0252022A1.

24. Дубровин A.C., Кузнецов B.JI., Езиков В.И., Чирков Н.А., Русаков JI.H. Влияние солевых добавок на скорость алюминотермических процессов. Изв. АН СССР. Металлы, 1968, №5.

25. Плинер Ю.Л., Игнатенко Г.Ф. О выборе технологической схемы алюминотермического процесса // Металлотермия. Сборник трудов Ключевского завода ферросплавов. Выпуск первый. М.: Издательство «Металлургия», 1965. С. 14-23.

26. Рубинштейн Е.А., Конев А.Ф., Лаппо С.И., Кнышев Э.А. Внепечной металлотермический переплав // Металлотермия. Сборник трудов Ключевского завода ферросплавов. Выпуск первый. М.: Издательство «Металлургия», 1965. С. 89-94.

27. Юхвид В.И. Процессы горения и фазоразделения в СВС-металлургии. Препринт. Черноголовка, 1989. 22 с.

28. Юхвид В.И. Жидкофазные СВС-процессы и литые материалы.

29. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: теория ипрактика. Черноголовка: издательство «Территория», 2001. С. 252-275.173

30. Материалы конференции. Новосибирск: Издательство «Наука» -Сибирское отделение, 1971. С.32-28.

31. Перминов В.П. Магниетермическое получение металлов и сплавов // Металлургические процессы в химии и металлургии. Материалы конференции. Новосибирск: Издательство «Наука» Сибирское отделение, 1971. С.111-115.

32. Игнатенко Г.Ф. Ключевскому заводу ферросплавов 25 лет // Металлотермия. Сборник трудов Ключевского завода ферросплавов. Выпуск третий. М.: Издательство «Металлургия», 1967. С. 5-8.

33. Шидловский A.A. Основы пиротехники. М.: Машиностроение, 1973. 320 с.

34. Демидов А.И. Введение в пиротехнику (пиротехнические составы). М.: Государственное военное издательство наркомата обороны союза ССР, 1939. 100 с.

35. Чувурин A.B. Занимательная пиротехника: Опасное знакомство. В 2 Ч. Ч. 1.Х.: Основа, 2003. 360 с.

36. Аржевитов С.Ю. Оценка и снижение взрывоопасности металлотермических систем: Автореф. канд. тех. наук. М.: 2009. 24 с.

37. Абачараев М.М., Абачараев И.М. Металлотермия эффективный источник возобновляемой тепловой энергии. Fizika-2007. CILD XIII №12. С.347.

38. Абачараев И.М., Абачараев М.М. Энергетический кризис можно избежать. Fizika-2005. №111. С.423-424.

39. Металлотермическое топливо нетрадиционное тепло // Современное машиностроение. URL: http://sovmash.com/node/67 (дата обращения 10.01.2011).

40. Corrías G., Licheri R., Orru R., Cao G. Self-Propagating high-temperature synthesis reactions for ISRU and ISFR applications // XI International Symposium of self-propagating high-temperature synthesis. Book of abstracts. Greece, 201 l.P. 239.

41. Feasibility of thermite sparking with impact of rusted steel onto aluminum coated steel. Final Report. Colorado School of Mines. Colorado, 2002. 65 p.

42. Todorovic M., Tranj M., Maksimovic Z. Influence of titanium carbide on properties of aluminometric mixture / Advanced materials and processes. Trans Tech Publications, Switzerland, 1998. P.343-348.

43. Технология пайки Nocolok flux. The Nocolok flux brazing process. Solvay Fluor and Derívate GmbH, Hannover. 15 p.

44. Пайка в открытом пламени с Nocolok flux. Solvay Fluor and Derívate GmbH, Hannover. 20 p.

45. Lauson D.C., Swiderski H-W. Myths about aluminium brazing with non-corrosive fluxes. NOCOLOK flux brazing technology. Solvay Fluor and Derívate GmbH, Hannover. 19 p.

46. Danielik V. Phase equilibria in the system KF-AIF3-AI2O3 / Chemial Papers 59 (2), 2005, p. 81-84.

47. Garcia J., Massoulier C., Faille Ph. Brazeability of Aluminum Alloys Containing Magnesium by CAB Process Using Cesium Flux / Society of Automotive Engineers, 2001.

48. Амосов А.П., Муратов B.C., Формирование спаев при пайке алюминиевых сплавов с некоррозийными флюсами // Известия высших учебных заведений. М: Машиностроение, 2000, С. 55-61.

