Исследование влияния теплофизических условий синтеза на процессы структурообразования в гетерогенной порошковой смеси титан - алюминий тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

Василенко Сергей Николаевич

Исследование влияния теплофизических условий синтеза на процессы структурообразования в гетерогенной порошковой смеси

титан - алюминий

01.04.01 - Приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Барнаул - 2004

Работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им.

И И. Полз\нова

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук Филимонов Валерий Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Плотников Владимир Александрович, доктор технических наук, профессор Белов Виктор Матвеевич

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет)

Защита состоится " 18 " февраля 2004г. в 15°° ч. на заседании диссертационного совета Д 212.005.03, при Алтайском государственном университете, по адресу: 656049, г.Барнаул, прЛенина 61

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета

Автореферат разослан " 6 " января 2004г.

Ученый секретарь ^^^

диссертационного совета С^г^'С..-

Рудер Д.Д.

2004-4 27462

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Современный уровень технологического и промышленного развития

интенсивности эксплуатационных режимов машин и оборудования, предполагает ускорение темпов расширения производства композиционных материалов и изделий, в которых обеспечение оптимальных эффективных свойств достигается наличием в структуре фаз с взаимодополняющими комплексами физико-механических и иных параметров. Основным набором требований предъявляемых к изделиям являются высокая жаропрочность, стойкость к деструктивным воздействиям: к износу, коррозии, окислению, действию агрессивных сред. Процессом, обладающим значительным технологическим потенциалом в отношении получения материалов с требуемыми свойствами, является самораспространяющийся

высокотемпературный синтез (СВС). Основные преимущества СВС по сравнению с технологическими процессами традиционной порошковой металлургии - простота и надежность используемого оборудования, низкие энергозатраты, чистота продуктов, скорость синтеза - делают его одной из перспективных технологий.

Важнейшей задачей, стоящей перед исследователями физических механизмов СВС, является получение продуктов синтеза требуемого состава и свойств. При этом имеющиеся на сегодня способы и средства достижения указанной цели заключаются преимущественно в изменении внутренних параметров шихты (соотношение компонентов смеси, размеров частиц, использовании инертных добавок и т.п.) при реализации синтеза в режиме послойного горения.

В последнее время многими исследователями подчеркивалось, что СВС в режиме теплового взрыва во многих отношениях перспективнее режима послойного горения, т.к. в этом случае реализуется равномерное распределение легирующих компонентов в объеме конечного продукта, обеспечивается большая полнота выгорания, и что наиболее важно, появляется возможность управления тепловой активностью шихты посредством изменения внешних условий протекания процесса (условия теплоотвода, величина подводимой мощности теплового источника). В то же время, влияние теплофизических условий проведения синтеза в режиме теплового взрыва на фазовый состав и свойства конечного продукта мало изучено. В частности, практически отсутствуют исследования по экспериментальному изучению критических условий теплового взрыва в гетерогенных порошковых системах. Этот вопрос является весьма актуальным, т.к. дает возможность разграничения режимов изотермического жидкофазного спекания, в течение которого процесс хорошо контролируется, и теплового взрыва. Практически не изучен вопрос о влиянии скорости остывания в период вторичного структурообразования на возможность установления равновесных фазовых структур. Последнее представляет большой интерес с точки зрения реализации

машиностроения, характеризующийся

качественным

повышением

глубиной превращения и фазовым составом конечного продукта. Работы по исследованию процессов вторичного структурообразования в режиме теплового взрыва при изменении внешних теплофизических условий практически отсутствуют. Следовательно, экспериментальное изучение критических условий теплового взрыва в гетерогенных порошковых средах и анализ процессов вторичного структурообразования при разных режимах остывания смеси может представлять как научный, так и практический интерес с точки зрения новых возможностей получения продуктов синтеза требуемого состава и свойств, управления процессом синтеза. Выбор объекта исследования обусловлен с одной стороны высокими эксплуатационными свойствами интерметаллидов на основе титан — алюминий, с другой - исследованию теплового взрыва в указанной системе посвящено мало работ. Исходя из выше изложенного:

Цель работы заключалась в исследовании влияния теплофизических условий синтеза на процессы структурообразования в гетерогенной порошковой смеси ТС - М в режиме теплового взрыва с использованием экспериментального комплекса, основой которого является СВС реактор.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

проектирование и изготовление СВС реактора, реализующего способ управляемого подвода тепла электрическим нагревом боковых стенок реактора для воздействия на теплофизические параметры в ходе реакции, определение эффективного коэффициента теплоотдачи реактора;

экспериментальное определение критических условий теплового взрыва в бинарной системе ТС - А1, для разделения режимов жидкофазного спекания и теплового взрыва;

сопоставление экспериментальной диаграммы зависимости критического , коэффициента теплоотдачи от температуры стенки реактора с теоретической моделью теплового взрыва для линейного закона торможения и для случая торможения слоем продукта при реакционной диффузии, для установления кинетики синтеза на этапе предварительного разогрева;

изучение взаимосвязи между температурой стенки реактора, глубиной превращения исходных компонентов, фазовым составом, микроструктурой продукта синтеза;

Научная новизна работы:

1. Разработан экспериментальный комплекс для исследования процессов структурообразования при синтезе в порошковых гетерогенных системах, который предусматривает возможность изменения внешних теплофизических условий; эффективного коэффициента теплоотдачи реактора, температуры стенки реактора, скорости остывания реагирующей шихты в окружающую среду.

2. Разработана экспериментальная методика определения эффективного коэффициента теплоотдачи стенок реактора в условиях проведения эксперимента с использованием компьютерной обработки кривых остывания инерта, находящегося в полости реактора.

3. Разработаны теоретические принципы управления реакциями СВ-синтеза

путем теплового воздействия на ход реакции. Получены выражения, дающие возможность сопоставления теоретических и экспериментальных зависимостей критического значения эффективного коэффициента теплоотдачи от температуры стенок реактора для кинетического и диффузионного режимов взаимодействия компонентов. 4. С использованием экспериментального комплекса получена зависимость между критическим коэффициентом теплоотдачи и температурой стенки реактора. Полученная зависимость удовлетворительно согласуется с теоретической моделью, описывающей линейный закон торможения.

Практическая ценность работы состоит в теоретическом и экспериментальном определении критических условий теплового взрыва дающих возможность реализации СВ-синтеза в двух режимах: изотермического жидкофазного спекания, в течение которого процесс хорошо контролируется и образуется однофазный продукт с управляемой глубиной превращения, и теплового взрыва. Установлено, что в режиме теплового взрыва изменение скорости подвода тепла, приводит к изменению механизма формирования микроструктуры продукта. Это дает возможность проведения процесса синтеза с получением продукта требуемого состава и свойств, что является важной задачей прикладного материаловедения. Практическую ценность представляет собой методика определения эффективного коэффициента теплоотдачи стенки реактора с использованием компьютерной обработки данных кривых остывания в условиях эксперимента. Практический интерес представляет также комплексная экспериментальная методика исследования разогрева и остывания гетерогенной порошковой смеси ТьА1, основой которой является СВС реактор с варьируемым коэффициентом теплоотдачи. Основные защищаемые положения:

1. Методика экспериментального определения эффективного коэффициента теплоотдачи реактора в условиях проведения синтеза.

