Термокинетические параметры высокотемпературного синтеза интерметаллида Ni3Al в режиме теплового взрыва тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ



На правах рукописи

БОЯНГИН Евгений Николаевич

ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА ИНТЕРМЕТАЛЛИДА В РЕЖИМЕ ТЕПЛОВОГО ВЗРЫВА

Специальность 01,04.07 — физика конденсированного состояния

□озовеоб4

АВТОРЕФЕРАТ

диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск - 2007

003066064

Работа выполнена в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН

Научный руководитель:

доктор технических наук Овчаренко Владимир Ефимович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук профессор Савицкий Арнольд Петрович

кандидат физико-математических наук Найбородеико Юрий Семенович

Ведушая организация:

Томский государственный университет

Защита состоится 27 апреля 2007 г. в 16 00 часов на заседании диссертационного совета Д 003.038.01 в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН по адресу:

634021, Томск, пр. Академический, 2/1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФПМ СО РАН.

Автореферат разослан "

Ученый секретарь Совета доктор технических наук

МО| РТР

2007 г.

О, В. Сизова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие современной техники основано в первую очередь на совершенствовании существующих и разработках новых материалов. В особой мере это относится к деталям машин и механизмов, работающих в экстремальных условиях эксплуатации Перспективным направлением в создании материалов для экстремальных условий эксплуатации является разработка сплавов и композиционных материалов на основе химических соединений, в которых высокий уровень физических и прочностных свойств достигается за счет сочетания уникальных свойств химических соединений со свойствами металлических сплавов. В полной мере сказанное относится к интерметаллическим соединениям никеля с алюминием, отличающимся высокой жаростойкостью при аномальной температурной зависимости прочности и пластичности. В этой связи особый интерес представляет интерметалличеекое соединение №3А1, являющееся основой современных никелевых суперсплавов.

Получение материалов на основе интерметаллнческих соединений заданного фазового состава реализуется методами высокотемпературного синтеза интерметаллических соединений в порошковых смесях с равномерно распределенными по объему компонентами. В научной литературе, посвященной исследованиям высокотемпературного синтеза интерметаллических соединений, основное внимание уделено закономерностям образования интерметаллидов в условиях фронтального (послойного) горения порошковых смесей. Для достижения в синтезированном интерметаляическом сплаве или композиционном материале однородной структуры и фазового состава по его объему целесообразно проводить синтез интерметаллического соединения в режиме теплового взрыва порошковой смеси. При таком режиме создаются условия, при которых продукт высокотемпературного синтеза в каждый из моментов кинетического процесса превращения порошковой смеси в интерметаллическое соединение находится в сравнительно подобном состоянии во всем объеме порошковой заготовки Принудительное сжатие (компактирование) термореагирующей порошковой смеси в момент достижения максимальной температуры разогрева продукта реакции синтеза позволяет получать продукт высокотемпературного синтеза заданного фазового состава со структурой беспористого материала.

Для разработки указанного подхода и его практического применения в технологиях получения интерметаллических сплавов и композиционных материалов с высокими эксплуатационными свойствами необходимо проведение комплексных исследований закономерностей высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения в условиях теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов. Они включают в себя исследования влияния инертной компоненты в исходной порошковой смеси чистых элементов на термограмму теплового взрыва порошковой смеси и кинетику превращения смеси в продукт высокотемпературного синтеза, а также исследования высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения в условиях теплового взрыва при совмещении процессов теплового взрыва и компактирования термореагирующей порошковой смеси с целью получения интерметаллических сплавов и композиционных материалов с беспористой структурой. Для проведения экспериментальных исследований закономерностей теплового взрыва порошковых смесей, в том числе при одновременном их компактировании, необходимо создание экс-

периментального метода регистрации быстропротекающих тепловых процессов и программного обеспечения для обработки экспериментальных данных.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с Программами ГКНТ СССР 0.08 17 и 0 72.03. Программой КПНТП СЭВ (по проблеме 4.3 1), планами научно-исследовательских работ СО РАН "Научные основы конструирования новых материалов и создание перспективных технологий", Государственного Научного Центра РФ "Институт физики срочности и материаловедения СО РАН".