49. Амосов А.П., Муратов B.C. Тенденции развития производства алюминиевых автомобильных теплообменников в России // Известия ВУЗов. Цветная металлургия, 2001. С. 51-54.

50. Луц А.Р., Макаренко А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез алюминиевых сплавов. Самара: Издательство Машиностроение, 2008. 175 с.

51. Луц А.Р. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез модифицирующих лигатур и композиционных сплавов в расплаве алюминия с применением флюсов: Автореф. канд. тех. наук. Самара, 2006. 24 с.

52. Gupta С.К. Chemical metallurgy. Principles and practice. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, 2003. 811 p.

53. Вилесов Н.Г., Скрипко В.Я., Ломазов В.Л., Ткаченко И.М. Процессы гранулирования в промышленности. М.: «Техшка», 1976. 192 с.

54. Litster J., Ennis В. The science and engineering of granulation processes. Dordecht: Kluwer Academic Publishers, 2004. 253 p.

55. Окунев А.Б., Майдан Д.В. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез порошковых и композиционных материалов с использованием азидной и фильтрационной технологий. М: Машиностроение-1, 2007. 169 с.

56. Самборук А.А., Кузнец Е.А., Макаренко А.Г., Самборук А.Р. Технологияполучения карбида титана из гранулированной шихты методом СВС //177

57. Вестник Самарского государственного технического университета. Самара, Самарский государственный технический университет, 2008. С. 124-129.

58. Самборук A.A., Амосов А.П., Самборук А.Р., Особенности свойств технологии синтеза карбида титана в режиме спутной фильтрации из гранулированной шихты. В сб. тезисов докладов XIV симпозиума по горению и взрыву, Черноголовка, 2008.

59. Михайлов Ю.М., Алешин В.В., Леонова В.Н. Низкотемпературное горение энергетических материалов в наполненных полимерных системах // Физика горения и взрыва, 2007, т.43, №3. С.98-102.

60. Андреев К.К. Термическое разложение и горение взрывчатых веществ. М.: Наука, 1966. 340 с.

61. Рубинштейн Е.А., Киселев В.М., Субботин Н.И., Конев А.Ф., Кнышев Э.А. Реализация отходов алюминотермического производства // Металлотермия. Сборник трудов Ключевского завода ферросплавов. Выпуск первый. М.: Издательство «Металлургия», 1965. С. 95-101.

62. Reilly J.J., Wiswall R.H. Iron titanium hydride: its formation, properties and application. Division of Fuel Chemistry American Chemical Society. Chicago, 1973. P. 53-77.

63. Sumiyama К., Yasuda H., Nakarnura Y. Magnetic properties of amorphous Fe-Ti alloys produced by facing target type sputtering. Journal de physique, Colloque C8, Supplbment au no 12, Tome 49, decembre 1988. P. 1275-1276.

64. Кипарисов C.C., Левинский Ю.В., Петров А.П. Карбид титана: получение, свойства, применение. М.: Металлургия, 1987. 216 с.

65. Пломодьяло P.JI. Получение износостойкой порошковой карбидостали на основе быстрорежущей стали и карбида титана методом горячей штамповки: Автореф. дис. канд. техн. наук. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2008.24 с.

66. Свистун Л.И. Теоретические и технологические основы горячей штамповки порошковых карбидосталей конструкционного назначения: Автореф. дис. докт. техн. наук. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010. 36 с.

67. Павлыго Т.М., Пломодьяло Л.Г., Пломодьяло Р.Л., Свистун Л.И. Размол порошковых компонентов карбидостали и их смеси в аттриторе // Порошковая металлургия. 2004. - №5/6. С.5-11.

68. Свистун Л.И. Карбидостали конструкционного назначения: изготовления, свойства, применение (Обзор) // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2009 - №3. С. 41-50.

69. Свистун Л.И., Павлыго Т.М., Дмитриенко Д.В. Технология горячей штамповки порошков карбидосталей типа легирующая сталь карбид // Технология металлов. - 2009. - №6. С.30-36.

70. Parashivamurthy К. I., Sampathkumaran P., Seetharamu S. In-situ TiC precipitation in molten Fe-C and their characterization. Crystal Research and Crystal Technology. 43, №6. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co, 2008. P.674-678.

71. Licheri R., Orru R., Cao G., Crippa A., Scholz R. Self-propagating combustion synthesis and plasma spraying deposition of TiC-Fe powders.