2. Методика определения зависимости критического коэффициента теплоотдачи от температуры стенки реактора.

3. Соответствие экспериментальной зависимости критического коэффициента теплоотдачи от температуры стенки реактора, которое описывается классической теорией теплового взрыва.

4. Механизм вторичного структурообразования, зависящий от скорости остывания гетерогенной порошковой смеси Т - А1.

Публикации: Основные результаты диссертации опубликованы в 5 работах и приведены в списке.

Апробация работы: Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на объединенном физическом семинаре АлтГТУ, а также на следующих конференциях: Международная конференция «СВС 2000. Проблемы промышленных технологий» — г. Барнаул, 2000г.; IV научно-технической конференции студентов и аспирантов, г.Рубцовск, 2002г.

Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации 104 страницы текста, содержит 46 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 114 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражены направления и цель исследований, обоснованы научная новизна' и практическая значимость результатов, дана краткая характеристика работы.

Глава I. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез как способ получения интерметаллических соединений.

В главе рассмотрены особенности СВ-синтеза как физико-химического процесса, опыты и результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов горения в конденсированных средах, как во фронтальном режиме, так и в режиме теплового взрыва. Проведена схематическая систематизация механизмов образования интерметаллических соединений по характеру физического взаимодействия.

Приведенный обзор литературы позволяет сделать вывод, что вопрос о влиянии прогревающего источника мощности и внешней теплофизической обстановки на динамику синтеза и структуру конечного продукта в режиме теплового взрыва изучен весьма мало. Было высказано предположение, что отключение источника разогрева по окончанию процесса первичного структурообразования может существенным образом повлиять на процесс вторичного структурообразования, так как скорость остывания непосредственно влияет на возможность установления равновесия между синтезируемыми фазами. В конце главы сформулированы цели и задачи настоящей работы.

Глава II. Расчет критических условий теплового взрыва в гетерогенных системах при изменении мощности поджигающего источника.

Глава посвящена определению критических условий теплового взрыва гетерогенной порошковой смеси, в предположении, что механизм первичного структурообразования определяется реакционной диффузией, либо нулевым порядком реакции. Целью теоретического анализа являлось получение зависимости критического коэффициента теплоотдачи системы от температуры стенок реактора для указанных механизмов синтеза.

Для случая линейного закона торможения (нулевой порядок реакции) уравнение теплового баланса для реагирующей шихты будет иметь вид:

где с - удельная теплоемкость единицы объема шихты, Т - температура шихты, Т0 - температура стенки, й0 - предэкспонент, гь - размер частицы тугоплавкого компонента, - плотность шихты, - тепловой эффект реакции, — энергия активации образования интерметаллида, а - коэффициент теплоотдачи,

,*> - площадь поверхности теплоотдачи, Г - объем. В этом слхчае критическое условие теплового взрыва определяется критерием Семенова, и имеет вид:

S., =•

aSRI /■„ -Я

= е

(2)

ГОрй„Е

Параметр 8СГ представляет собой отношение характерного времени тепловыделения ко времени теплоотвода. Далее анализировался альтернативный механизм фазообразования при наличии диффузии атомов алюминия в решетку титана с учетом образования слоя интерметаллидного соединения.

При записи основных уравнений использовались следующие упрощающие предположения:

1 Частицы легкоплавкого компонента являются сферическими,

2 Частицы тугоплавкого компонента в исходной шихте значительно превосходят по размерам частицы легкоплавкого,

3 Основным механизмом образования продукта за индукционный период является реакционная диффузия,

4 Поверхность частицы хорошо смачивается расплавом,

5 Скоростью тепловыделения в твердой фазе пренебрегаем,

6 При прогреве внешним источником мощности распределение температуры по объему реагирующей шихты является однородным,

С учетом упрощающих предположений система уравнений теплового баланса и диффузии легкоплавкого компонента будет выглядеть следующим образом:

где - скорость диффузии атомов алюминия в решетку титана, 0 — тепловой Л

эффект образования фазы на единицу массы алюминия, с - концентрация алюминия в фазе.

^ = 4*0,/%* -г;* 1 (4)

<Л V ' дг дг )

После приведения системы (3) к безразмерному виду показывается, что в

систему входит единственный параметр - который определяется

отношением характерного времени диффузии ко времени теплоотвода. Тогда критическое условие примет вид:

»

д.. = ■

D,cV

■■ const

(5)

Из условий (2), (5) была получена зависимость критического коэффициента теплоотдачи для кинетического и диффузионного режимов воспламенения.

«,= ¿,^1, (6) /

где А/, — коэффициенты для кинетического и диффузионного режима воспламенения.

На рис. 1 представлена зависимость критического коэффициента теплоотдачи от температуры стенки реактора, рассчитанная по формулам (6).

893 900 З'С 920 930 МО 950 960 970 960 990 Т. К

Рис.1. Зависимость критического коэффициента теплоотдачи от температуры стенки рассчитанная по формулам (6). kt = 10 12 ВтК/м2 (сплошнаякривая), kj =10 6 ВтК/м2 (пунктир). 1- Е = 20кКал/моль, 2 - 22.5кКал/моль, 3-25кКал/моль.

Из рисунка следует, что критический коэффициент теплоотдачи весьма чувствителен к изменению энергии активации. При относительно высоких значениях энергии активации (кривая 3) критический коэффициент теплоотдачи практически не зависит от температуры стенки как для диффузионного (пунктирная кривая), так и для кинетического (сплошная кривая) режима воспламенения. При энергии активации 20 кКал/моль (кривая 1), критический коэффициент теплоотдачи значительно выше, чем в случае 3 и более чувствителен к изменению температуры стенки (в указанном диапазоне изменения коэффициента теплоотдачи).

Полученные зависимости (6) дают возможность прямого сопоставления экспериментальных данных с теоретическими.

Глава III. Экспериментальное исследование критических условий теплового взрыва при синтезе бинарной порошковой смеси Ti-AI в технологической оснастке.

В данной главе экспериментально исследованы критические условия теплового взрыва в бинарной порошковой смеси Ti - AI. Целью исследования являлось: во - первых доказательство принципиальной возможности влияния условий теплоотдачи на динамику синтеза и глубину превращения компонентов при саморазогреве системы, во — вторых определение критических условий

теплового взрыва имеющих вид зависимости критического коэффициента теплоотдачи реактора от температуры стенки, с целью разграничения режимов теплового взрыва и жидкофазного спекания.

Для решения первой задачи в качестве технологической оснастки использовался керамический цилиндр, схема которого приведена на рис.2.

Рис. 2. Схема керамической оснастки для проведения теплового взрыва в неадиабатическихусловиях. 1 - теплоизолирующие глиняные пробки, 2- слой асбеста, 3 -рабочий объем.