Цель диссертационной работы: исследовать методом термографии закономерности высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al в порошковой смеси чистых элементов, в том числе с инертным наполнителем, в свободном состоянии и при компактировании термореагирующей порошковой смеси

Для достижения поставленной цели работы решались следующие частные задачи:

- разработать методику и создать экспериментальный стенд для регистрации термограмм высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3 AI в условиях теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов;

- исследовать зависимость термокинетических параметров высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al в условиях теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов от их соотношения в пределах концентрационного интервала интерметаллического соединения Ni3Al,

- исследовать влияние на термокинетические параметры высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al и степень фазового превращения порошковой смеси в интерметаллическое соединение №3А1 разбавления порошковой смеси инертным наполнителем и дисперсности никелевой компоненты в исходной порошковой смеси,

- определить области оптимальных значений параметров высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al в условиях теплового взрыва порошковой смеси под давлением, определяющие получение продукта высокотемпературного синтеза заданного фазового состава

Научная новизна:

- экспериментально установлены зависимости термокинетических параметров высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al в условиях теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов от их соотношения в смеси в концентрационном интервале интерметаллического соединения Ni3AI, от содержания в порошковой смеси инертного наполнителя и от масштабного фактора никелевой компоненты в смеси;

- определены основные закономерности влияния температуры предварительного нагрева порошковой смеси чистых элементов и величины прикладываемого к порошковой смеси давления на термокинетические параметры высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al и степень превращения исходной порошковой смеси в интерметаллическое соединение заданного фазового состава,

- проведены численные оценки термокинетических и теплофизических постоянных высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al в режиме теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов;

— определены интервалы параметров теплового взрыва порошковых смесей чистых элементов, в том числе с инертным наполнителем, определяющие высокотемпературный синтез под давлением интерметаллического соединения №3А1 и сплавов на его основе заданного фазового состава

Автор защищает следующие основные результаты и положения:

1. Закономерности влияния на термокинетические параметры высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения №3А1 и на фазовый состав продукта высокотемпературного синтеза соотношения в смеси никелевой и алюминиевой компонент в концентрационном интервале интерметаллического соединения №3А1, содержания в смеси инертного наполнителя и масштабного фактора никелевой компоненты в смеси в условиях теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов.

2. Закономерности влияния температуры предварительного нагрева исходной порошковой смеси и величины прикладываемого к ней давления на термокинетические параметры и фазовый состав продукта высокотемпературного синтеза в условиях теплового взрыва порошковой смеси

3. Интервалы параметров теплового взрыва порошковых смесей чистых элементов, в том числе с инертным наполнителем, определяющие высокотемпературный синтез под давлением ингерметаллического соединения №3А] и сплавов на его основе заданного фазового состава

Практическая значимость работы.

1. Созданный экспериментальный метод высокоточной регистрации термограмм высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения, сплавов и композиционных материалов на их основе в условиях теплового взрыва исходных порошковых смесей необходим для исследования СВС-процессов интерметаллических материалов конструкционного назначения, а также материалов на основе других химических соединений

2. Полученные в диссертационной работе данные о температурно-временных параметрах высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения №3А1 и сплавов на его основе в настоящее время применяются при оптимизации режимов интенсивной пластической деформации интерметаллического продукта высокотемпературного синтеза под давлением с одновременной его экструзией с целью получения интерметаллического соединения №3А1 и его сплавов с заданной размерностью его зеренной структуры.

3. Определенные в диссертационной работе режимы высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения №3А1 в условиях теплового взрыва порошковых смесей чистых элементов, в том числе с инертным наполнителем, являются основой для развития новых энергосберегающих технологий получения конструкционных и инструментальных материалов высокотемпературного назначения.

Апробация работы и публикации.

Основные материалы диссертации докладывались на 4-ом Китайско-Российском симпозиуме "Актуальные проблемы современного материаловедения", 1997 г. в г. Пишу Китайской Народной Республики, на 12-ом "Симпозиуме по горению и взрыву", 2000 г. в г. Черноголовка и на 7-й Международной конференции "Компьютерное конструирование перспективных материалов и технологий" (САОАМТ), г. Томск, 18-23 декабря 2003 г

Основное содержание диссертации опубликовано в 8-и печатных работах, в том числе 4-х статьях в рецензируемых центральных журналах