72. Ceramics International, 29. Elsevier Science Ltd and Techna S.r.l., 2003. P. 519-526.

73. Matsuura K., Yu J., Ziemnicka M., Ohno M., Kata D., Lis J. Synthesis of titanium-based carbides and bonding steel // XI International Symposium of self-propagating high-temperature synthesis. Book of abstracts. Greece, 2011. P. 59-60.

74. Feng Y., Yang Y., Shen В., Guo L. In situ synthesis of TiC/Fe composites by reaction casting. Materials and Design 26. Elsevier B.V., 2005. P. 37-40.

75. Fengjun C., Yisan W. Microstructure of Fe-TiC surface composite produced by cast-sintering. Materials Letters 61. Elsevier B.V., 2007. P. 1517-1521.

76. Jing W., Yisan W. In-situ production of Fe-TiC composite. Materials Letters 61. Elsevier B.V., 2007. P. 4393-4395.

77. Brown I.W.M., Owers W.R. Fabrication, microstructure and properties of Fe-TiC ceramic-metal composites. Current Applied Physics 4. Elsevier B.V., 2004. P. 171-174.

78. Persson P., Jarfors A., Savage S. Self-propagating high-temperature synthesis and liquid-phase sintering of TiC/Fe composites. Journal of Materials Processing Technology 127. Elsevier B.V., 2002. P. 131-139.

79. Крымский М.Д., Дядько Е.Г., Ляценко А.Б. Магнитно-абразивное полирование инструментальных сталей / Разработка, производство и применение инструментальных материалов. Киев: ИПМ АН УССР, 1982 г.-С. 129.

80. Крымский М.Д., Дядько Е.Г., Мучник С.В., Кочура Ю.С. Магнитно-абразивный материал с корундом и карбидом титана / Порошковая металлургия. 1984. -№11.- С.45-49.

81. Дядько Е.Г., Крымский М.Д., Турыжникова Р.А. Ферромагнитные абразивные порошки на основе карбида титана / Состояние и перспективы развития технологии упрочняющей обработки режущего инструмента: Тезисы докладов. Куйбашев, 1988. - С.50-51.

82. Амосов А.П., Макаренко А.Г., Окунев А.Б. Исследование абразивных свойств композиционных порошков марки СВС-ФГ // Высокие технологии в машиностроении: материалы международной научно-технической конференции. Самара, 2004. - С.142-143.

83. Wang J., Xing J., Cao L., Su W., Gao Y. Dry sliding wear behavior of FesAl alloys prepared by mechanical alloying and plasma activated sintering // Wear 268 (2009). Elsevier, 2009. P.473-480.

84. Yu X.Q., Fan M., Sun Y.S. The erosion-corrosion behavior of some Fe3Al-based alloys at high temperatures // Wear 253 (2002). Elsevier, 2002. P.604-609.

85. Han G., Cho W.D. The corrosion behavior of Fe3Al in gas mixtures of oxygen and chlorine at 700°C // Materials Science and Engineering A 419 (2006). Elsevier, 2006. P.76-85.

86. Itoi Т., Mineta S., Kimura H., Yoshimi K., Hirohashi M. Fabrication and wear properties of Fe3Al-based composites // Intermetallics 18 (2010). Elsevier, 2010. P.2169-2177.

87. Li J., Yin Y., Ma H. Preparation and properties of Fe3Al-based friction materials // Tribology International 38 (2005). Elsevier, 2005. P.159-163.

88. Huang E.D., Froyen L. Recovery, recrystallization and grain growth in Fe3Al-based alloys // Intermetallics 10 (2002). Elsevier, 2002. P. 473-484.

89. Brzqkalik К., E. Fr^ckowiak J.E. A Mossbauer and structural study of disordered alloys Fe3xTixAI (0 < x < 1). Nukleonika 2003; 48(Supplement 1). P. 13-16.

90. Fujil H., Takahashi K. Development of high-performance Ti-Fe-Al alloy series. Nippon steel technical report No.85 January 2002. P. 113-117.

91. Kostov A., Friedrich В., Zivkovic D. Thermodynamic calculations in alloys Ti-Al, Ti-Fe, Al-Fe and Ti-Al-Fe. Journal of Mining and Metallurgy 44 B. 2008. P. 49-61.

92. Яшин В.А., Качин A.P., Юхвид В.И. Влияние вида и дисперсности восстановителя на технологические характеристики процесса СВС-наплавки. Препринт. Черноголовка, 1990. 17 с.