Исследовалась динамика процесса саморазогрева для различной толщины асбестовой прокладки (АЬ). На рис. 3 приведены термограммы саморазогрева для случаев 1ДЬ = 0 мм, 2 ДЬ = 3 мм, 3 ДЬ = 6 мм.

Рис. 3. Термограммы саморазогрева для случаев 1_ ЛИ -Омм, 2 ЛИ =3 мм, 3 ЛИ =6 мм На рис.4 приведены соответствующие дифрактограммы продукта синтеза.

Рис.4. Дифрактограмма, соответствующая случаю: £ № =Омм. 2 АН =5.ш/, ЗЛ1г =6 мм

Из вида дифрактограмм продукта синтеза следует, что глубина превращения и состав продуктов различен. В первом случае основным продуктом взаимодействия является твердый раствор на основе титана и начинает зарождаться фаза "ПА1, во втором случае основным продукт взаимодействия есть интерметаллид ТЛА1. В объеме присутствуют в малом количестве исходные компоненты и фаза, идентифицировать которую не удалось. В третьем случае увеличивается глубина превращения и уменьшается количество недогоревшего титана.

Для решения второй задачи была проведена серия предварительных экспериментов по определению эффективного коэффициента теплоотдачи для различных уровней теплоизоляции боковой стенки реактора. Для решения указанной задачи был создан реактор, схема которого приведена на рис. 5.

Рис. 5. Схема экспериментальной установки для изучения закономерностей теплового взрыва в системе 77 — A11 — стальной иичиндр с крышками, 2 - порошковая смесь, 3 - слой асдокартона, варьируемой толщины, 4 - теплоизолирующий слой, 5 -электроизолирующий слой, б - нихромовая спираль, 7 — источник переменного напряжения, 8 - стабилизатор напряжения, 9 - выключатель, 10 - термопара стенки реактора, 11 - термопара шихты, 12 - двухлучевой запоминающий осциллограф, 13 -компьютер.

Для получения термограмм разогрева использовались две хромель -алюмелиевые термопары с диаметром спая ЗООмкм, одна зачеканена в стенку реактора, другая находилась в центре полости цилиндра.

В эксперименте использовались порошки титана ПТХ, средний размер 120 мкм, алюминия АСД -1, средний размер Юмкм, пористость исходной шихты 45%. .

Для определения эффективного коэффициента теплоотдачи в качестве инертной среды использовалась глина, которая заполняла рабочий объем полости. Источником напряжения устанавливалась определенная температура стенок реактора, после чего источник отключался. По кривой остывания для расчета эффективного коэффициента теплоотдачи использовалась формула:

где 8 - площадь поверхности теплоотдачи реактора, Т - температура инерта в момент времени I, Т0 - температура окружающей среды, т — масса, с - удельная теплоемкость инерта.

Удельная теплоемкость инерта предварительно определялась калориметрическим способом. При различных условиях теплоизоляции, было получено пять значений коэффициента теплоотдачи, а. =4.1 Вт/м2К, а-> = 11.7 Вт/м2К, а3 = 15.3 Вт/м'К, а4 = 24.5 ВтЛгК, а5 = 35.2 Вт/м:К.

Для определения критических условий теплового взрыва проводилась серия экспериментов для указанных значений при этом создавались полностью идентичные условия теплоизоляции внутренних стенок реактора. Целью исследования являлось получение зависимости критического коэффициента теплоотдачи от температуры стенки реактора, при которой начинался разогрев системы до температур близких к адиабатическим.

Критерий воспламенения определялся таким образом: воспламенение считалось несостоявшимся, если происходило выравнивание температур стенки и шихты, и отсутствовал рост температуры в течение 15 мин. В случае если воспламенение не происходило, увеличивалось напряжение источника таким образом, чтобы температура стенки изменялась с шагом 10°С. Воспламенение считалось состоявшимся, если происходило резкое возрастание температуры до максимальных значений выше 1000 °С.

На рис.6 представлена термограмма теплового взрыва в околокритической области при а = 11.7 Вт/м2 К. Кривая 1 - термограмма теплового взрыва, кривая 2 - температура стенки реактора.

1" "с

0 4 в 12 16 20 2 4 28

1х 102 с

Рис.6. Термограмма теплового взрыва - кривая I, температура стенки реактора -кривая 2. Эффективный коэффициент теплоотдачи 11.7 Вт/м2К. Область а - область изменения температуры стенки до критического значения, область Ь — область повышения температуры стенки за счет тепловыделения отреакции синтеза

Из анализа термограммы следует, что при температуре стенки 730 °С тепловой взрыв не имеет место в течение 15 минут, но при увеличении температуры стенки реактора на 10 °С (область а), наблюдается резкое увеличение температуры в объеме шихты до 1170 °С, что и определяет состоявшийся тепловой взрыв. В области Ь наблюдается повышение температуры стенки реактора за счет тепловыделения от реакции синтеза. В дальнейшем имеет место остывание прореагировавшей шихты до температуры спирали (стенки).

На рис.7 представлены экспериментальные точки, определяющие температуру стенки реактора для пяти значений критического коэффициента теплоотдачи, с учетом погрешности измерения температуры.

0 ( ■ I ■ 1 - I ■ I • ......I ' I ' I i I i I ■

920 940 960 S80 1000 1020 1 040 1060 1060 1100 1120 1140 1160 Т.К

Рис.7.Экспериментальные значения критических коэффициентов теплоотдачи (отмечены точкой). Линиями отмечены теоретические зависимости критических коэффициентов теплоотдачи от температуры стенок для линейного закона торможения при различных значениях энергии активации: I- E = 30 кКал/моль, к/ =3 67 10й Вт К/м2. 2-Е = 25 кКал/моль, к, = 3 О Вт К/м2, 3 -Е = 20кКал/моль, к, = 2.5 1011 Вт К/м2. Область I - область теплового взрыва, II - область изотермического жидкофазногоспекания (дляэкспериментальныхзначений).

Для определения коэффициента к, использовалась значение а = 11.7 Вт/МК. Линиями обозначены зависимости, рассчитанные по формуле (6) для линейного закона торможения. Наилучшее совпадение теории с экспериментом наблюдается при энергии активации 25 кКал/моль, которая хорошо согласуется с результатами многочисленных исследований (Е = 25 ±5 кКал/моль), исключение составляет значение а = 4.1 Вт/м2 К. Объяснить это можно тем, что теоретическое значение температуры стенки (Т = 935°К) весьма близко к температуре плавления алюминия. В этом случае время плавления, при столь низком перегреве, может составлять несколько часов, значительно превышая контрольный интервал 20 - 30 мин. В такой ситуации очень сложно однозначно ожидать тепловой взрыв, т.к. трудно обнаружить рост температуры после окончания плавления и выделить индукционный период разогрева гетерогенной системы. Как следствие температура стенки несколько завышена.

На рис.8 представлены теоретические зависимости, рассчитанные по формуле (6) для диффузионного закона торможения.