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и списка литературы. Работа выполнена на 147 страницах, включая 60 рисунков, приложение и библиографический список из 129 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении дано обоснование актуальности темы, сформулированы цели работы, научная новизна, практическая значимость работы и выносимые на защиту положения

В первой главе "Самораспространяющийся высокотемпературный синтез химических соединений" проведен обзор известных работ в области теоретических и экспериментальных исследований процессов СВС химических соединений в дисперсных системах с различным характером взаимодействия компонентов методами структурной макрокинетики, основы которой были заложены в фундаментальных работах Семенова Н Н., Зельдовича Я Б, Франк-Каме-нецкого ДА и Мержанова А Г Обсуждены элементарные модели горения и их применение для прогнозирования тегоюфизических параметров процессов синтеза химических соединений в конкретных порошковых системах и фазового состава конечных продуктов, проведено рассмотрение механизма безгазового горения порошковых систем, образующих интерметаллические соединения. Отмечено, что известные модели СВС не учитывают период зародышеобразования продуктов взаимодействия разнородных порошковых частиц на стадии прогрева исходной порошковой смеси. Итиным В.И и Найбороденко Ю.С. было показано, что для порошковой системы никель - алюминий период зародышеобразования интерметаллической фазы в процессе нагрева смеси оказывает значительное влияние на кинетику образования продуктов взаимодействия и, соответственно, на температурно-временные характеристики процесса СВС интерметаллида в целом Рассмотрены работы по экспериментальным исследованиям СВС интерметаллических соединений в режиме послойного горения. Отмечено, что СВС интерметаллических соединений в режиме теплового взрыва порошковой смеси изучен недостаточно. Рассмотрены различные методики исследования быстрогорящих порошковых систем, а также проведен анализ технологий получения интерметаллических соединений и сплавов на основе метода СВС.

Во второй главе «Постановка задачи, материалы и методы исследования» сформулированы задачи исследования, а также представлены методическое обеспечение экспериментальных исследований, характеристика исходных порошковых материалов, Методика их подготовки Для проведения экспериментальных исследований разработан й создан компьютеризированный термографический стенд, позволяющий регистрировать быстропро-текающие тепловые процессы. Спрессованный образец нагревается термопечью, либо зажигает-

Рис I Схема экспериментальной установки для контроля температурно-временных параметров теплового взрыва в свободном состоянии порошковой смеси

ся лазером. Сигналы с термопар, запрессованных в порошковый образец (до 4-х штук), подаются на вход АЦП, и после преобразования и обработки компьютером выдаются в виде графиков T(t) Частота квантования измерений до 1 миллисекунды Созданное программное обеспечение позволяет масштабировать и анализировать отдельные участки термограмм и проводить статистическую обработку результатов эксперимента Схема экспериментальной термографической установки приведена на рис 1

В третьей главе «Высокотемпературный синтез интерметаллида Ni3Al в режиме теплового взрыва исходной порошковой смеси» представлены данные термографических исследований характеристик высокотемпературного синтеза-интерметаллида Ni3Al, в т. ч. и при наличии инертной компоненты в исходной порошковой смеси, влияния исходных параметров термореагирующей смеси на параметры высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения в свободном состоянии смеси, а также данные рентгенофазового анализа синтезированных материалов.

В соответствии с полученными термограммами высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения в режиме теплового взрыва порошковой смеси, процесс можно разделить на 3 стадии, нагрев (I), непосредственно тепловой взрыв (II) и охлаждение (III) (рис 2).

На 1-ой стадии термограммы наблюдается изотермический участок, свидетельствующий о том, что в порошковой смеси на стадии ее нагрева происходит контактное плавление на границах раздела частиц никеля и алюминия

Изотермический участок сменяется быстрым подъемом температуры до значений 900-1050 °С, обусловленным растеканием алюминиевого расплава по никелевым частицам и значительным увеличением площади реакционной поверхности в порошковой системе. Далее на термограмме возникает достаточно продолжительный (» 4 сек) изотермический участок В соответствии с диаграммой состояния можно уверенно считать, что данный участок возникает в результате плавления образовавшейся в процессе нагрева порошковой смеси промежуточной фазы Ni2A13 (причем данный изотермический участок появляется на термограммах только в условиях медленного подогрева порошковой смеси, при синтезе под давлением он отсутствует). После завершения плавления промежуточной фазы температура разогрева порошковой смеси вновь начинает резко повышаться При достижении смесью температуры плавления никеля на термограмме наблюдается еще один изотермический участок, свидетельствующий о процессе плавления сохранившейся в системе никелевой компоненты. После ее

Т, °С

кристаллшация NiAI

1700 плавл Ni | образование | \M3AI

1300 плавл. ] №»AU J I II!