93. Муравлев А.С., Луц А.Р. Получение композиционного сплава Al-TiC методом СВС // Фундаментальные исследования. 2009. - № 1 - С. 39-39.

94. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник в Зт.: Т.2 / Под общей редакцией Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1997.-1024 с.

95. Реми Г. Курс неорганической химии. Т. 2. М.: Мир, 1974. — 775 с.

96. Добровольский И.П., Старикова Н. В., Волкова М.В., Рымарев П. Н. Перспективные технологии переработки металлургической окалины // Вестник Челябинского государственного университета. 2007. - N 6. - С. С. 137-140.

97. Азаренков Н.А., Литовченко С.В., Неклюдов И.М., Стоев П.И. Коррозия и защита металлов. Часть 1. Химическая коррозия металлов. Учебное пособие. Харьков: ХНУ, 2007. - 187 с.

98. Малахов А.И., Тютина К.М., Цупак Т.Е. Коррозия и основыгальваностегии. М.: Химия, 1987. - 207 с.182

99. Воробьева Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Изд. 2-е пер. и доп. М, «Химия», 1975. -816 с.

100. Томигана Д., Вакимото К., Мори Т., Мураками М., Йошимура Т. Производство катанки с высокой способностью к удалению окалины // Метизы, №2(18), 2008.-М.: «Росметиз», 2008. С.32-42.

101. Химическая энциклопедия: в 5 т. Под ред. И.Л. Кнунянца. Т. 1. М.: Советская энциклопедия, 1988. - 625 с.

102. Casper J.K. Minerals: Gifts from the Earth. New York: Chelsea House, 2007.-194 p.

103. Oxlade C. Chemicals in action: Metals. Portsmouth: Heinemann Library, 2007.-48 p.

104. Липатников B.H., Гусев А.И. Эффекты упорядочения на структуре и теплоемкости нестихеометрического карбида титана // Письма в ЖЭТФ, том 69, вып. 9,1999. С. 631-637.

105. Борисоглебский Ю.В., Галевский Г.В., Кулагин Н.М., Минцис М.Я., Сирзутдинов Г.А. Металлургия Алюминия. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1999. 438 с.

106. Fan R.-H., Lu H.-L., Sun K.-N., Wang K.-X., Yi X.-B. Kinetics of thermite reaction in Al-Fe203 system // Thermochimica Acta 440, 2006. P.129-131.

107. Matsushima Т., Ito Т., Ono K. Study of the reaction between aluminum and aluminum trifluoride // The 149 report of the Research Institute of Mineral Dressing and Metallurgy, 1964. P. 195-208.

108. Törten G.E., Scott MacKenzie D. Handbook of aluminum. Volume 2. Alloy production and materials manufacturing. New York: Marcel Dekker inc, 2005. 724 p.

109. Яценко В.В., Амосов А.П., Самборук А.Р. Термодинамические исследования горения железоалюминиевого термита // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. физ.-мат. науки, №2,2011. С.121-126.

110. Гордополова И.С., Ширяев A.A., Юхвид В.И. Влияние давления на состав и конденсированных и газообразных продуктов горения в системах окисел металла алюминий (Препринт). Черноголовка, 1989. 19 с.

111. Санин В.Н. Влияние массовых сил на автоволновые процессы и создание центробежных СВС-технологий: Автореф. дис. доктора техн. наук. Черноголовка, 2007. 38 с.

112. Amosov А.Р., Makarenko A.G., Samboruk A.R., Seplyarskii В.S.,

113. Samboruk A.A., Gerasimov I.O., Orlov A.V., Yatsenko V.V., Effect of batchpelletizing on a course of SHS reactions: an overwiew. International Journal of184

114. Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 2010, Vol. 19, No. 1, 2010. P. 70-77.

115. Яценко B.B., Самобрук A.P., Амосов А.П. Получение металла при сжигании гранулированной термитной смеси // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 12, №4. Самара, 2010. -С. 298-305.

116. Яценко В.В., Кожухов Н.М. Установка для сжигания гранулированной термитной шихты // Наука. Технологии. Инновации. Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-ми частях. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. Часть 2. С. 262-264.

117. Амосов А.П., Кузнец Е.А, Самборук А.Р., Яценко В.В. Установка для сжигания газопроницаемых гранулированных термитных шихт // Патент России №108730, 2011. Бюл. 27.