Сопоставляя полученные зависимости с экспериментальными можно сделать вывод, что теоретические кривые менее удовлетворительно соответствуют экспериментальным значениям. Следовательно, можно сделать вывод, что наиболее вероятным механизмом взаимодействия компонентов является линейный закон торможения, с энергией активации 25 кКал/моль.

Рис.8. Экспериментальные значения критических коэффициентов теплоотдачи (отмечены точкой). Линиями отмечены теоретические зависимости критических коэффициентов теплоотдачи от температуры стенок для диффузионного закона торможения при различных значениях энергии активации: I- Е = 30кКал/моль, к = 3.3 107 Вт К/м2. 2-Е = 25 кКал/.иоль, кг1 = 2.7106 Вт К/м2, 3-Е-20 кКал/моль, кг1 = 2.3 105 Вт К/м'. Область I - область теплового взрыва, II - область изотермического жидкофазного спекания (дляэкспериментальныхзначений).

Глава IV. Исследование фазового состава и микроструктуры продукт синтеза в системе ТьЛ при отключении внешнего источника мощности.

В главе исследуются процессы теплового взрыва в порошковой смеси Т - Л1 при изменении величины мощности внешнего источника разогрева с отключением источника по достижению смеси максимальной температуры. В эксперименте использовался реактор с фиксированным коэффициентом теплоотдачи стенок а - 11.7 Вт/м2К. Проводилась серия экспериментов для различных значений мощности прогревающего источника (температуры стенки реактора). Целью исследования являлось определение взаимосвязи температуры стенки реактора, фазового состава и микроструктуры продукта. Отключение источника проводилось с целью получения монофазного продукта с возможностью управления глубиной превращения. На рис.9 представлены термограммы синтеза при различных значениях температуры стенки реактора.

Рис. 9. Термограммы синтеза при различных значениях температуры стенки реактора, 1-Т„ = 690° С, 2- 760" С,3- 776"С, 4 - 844°С, 5 - 910° С, б - 978°С. 7 - 1045"С

при отключении внешнего источникамощности вточкемаксимуматермограмм

Из вида первых двух термограмм можно сделать вывод, что имеется возможность разграничения режимов спекания при наличии жидкой фазы и теплового взрыва (глава III).

Далее исследовался фазовый состава и микроструктура продукта синтеза. Исследования проводились с использованием установок ДРОН - 3 (рентгенофазный анализ), САМЕВАХ (структурно-элементный анализ), оптического микроскопа (металлографический анализ). На рис.10 представлены дифрактограммы синтеза соответствующие характерным режимам 2, 3, 7.

1300-1 7 Л ,

120011007 "С 1000-

600

0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 С сек

Рис 10 Дифрактограмма соответствующая режиму синтеза а) -режим синтеза 2 (Тя= 760 °С), Ь)—режим синтезаЗ (Т„ = 77б°С), с) - режим синтеза 7 (Г„= 1045вС)

Из вида дифрактограмм следует, что основным продуктом синтеза является интерметаллидное соединение Т1А13, при этом в режиме 2 в конечном продукте имеются недогоревшие исходные компоненты, в режиме 3 недогоревшие компоненты отсутствуют. В режиме 7 продукт является многофазным.

На рис. 11 приведена фотография элемента структуры продукта соответствующая режиму синтеза 2.

ч.; у 10м км ^^ I—I

Рис И Эчемент структуры продукта соответствующий режиму синтеза 2 1 — оочастъ соединения ТЩ 2 - соединение Т12Л13 — титановое ядро

По толщине покрытия, практически не наблюдается сквозных пор и микротрещин Последнее связано с тем, что процесс проводился в изотермических условиях, при этом наблюдался медленный рост слоя продукта и напряжения, возникающие на границе ^ - покрытие успевают релаксировать В указанном режиме можно легко научиться управлять толщиной покрытия Последнее может иметь важное практическое приложение в технологиях легирования порошков

На рис 12 приведена фотография элемента структуры продукта соответствующая режиму синтеза 3

Рис 12 Экеуент стрхктхры продукта соответствующий режиму синтеза 3 1-обчастьсоединенияТ1А1} 2-соединение 7ьЛ/, 3 — титановоеядро 4-пора (фон)

Из сравнения с рис 11 следует, что глубина превращения продукта выше, чем в режиме 2, однако по толщине интерметаллидного слоя имеются продольные и

поперечные трещины.

На рис. 13 представлен элемент структуры продукта полученный в режиме синтеза 7. Продукт синтеза является практически монолитным и имеет сложную микроструктуру. На снимке следует выделить следующие участки: 1 - частица "П, 2 - участок соответствующий фазе Т^А!, 3 - фаза ТьА1, 4 - смесь фаз "ПА1+Т1А1з. Форма структуры продукта позволяет предположить, что основным механизмом фазообразования является кристаллизация из расплава.

Рис. 13. Элементмикроструктурыпродуктасоответствующийрежимусинтеза 7. I - титан, 2 - Т13А1, 3 - Т12Л1, 4 - смесь фаз ТШ+ПЛ].

На основании приведенных данных можно предположить, что на этапе первичного структурообразования: наиболее вероятным механизмом синтеза является реакционная диффузия, с образованием интерметаллидных фаз и Т1гА1. Механизм вторичного структурообразования будет зависимость от соотношения характерных времен остывания (1ге|) и времени структурообразования В случае 1ге|Л5<<1 в процессе остывания системы происходит дореагирования в режиме реакционной диффузии, и насыщение синтезируемых фаз алюминием.

В случае процесс вторичного структурообразования будет проходить

одновременно с охлаждением и система большее время будет находиться при высоких температурах. Насыщение фаз, образовавшихся в процессе первичного структурообразования произойдет при температурах достаточно высоких для растворения "Л в фазах первичного структурообразования. Далее пойдет процесс выравнивания фазового состава продукта в соответствии с равновесной диаграммой.

Отключение источника мощности в точке максимума термограммы позволяет проводить процесс в режиме быстрого остывания, когда температура стенки

выше критической, но недостаточно высока для формирования зоны вторичного структурообразования, когда разность между максимальной температурой синтеза и температурой стенки в момент отключения 400 °С-500 °С.

В случае высоких температур стенки (разность между максимальной температурой синтеза и стенки в момент отключения составляет 200°С), система большее время находится при высоких температурах, последнее приближает реагирующую шихту к более равновесному состоянию, следствием чего является появление набора фаз, находящихся в равновесии с фазой ТЛ13 на диаграмме состояния.

Основные выводы и результаты работы.

1. Разработан реактор с изменяющимися теплофизическими свойствами для изучения механизма процессов СВ-синтеза.

2. Разработана методика определения эффективного коэффициента теплоотдачи реактора, позволяющая экспериментально определить критические условия теплового взрыва в гетерогенных порошковых системах для разграничения режимов проведения синтеза: жидкофазное изотермическое спекание и тепловой взрыв.

3. На основании сопоставления теоретических и экспериментальных данных по критическим условиям теплового взрыва установлено, что кинетика синтеза на этапе предварительного разогрева в системе Т1 - А1 определяется линейным законом торможения с энергией активации 25 кКал/моль.