900 s " __,Уг1павл I • эвтектики

94 98 112

Рис 2 Термограмма высокотемпературного синтеза в режиме теплового взрыва в порошковой смеси 3№ + А1 I - нагрев и плавление алюминия, П - тепловой взрыв, Ш — охлаждение

плавления температура вновь начинает быстро увеличиваться При остывании термореагирующей системы (область III) происходит кристаллизация фазы №А1 и никеля с последующим образованием интерметаллического соединения №3А1 Видно, что максимальная температура превышает температуру плавления наиболее тугоплавкой фазы в системе — №А1, что способствует более полному превращению порошковой смеси в конечный продукт

В рамках задачи получения монофазного продукта реакции проведено исследование влияния соотношения компонентов в смесях никеля и алюминия в

концентрационном интервале существования однофазного состава интерметаллида №3А1 на темпера-турно-временные характеристики реакции высокотемпературного синтеза в режиме теплового взрыва На рис 3 представлены термограммы теплового взрыва смесей никеля с алюминием с различным содержанием исходных компонентов. Изменение соотношения компонентов в смеси приводит к заметному изменению температурно-временных параметров системы Если температура воспламенения Тэ порошковой смеси, приблизительно равная температуре плавления эвтектики, практически не изменяется, то максимальная температура Тмдх синтеза, температура плавления промежуточного продукта реакции №2А13 Тв, и скорость реакции высокотемпературного синтеза ДТУД^ максимальны при сте-хиометрическом составе смеси (25 ат % А1).

Исследования влияния дисперсности никеля на термограмму высокотемпературного синтеза показали, что изменение размера частиц никеля в значительной мере влияет на характер прохождения реакции синтеза интерметаллического соединения (рис 4, а) Вследствие уменьшения размеров никелевых частиц увеличивается площадь поверхности межфазного взаимодействия, возрастает реакционность процесса, скорость синтеза растет, уменьшается продолжительность теплового взрыва порошковой смеси и, соответственно, повышается максимальная температура синтеза.

Исследования фазового состава конечного продукта в зависимости от дисперсности исходного никеля показали, что наиболее полное прохождение реакции синтеза и наиболее высокое содержание фазы М3А1 соответствует образцам с наименьшим размером частиц никеля (1,2 мкм) (рис 4, 6). Таким образом, для получения более однофазного интерметаллида необходимо использовать наиболее мелкий порошок никеля

4

12 16 о

Рис 3 Термограммы теплового взрыва порошковой смеси № - АЗ при различном содержании алюминия 1 — 23,0; 2 - 23,74, 3-25,0; 4- 6,18 ат.%

Т «С

%

1Г00

90

35

80

О 0.5 1.0 1.5 2.0

а

0 12345678 ЙМ.мкм 6

Рис 4 Термограммы (а) и полнота прохождения (б) высокотемпературного синтеза в смесях порошков (3№+А1) с различной дисперсностью частиц никеля 1 -1,2,2-3,2; 3 - 7,3 мкм

Одним из наиболее перспективных технологических направлений получения интерметаллических композиционных материалов конструкционного и инструментального назначения является высокотемпературный синтез интерметаллических соединений в порошковых смесях с твердым наполнителем, в качестве которого можно использовать дисперсные карбиды, бориды, нитриды и другие тугоплавкие химические соединения, не взаимодействующие с компонентами термореагирующей смеси

Поэтому следующим этапом исследования стало определение возможности синтеза композиционных материалов на основе алюминидов никеля армированных тугоплавкими частицами и исследование влияния разбавления инер-том смеси чистых элементов на условия воспламенения и протекания теплового взрыва порошковой смеси В качестве инерта использовали порошковый карбид титана дисперсностью 3,2 мкм, объемное содержание которого варьировалось в пределах от 0 до 50%.