4. Исследование образовавшихся интерметаллидных фаз показывает, что с увеличением температуры стенки реактора растет количество синтезированного продукта, т.к. растет коэффициент диффузии.

5. Установлено, что процесс вторичного структурообразования в зависимости от скорости остывания системы может идти по двум направлениям: реакционная диффузия с образованием фаз продукта и дальнейшим их насыщением алюминием, растворение титана в насыщенных алюминием фазах первичного структурообразования.

6. Установлено, что в режиме жидкофазного изотермического спекания продукт синтеза является монофазным стехиометрии в режиме теплового взрыва наблюдается смесь интерметаллидных фаз Т1гА1, ТЬА1, Т1А1 и остаточный титан.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

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

2. В.Ю. Филимонов, В.В. Евстигнеев, С.Н. Василенко Структура продукта синтеза порошковой смеси в режиме теплового взрыва при различных условиях теплоотвода // В сб. докладов

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Материалы и технологии. Новосибирск: Наека. 2001. С.31 -36.

3. Евстигнеев В.В.. Филимонов В.Ю.. Василенко С.Н.. В.Д. Гончаров Структура продукта синтеза порошковой смеси И - Л! в режиме управляемого теплового взрыва // Вестник Алтайского научного центра Сибирской академии наук высшей школы, 2001. №4. С. 7 - 10.

4. Рябов СП.. Василенко С.Н. Два механизма структурообразования в гетерогенной порошковой смеси И - А1 при синтезе в режиме теплового взрыва // Тезисы докладов в сб. IV научно-технической конференции студентов и аспирантов. Рубцовск, 2002. С. 8.

5. Евстигнеев В.В., Филимонов В.Ю., Василенко С.Н. Экспериментальное определение эффективного коэффициента теплоотдачи реактора для проведения СВС в режиме теплового взрыва // Вестник Алтайского научного центра Сибирской академии наук высшей школы, 2002. № 5. С. 30-33.

f"2175

РНБ Русский фонд

2004-4 27462

Лицензия на издательскую деятельность ЛР№ 020822 от 21.09.98 Подписано в печать 4&.M.ZDD4 Формат 60x84 1/16 Печ. л. <5б.Уч.-изд.*,45.Тираж 100. Заказ № 2

Издательство Алтайского государственного технического Университета им И.И.Ползунова 656099. г. Барнаул, пр-т Ленина 46, e-mail: irogozi@agtu secna ru

Введение

Глава I. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез как способ получения интерметаллических соединений.

1.1. Физико-химические процессы при взаимодействии бинарных металлических систем с интерметаллидами на диаграмме состояния.

1.2. Некоторые вопросы теории теплового взрыва.

1.3. Экспериментальные методы реализации теплового взрыва в гетерогенных конденсированных системах.

1.4. Специфика структуро и фазообразования в системе титан-алюминий.

Глава II. Критические условия теплового взрыва в гетерогенных системах с учетом кинетики образования интерметаллидной фазы.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Критические условия теплового взрыва для случая линейного закона торможения.

2.3. Критические условия теплового взрыва при взаимодействии компонентов по механизму реакционной диффузии.

2.4. Выводы по главе II.

Глава III. Экспериментальное исследование критических условий теплового взрыва при синтезе бинарной порошковой смеси Ti-Al в технологической оснастке.

3.1. Исследование влияния уровня теплоизоляции реактора на динамику и фазовый состав продукта, синтезированного в режиме теплового взрыва.

3.2. Описание экспериментальной методики для изучения динамики разогрева смеси при отключении источника разогрева.

3.3. Определение эффективного коэффициента теплоотдачи.

3.4. Определение критической температуры и режимов синтеза. Диаграмма критических условий теплового взрыва.

3.5. Выводы по главе III.

Глава IV. Исследование фазового состава и микроструктуры продукта синтеза в системе Ti-Al при отключении внешнего источника мощности.

4.1. Анализ результатов эксперимента. Фазовый состав продукта.

4.2. Анализ микроструктуры продукта. Механизмы структурообразования.

4.3. Выводы по главе IV.

Процесс СВ-синтеза можно проводить в двух режимах: в режиме послойного горения и в режиме теплового взрыва. Большая часть исследований по проблемам СВС посвящена анализу процесса послойного горения, однако, синтез в режиме теплового взрыва обладает рядом преимуществ, т. к. обеспечивает равномерное распределение легирующих и инертных (связующих, армирующих) компонентов в объеме конечного продукта, обеспечивает большую полноту выгорания.

В режиме послойного горения отсутствует какая-либо возможность управления реакцией, т.к. волна горения есть автоволна, структурные и тепловые свойства которой определяются самосогласованной обратной связью между самой волной и исходной шихтой (волна является причиной и следствием горения), естественно, управлять такой структурой крайне сложно. В режиме теплового взрыва имеется ряд внешних и внутренних параметров, позволяющих проводить процесс синтеза с той или иной интенсивностью, а следовательно, дающих возможность управления процессами структуре и фазообразования в ходе реакции [2]. (Под внешними параметрами, как правило, понимают величину подводимой к шихте мощности, температуру окружающей среды, коэффициент теплоотдачи между образцом и окружающей средой, давление внешнего компактирования и т. д. Под внутренними - размер частиц шихты, удельную поверхность порошков, пористость, морфологию исходной смеси, характер контакта частиц, температуру фазового перехода.)

Кроме того, для ряда систем реализовать фронтальный режим без предварительного подогрева системы весьма проблематично, т.к. фронтальная структура формируется с трудом, например Ti - А1 [3].

Многочисленные экспериментальные исследования динамики процессов теплового взрыва в гетерогенных конденсированных системах, как правило, сводятся к варьированию внутренних характеристик шихты (размер частиц, пористость, соотношение компонентов и т.п.) [4-6]. В то же время, вопрос о влиянии внешних условий проведения синтеза на критические условия теплового взрыва малоизучен. Это связано с тем, что чаще всего процесс СВ-синтеза в режиме теплового взрыва проводится в вакуумной печи, в атмосфере инертного газа, при этом осуществляется прямой контакт образца с газовой фазой. Таким образом, условия теплоотвода фиксированы. В некоторых случаях синтез в режиме теплового взрыва проводят в оснастках ( бронировках). В монографии [7] описывается тепловой взрыв в системе Ti -А1, проведенный в специальной установке - дилатометре. Автором подчеркивается, что при диффузии жидкого алюминия в титан, вследствие образования интерметаллида TiAl3 процесс спекания сопровождается интенсивным выделением теплоты, что не дает возможности проводить синтез в режиме изотермического жидкофазного спекания и делает процесс неуправляемым. Автор не анализирует влияние кондуктивных теплопотерь на динамику синтеза. Между тем в исследовании [8] экспериментально обнаружен факт влияния теплоотдачи на динамику синтеза и фазовый состав продуктов. Анализ литературы показал, что вопрос о влиянии кондуктивных теплопотерь на динамику синтеза, фазовый состав и структуру конечных продуктов практически не изучен. Между тем вышеуказанная проблематика может иметь определенный практический интерес с точки зрения разграничения режимов изотермического жидкофазного спекания, в течение которого процесс хорошо контролируется и происходит быстрее, чем в режиме твердофазного спекания [9, 10].

С точки зрения химии процесса СВ-синтеза большой интерес представляет процесс фазообразования в послеиндукционный период (вторичное фазообразование). В частности, весьма важно получить монофазный продукт определенной стехиометрии возможно с не полностью прореагировавшими исходными компонентами, т.е. осуществить плакирование частиц тугоплавкого компонента. Последнее нередко осуществляется путем так называемого метода «закалки в воду» после окончания фронтального режима синтеза [И], однако этот метод не дает возможности управлять процессом фазообразования, т.к. процесс неконтролируемый. Использование импульсного источника лазерного излучения позволяет изменять только мощность лазерного луча и длительность импульса, но при этом не имеется возможности изменять условия теплоотдачи, который можно рассматривать как дополнительный управляющий параметр, т.о. возникает необходимость создания реактора с возможностью отключения источника разогрева шихты при достижении определенной температуры реагирующей смеси. Естественно, традиционная методика разогрева в вакуумной печи [12] для этого непригодна. Шихта должна иметь хороший тепловой контакт с нагревающим элементом, процесс разогрева шихты должен характеризоваться малой инерционностью, охлаждение объема заполненного шихтой должно происходить достаточно быстро при отключении прогревающего источника мощности, для возможности блокирования процесса вторичного фазообразования и получения монофазного продукта, кроме того, необходимо изменять величину мощности нагревающего источника. Полученный продукт весьма интересно использовать в технологиях детанационно-газового или плазменного напыления [13], т.к. имеется возможность дореагирования плакированных порошков на напыляемой подложке. Указанный процесс практически не изучался.

Круг поставленных выше проблем определил цель настоящей работы.

Цель работы заключалась в исследовании влияния теплофизических условий синтеза на процессы структурообразования в гетерогенной порошковой смеси Ti — А1 в режиме теплового взрыва с использованием экспериментального комплекса, основой которого является СВС реактор.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: проектирование и изготовление СВС реактора, реализующего способ управляемого подвода тепла электрическим нагревом боковых стенок реактора для активного воздействия на теплофизические параметры в ходе реакции, определения эффективного коэффициента теплоотдачи реактора; экспериментальное определение критических условий теплового взрыва в бинарной системе Ti - А1, для разделения режимов жидкофазного спекания и теплового взрыва; сопоставление экспериментальной диаграммы зависимости критического коэффициента теплоотдачи от температуры стенки реактора с теоретической моделью теплового взрыва для линейного закона торможения и для случая торможения слоем продукта при реакционной диффузии, для установления кинетики синтеза на этапе предварительного разогрева; изучение взаимосвязи между температурой стенки реактора, глубиной превращения исходных компонентов, фазовым составом, микроструктурой продукта синтеза;

Сформулированная выше цель обусловила структуру работы: В главе I рассмотрены особенности СВ-синтеза как физико-химического процесса, опыты и результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов теплового взрыва в газофазных, газодисперсных и конденсированных средах, а также закономерности фазообразования гетерогенной порошковой смеси титан-алюминий. Глава содержит постановку задачи настоящей работы.

В главе И, рассматриваются теоретические модели, дающие представления о зависимости критического коэффициента теплоотдачи от температуры стенок реактора.

Основные выводы и результаты работы.

1. Разработан реактор с изменяющимися теплофизическими свойствами для изучения механизма процессов СВ-синтеза.

2. Разработана методика определения эффективного коэффициента теплоотдачи реактора позволяющая экспериментально определить критические условия теплового взрыва в гетерогенных порошковых системах для разграничения режимов проведения синтеза: жидкофазное изотермическое спекание и тепловой взрыв.

3. На основании сопоставления теоретических и экспериментальных данных по критическим условиям теплового взрыва установлено, что кинетика синтеза на этапе предварительного разогрева в системе Ti -А1 определяется линейным законом торможения с энергией активации 25 кКал/моль.

4. Исследование образовавшихся интерметаллидных фаз показывает, что с увеличением температуры стенки реактора растет количество синтезированного продукта, т.к. растет коэффициент диффузии.

5. Установлено, что процесс вторичного структурообразования в зависимости от скорости остывания системы может идти по двум направлениям: реакционная диффузия с образованием фаз продукта и дальнейшим их насыщением алюминием, растворение титана в насыщенных алюминием фазах первичного структурообразования.

6. Установлено, что в режиме жидкофазного изотермического спекания продукт синтеза является монофазным стехиометрии TiAl3, в режиме теплового взрыва наблюдается смесь интерметаллидных фаз TiAl3, Ti2Al, Ti3Al, TiAl и остаточный титан.

Автор выражает благодарность научному руководителю кандидату физико-математических наук Филимонову Валерию Юрьевичу, доктору физико-математических наук Евстигнееву Владимиру Васильевичу, заведующему лабораторией ПНИЛ СВС Яковлеву Владимиру Ивановичу за помощь в организации исследований, Краснощекову Сергею Владимировичу, за научное сотрудничество и помощь в проведении физических и численных экспериментов.

Заключение

1. Мержанов А.Г., Боровинская И.П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез неорганических соединений. // Докл. А.Н. СССР. 1972. т.201. №2. С. 366 - 369.

2. Лапшин О.В., Овчаренко В.Е. Математическая модель высокотемпературного синтеза алюминида никеля №зА1 в режиме теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов. // Физ.Гор.Вз. 1996. т. 32. №3. С. 68-76.

3. Евстигнеев В.В., Вольпе Б.М., и др. Интегральные технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Москва. Высш. школа, 1996. 274с.

4. Гаспарян А.Г., Штейнберг А.С. К механизму теплового взрыва в алюминийсодержащих смесях для СВС интерметаллидов. // Вторая всесоюзная конференция по технологическому горению. Черноголовка, 1978. тез. докладов. 1978. С.78-80.

5. Савицкий А.П. Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонентами. СО. АН СССР. Новосибирск: Наука, 1991. 180с.

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

7. Скороходов В.В., Солонин Ю.М., Уваров И.В. Химические, диффузионные и реологические процессы в технологии порошковых материалов. Киев: Наукова думка. 1990. 246с.

8. Ю.Валитова В.М., Афоничев Д.Д. и др. Особенности структуры термообработанных компактов из титанового порошка, плакированного алюминием при разложении металлоорганического соединения.// Физика и химия обработки материалов. 1995. №1. с. 90-93.

9. П.Кирдяшкин А.И., Лепакова O.K., Максимов Ю.М., Пак А.Т. Структурные превращения компонентов порошковой смеси в волне безгазового горения. //Физ.гор.вз. 1989. т.25. № 6. с.67 72.

10. Левашов Е.А., Рогачев А.С., Юхвид В.И., Боровинская И.П. Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.М.: Бином. 1999.173с.

11. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. Под ред. Митина Б.С. М.: Металлургия. 1987.791с.

12. Мержанов А.Г. Теория безгазового горения. Черноголовка, 1973, -25с. ( Препринт ОИХФ АН СССР).

13. Семенов Н.Н. Цепные реакции Л.; Гостехиздат 1934, 555с

14. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике; М. Наука. 1967. 490с.

15. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И. и др. Математическая теория горения и взрыва. М. Наука, 1980 376с.

16. Итин В.И., Найбороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Томск. Изд-во томского ун-та. 1989. 209с.

17. Скороход В.В., Солонин Ю.М., Уварова И.В. Химические, диффузионные и реологические процессы в технологии порошковых материалов. Киев. Наукова думка. 1990г. с.142-158.

18. Вольпе Б.М., Гарколь Д.А., Евстигнеев В.В. Два механизма структурообразования в системах с интерметаллидами на диаграмме состояния. В сб. Труды Международной научно-технической конференции «Проблемы промышленных СВС технологий». Барнаул 1994. с. 69-80.

19. Розовский А.Я. Кинетика топохимических реакций. М.; Химия 1974. 224с.

20. Химия твердого состояния / Под общ. редакцией В. Гарнера, М.: ИЛ, 1961. 265с.

21. Ларинов А.Н., Лозовская А.В., Полищук Д.Ф.// Металлофизика. Киев: Наукова думка, 1969 №28 с.5-49.

22. Будников П.П., Гинстлинг A.M. Реакции в смеси твердых веществ. М. Стройиздат, 1971. 488с.

23. Кивало Л.И., Скороход В.В., Григоренко Н.Ф. Объемные изменения при спекании прессовок из смеси порошков титана и железа. // Порошковая металлургия. 1982, №5. - с. 17-21.

24. Шкадинский К.Г., Мержанов А.Г., Хайкин Б.И. Распространение пульсирующего фронта экзотермической реакции в конденсированной фазе. // Физ.гор.вз. 1971, т.7 №1, с. 19-2

25. Хайкин Б.И. Мержанов А.Г. К теории распространения фронта химической реакции. // Физ.гор.вз. 1966 т.2 №3 с. 36-43.

26. Корчагин М.А., Александров В.В. Неронов В.А. Фазовый состав промежуточных продуктов взаимодействия никеля с алюминием.//Изв. СО. АН СССР. Сер. Хим. Наук. 1979. - №6. - с. 104-111.

27. Александров В.В., Корчагин М.А., Болдырев В.В. Механизм и макрокинетика взаимодействия компонентов в порошковых смесях.// Докл. А.Н. СССР, 1987. - т.292, №4. - с. 879-881.

28. Александров В.В., Корчагин М.А. О механизме и макрокинетике реакций при горении СВС систем. // Физ.гор.вз. 1987. т.23. №5. с. 55 -63.

29. Алдушин А.П. Мартемьянова Т.М. Мержанов А.Г. Распространение фронта экзотермических реакций в конденсированных смесях при взаимодействии компонентов через слой тугоплавкого продукта // Физ.гор.вз. 1972. т.8 №2 с. 202-212.

30. Некрасов Е.А., Максимов Ю.М., и др. Влияние капиллярного растекания на распространение волны горения в безгазовых системах // Физ.гор.вз 1978 т. 14 №5. - с. 26 - 32.

31. Шкиро В.М., Боровинская И.П. Исследование закономерностей горения титана с углеродом / Процессы горения в химической технологии и металлургии. Черноголовка. 1975.- с.253-258.

32. Мержанов А.Г. Рогачев А.С., Мукасьян А. С., Хусид Б.М. Макрокинетика структурных превращений при безгазовом горении смесей порошков титана и углерода//Физ.гор.вз 1990.- №1- с. 104114.

33. Слезов В.В., Саголович В.В. Диффузионный распад твердых растворов. У.Ф.Н. 1987, 151, 1с. 23-30.

34. Мержанов А.Г. Новые элементарные модели горения второго рода.// Докл. АН СССР. 1972. т.233. №6 с. 1130-1133.

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

36. Мержанов А.Г., Руманов Э.Н. Образование твердых растворов в режиме горения. Изв. А.Н. СССР, Мет., 1977, № 3, с. 188-193.

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

38. Процессы горения конденсированных систем. Новое направление исследований. Вестник А.Н. СССР, 1979, №8, с. 10-18.

39. Merzhanov A.G. The research directions in the future SHS. Int. J. SHS, 1995, V4, №4, p. 323 -350.

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

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

42. Семенов Н. Н. К теории процессов горения. // Журн. Рус. Физ.-хим. Об-ва. 1928. Т.60. № 3. с. 241-250.

43. Семенов Н.Н. Тепловая теория горения и взрыва. //Успехи физ. наук. 1940. Т.23. № 3. с. 251-486.

44. Тодес О.М. Адиабатический тепловой взрыв. // Ж. физ. химии. 1993. т.4. № 1. с. 71-77.

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

46. Барзыкин В.В., Мержанов А.Г. Краевая задача в теории теплового взрыва.//Докл. АН СССР. 1958. Т. 120. № 6. с.1271-1273.

47. Мержанов А.Г., Дубовицкий Ф.И. Квазистационарная тепловый режим протекания взрывных реакций. // Докл. АН СССР. 1958. Т.120. № 5. с.1068-1071.

48. Мержанов А.Г., Дубовицкий Ф.И. Квазистационарная теория теплового взрыва самоускоряющихся реакций. // Ж. физ. химии. 1960. Т.34. № 10. с. 2235-2244.

49. Барзыкин В.В., Гонтковская В.Т., Мержанов А.Г., Худяев С.И. К нестационарной теории теплового взрыва. // Ж. прикл. механ. и техн. физ. 1964. № 3. с. 118-125.

50. Барзыкин В.В., Гонтковская В.Т., Мержанов А.Г. К теории теплового взрыва самоускоряющихся реакций. //Физ.гор.вз. 1996. № 4. с. 18-23.

51. Merzhanov A.G. Worldwide evolution and present status of SHS as a branch of modern R&D. //Int. J. of SHS. 1997. V 6. № 2. p. 119-163.

52. Мержанов А.Г., Озерковская Н.И., Шкадинский К.Г. Динамика теплового взрыва в послеиндукционный период. //Физ.гор.вз 1999. т.35, № 6. с.65 71.

53. Лапшин О.В., Овчаренко В.Е. Математическая модель высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al на стадии воспламенения. // Физ.гор.вз. 1996. т. 32. № 2. с. 4654.

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

55. Deevi S.C. Diffusional reactions in the combustion synthesis of MoSi2. Mater. Sci. Eng. 1992. V.A 129, P. 241-251.

56. Ho-Yi L., Hong-Yu Y., Shu-Xia M., Shehg Y. Combustion synthesis of titanium aluminides. // Int. J. of SHS. 1992. V.l. № 3. P.447-452.

57. Maupin H.E., Rawers J.C. Metall intermetallic composites formed by reaction - sintering elemental powders. // J. Mater. Sci. Lett. 1993. V.12. P. 540-541.

58. Zhahg X.T., Xu X.L., Han J.C., Du S.Y. Measurement of the activation energy and reaction order of the Ni A1 - Fe system thermal explosion. J. of Inorganic Mat. 1998. V. 13. № 2. P.247-250.

59. Yi H.C., Moore J.J. Combustion synthesis of TiNi intermetallic compounds. Part 2. Effect of Ti02 formation. //J. Mater. Sci. 1989. V. 24. P. 3456-3462.

60. Yi H.C.<, Moore J.J. Combustion synthesis of TiNi intermetallic compounds. Part 3. Microstructural characterization. //J. Mater. Sci. 1992. V. 27. P. 5067-5072.

61. Yi H.C., Moore J.J. The combustion synthesis of NiTi shape memory alloys. //JOM. 1990. V. 42. №8. P. 31-35.

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

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

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

65. Шиляев М.И., Борзых В.Э., Дорохов А.Р. Овчаренко В.Е. Определение термокинетических параметров из обратной задачи электротеплового взрыва. // Физ.гор.вз. 1992. № 3. с.53-57.

66. Попов К.В., Князик В.А., Штейнберг А.С. Исследование высокотемпературного взаимодействия Ti с В методом электротеплового взрыва. //Физ.гор.вз. 1993. т.29. № I.e. 82-87.

67. Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Китлер В.Д. и др. Эффект электроимпульсной активации СВС процесса. // Материалы Международного симп. по физике горения и взрыва. Черноголовка. 2000. т. 3. с. 20-22.

68. Самсонов Г.В., Винницкий И.Н. Тугоплавкие соединения. Справочник. М.: Металлургия, 1997. 560с

69. Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов. М.Металлургия, 1980. 460с.

70. Натанзон Я.В., Титов В.П., Антонченко Р.В. Растворимость титана в жидких алюминии, галии, индии //Адгейзия расплавов и пайка материалов. -1990. Вып.24 с.49 -51.

71. German R.M. Liquid phase sintering. N.Y.; London: Plenium Press, 1985 -2 nop.

72. Kohno Т., Koscac M.J. Sintering and dimensional control of mixed elemental bronzepowder. // National powder metallurgy conference. -Montreal, 1982. Vol.38. -P.463 - 481.

73. Nicolic Z.S., Ristic M.M. The modeling of the liquid phase sintering. // Science of sintering. 1981. - Vol.13 - №2. P.91 - 102.

74. Fortes M.A. The kinetics of powder densification ane to capillary forces. //Powder Metal. Int. 1982. - Vol.14.-№2. - P.96-100.

75. Kausser W.A., Kwon O.J., Petzon G. Pore formention anolpore elimination during liquid phase sintering. //Eur. Int. Powder Met. Conf. -Florence, 1982, P.23 -30.

76. Смоляков В.К. Теория макроструктурных превращений при горении гетерогенных систем с конденсированными продуктами. Автореф. дис. док. физ.-мат. наук. Черноголовка. 1998. 30с.

77. Найбороденко Ю.С. Закономерности и механизм реакционого спекания и безгазового горения смесей металлических порошков. Дисс. канд. физ-мат. наук. Томск 1974. 207с.

78. Маслов В.М., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Экспериментальное определение максимальных температур процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза //Физ.гор.вз 1978, т. 14 №5. с. 79-85.

79. Powling, Smith. Comb. Flame, 1962, с. 173.

80. Похил П.Ф., Мальцев В.М., Селезнев В.А. Малинина Н.К. Оптический метод определения температуры поверхности пороха.// Физ.гор.вз- 1967 т.З №3 с.328-338.

81. Азатян Т.Е. Спектрально-оптические исследования самораспространяющейся волны синтеза тугоплавких соединений на основе титана. Дисс. канд. физ-мат. наук. Москва, 1979. 146с.

82. Гарколь Д.А., Гуляев П.Ю., Евстигнеев В.В. Новая медодика высокоскоростной яркостной пирометрии для исследования процессов СВС.// Физ.гор.вз. 1994. т.ЗО №1 с. 72-77.

83. Вольпе Б.М., Гарколь Д.А., Евстигнеев В.В., Мухачев А.Б. Исследование взаимодействия системы никель-алюминий в процессе СВС на основе методики высокотемпературной яркостной пирометрии.//Физ.гор.вз. 1994. т.ЗО №3 с.62-69.

84. Вольпе Б.М., Евстигнеев В.В. Структурообразование в СВС-системе титан-алюминий-углерод.//Физ.гор.вз.-1992 т.24 с.68-75.

85. Данилевский С.К., Сведе-Швец Н.И. Высокотемпературные термопары. М. Металлургия. 1977. 230с.

86. Электрические измерения неэлектрических величин. Под общ. редакцией Новицкого П.В. M.-JI. «Энергия» 1966. 690с.

87. А.В.Лыков Теория теплопроводности Н.: "Высшая школа", 599с

88. Филимонов В.Ю., Евстигнеев В.В., Краснощеков С.В. Определение структуры кинетической функции при саморазогреве бинарной порошковой смеси Ti А1 эквиатомного состава. // Перспективные материалы 2003 № 1 с. 84-88.

89. Письменская Е.Б., Рогачев А.С., Пономарев В.И. Механизм синтеза интерметаллических соединений в режиме теплового взрыва //

90. Материалы Междунар. симп. по физике горения и взрыва. -Черноголовка, 2000. Т.З. с.150-152.

91. Найбороденко Ю.С. Закономерности и механизм реакционного спекания и безгазового горения смесей металлических порошков. Дисс. канд. физ-мат. наук. Томск 1974. 207с.

92. Еременко В.Н., Натанзон Я.В., Петрищев В.Я. Особенности кинетики образования фазы T1AI3 в системе TiAl.// Порошковая металлургия. 1987, №2, с.26-31.

93. Цвиккер У. Титан и его сплавы. М.: Металлургия, 1979. 278 с.

94. Ч. Уэрт, Р.Томсон. Физика твердого тела. М.: Мир. 1969. 558с. Под.ред. С.В. Тябликова. Пер. с англ. А.С. Пахомовой, Б.Д. Сумма.

95. Арутюнян А.Б., Харатян С.А., Мержанов А.Г. Воспламенение частиц металлов при образовании твердых растворов //Физ.гор.вз. 1979. т. 15. №3, с. 16-22.

96. Ш.Любов Б.Я. Кинетическая теория фазовых превращений. М.;

97. Металлургия, 1969. 112. Хансен М., Андерко К. Структура бинарных сплавов: в 2-х томах

98. М. Металлургиздат, 1962 т.2 - 250с. ПЗ.Рогачев А.С. Динамика структурных превращений в процессах безгазового горения. - Автореф. дисс. д.ф.-н наук. Черноголовка, 1994.-39с.

99. Гегузин Я.Е. Диффузионная зона. -М.:Наука, 1979.343с.