Анализ полученных термограмм (рис 5, а) показал, что температура воспламенения, как и в предыдущих опытах, не изменяется и равна температуре плавления эвтектики. Температура Тв начала второго резкого увеличения скорости синтеза также слабо зависит от объемной доли карбида титана и равна приблизительно температуре плавления промежуточной фазы №2А13. Максимальная температура синтеза Тмдх снижается с увеличением содержания инерта, что объясняется тем, что при сохранении постоянного объема образца увеличение доли инертной фазы приводит к снижению в образце количества реакционной смеси и, соответственно, пропорционально этому уменьшается количество теплоты, выделившейся в ходе реакции синтеза интерметаллического соединения При разбавлении смеси карбидом титана происходит снижение скорости повышения температуры АТС/А^, которое наиболее сильно проявляется при содержании инерта в смеси 10^-30 об%. Тепловой взрыв порошковой смеси состава (3№+А1+Т1С) становится невозможен при содержании карбида титана в смеси более 40 об.%

С увеличением объемного содержания инерта в смеси уменьшается полнота прохождения реакции высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения и, соответственно уменьшается объемная доля фазы №3А1 в

конечном продукте от 98 до 18% (рис 5, б) Таким образом, при синтезе в свободном состоянии порошковой смеси матрица композиционного материала состоит преимущественно из интерметаллической фазы №3А1 при содержании инертной компоненты до 20 об %

а б

Рис 5 Термограммы (а) и полнота прохождения (б) высокотемпературного синтеза в смесях порошков (3№ + А1) при различном объемном содержании в смеси карбида титана 7-0; 2-10; 3-20, 4 - 30, 5 - 40, 6- 50 об.%, (размер частиц никеля - 1.2 мкм)

На основе анализа термограмм теплового взрыва порошковой смеси (3№+А1) и данных рентгенофазового анализа можно сделать следующий вывод-фаза №3А1 образуется на стадии охлаждения продукта высокотемпературного синтеза не за счет ее кристаллизации из гомогенного расплава, а диффузионным путем в результате перитекгической реакции между фазой №А1 и непрореагиро-вавшим расплавом никеля. В противном случае на рентгенограммах конечного продукта синтеза присутствовали бы заметные количества фаз №А1 и непрореа-гировавшего никеля

В четвертой главе «Высокотемпературный синтез интерметаллида №3А1 под давлением, оценка термокинетических и теплофизических параметров процесса синтеза интерметаллида» приведены результаты исследования высокотемпературного синтеза интерметаллида №3А1 под давлением Определены оптимальные условия высокотемпературного синтеза интерметаллида №3А1 в режиме теплового взрыва смеси чистых элементов

Температуру подогрева порошковой смеси Тп изменяли в диапазоне 310-660 °С с дискретным шагом 50°. Пресс-форму с порошковой смесью (3№+А1) нагревали токами высокой частоты до температуры Тп, контролируемую помещенными непосредственно в порошковую смесь термопарами, после чего верхний пуансон пресс-формы нагружали гидравлическим прессом Приложенное давление инициировало реакцию теплового взрыва порошковой смеси с последующим компактированием продукта высокотемпературного синтеза

Из представленных на рис 6, а экспериментально полученных термограмм видно, что высокотемпературный синтез интерметаллического соединения проходит не только при температуре близкой к температуре плавления никель-алюминиевой эвтектики (640 °С), но и при меньших температурах, вплоть

и

до 410 "С. В этой области температур находится критическая температура зажигания, при которой еще возможно инициирование высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения в режиме теплового взрыва порошковой заготовки путем приложения к ней внешнего давления При более низких температурах нагрева порошковой смеси ее объемного воспламенения при приложении к ней давления не происходит.

« 1л ы 16 за

1 оек

400 450 500 550 600 «50 70С т„ °с

а б

Рис 6 Термограммы высокотемпературного синтеза интерметаллида №3А1 (я) и зависимость полноты фазового превращения (б) под давлением при различных значениях температуры предварительного подогрева Тп

Температура зажигания Тэ порошковой смеси с увеличением температуры нагрева смеси повышается Экзоэффект составляет величину порядка 1000° при всех значениях температур предварительного нагрева порошковой смеси от 410 °С. С повышением температуры нагрева смеси при приложении к ней давления уменьшается время тепловыделения, повышается его скорость Температура фазообразования №А1 (площадка за пиком максимальной температуры) с понижением Тп монотонно снижается и при температуре предварительного нагрева смеси 410 "С составляет 1349 "С. Общее время высокотемпературного синтеза интерметаллида №3А1 с увеличением температуры нагрева порошковой смеси снижается, процесс синтеза проходит более полно при температурах приложения давления близких к 660 °С, при которых реализуются максимальные скорости высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения

Относительный (по величине пиков фаз) количественный рентгенофазо-вый анализ синтезированных под давлением интерметаллических образцов показал (рис 6, б), что практически до температуры подогрева 610 °С продукт является многофазным (№А1, № и №3А1) и только при нагреве порошковой смеси до близкой к температуре эвтектического расплава приложение к смеси давления приводит к высокотемпературному синтезу однофазного продукта - №3А1 (610-660 °С)

Исследования влияния величины давления на нагретую до 610 °С порошковую смесь (3№+А1) на термограмму высокотемпературного синтеза интерметаллида №3А1 проводили при изменении давления от 110 до 660 МПа с дискретным шагом 110 МПа

Экспериментально полученные термограммы представлены на рис 7, а Максимальная температура синтеза интерметаллического соединения Тмах пеР_

воначалыю повышается с увеличением давления на нагретую порошковую заготовку и достигает своего наибольшего значения (1820 °С) при давлении 440 МПа. При дальнейшем увеличении давления величина максимальной температуры разогрева снижается. Полученная зависимость максимальной температуры разогрева термореагирующей порошковой смеси от величины приложенного к ней давления объясняется тем, что при достаточно невысоких усилиях сжатия нагретой порошковой смеси скорость ее горения с увеличением давления повышается в результате увеличения площади реакционной поверхности между никелевыми и алюминиевыми частицами смеси При высоких значениях давления на порошковую смесь происходит слишком быстрое уплотнение смеси с локализацией ее компонентов в замкнутых микрообъемах. С увеличением давления локализация компонентов смеси увеличивается, что приводит к уменьшению реакционного объема, снижению скорости и максимальной температуры высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения

н, МП*

а б

Рис 7. Экспериментальные термограммы (а) и зависимость полноты фазового превращения (б) порошковой смеси (3№ + А1) в интермегаллическое соединение №3А1 от величины приложенного давления при температуре нагрева смеси Т' = 610 °С

Соответствующим образом, в зависимости от величины приложенного к исходной порошковой заготовке давления, происходит изменение температурно-временных параметров термограммы высокотемпературного синтеза интерме-таплического соединения - они имеют максимальные значения при величине давления на порошковую заготовку 440 МПа. При этом время теплового взрыва порошковой смеси под давлением имеет минимальное значение при величине давления 440 МПа

Относительный (по величине пиков фаз) количественный рентгенофазо-вый анализ синтезированных под давлением интерметаллических образцов показал (рис 7, б), что продукт синтеза является многофазным (№А1, № и №3А1) при значениях давления ниже и выше 440 МПа В окрестности величины давления N = 440 МПа выявляется только одна фаза - №3А1. Другими словами, при приложении к предварительно нагретой до температуры 610°С порошковой смеси состава (3№ + А1) давления величиной 440 МПа высокотемпературный синтез интерметаллического соединения №3А1 проходит в режиме теплового взрыва, при этом продукт реакции синтеза состоит полностью из фазы №3 А1.

С целью развития численных методов, позволяющих минимизировать объемы экспериментальных исследований при оптимизации режимов высокотемпературного синтеза интерметаллических материалов заданного фазового состава, на основе экспериментально полученных термограмм высокотемпературного синтеза интерметаллических сплавов, были проведены количественные оценки термокинетических и тегоюфизических параметров теплового взрыва в порошковых смесях (3№+А1) и (3№+А1+'ПС) в свободном состоянии и под давлением Расчеты были проведены в рамках модельных представлений (Лапшин О В, Овчаренко В Е ) при следующих допущениях

1) на стадии предварительного нагрева исходной порошковой смеси на поверхностях контакта частиц никеля и алюминия происходит зарождение фазы №2А13,

2) в низкотемпературной области синтеза (до температуры плавления эвтектики Те (Т<ТС)) происходит диффузионный рост фазы №2А13 (у) с выделением тепла;

3) на высокотемпературной стадии синтеза реакционная зона состоит из трех фаз - №2А13 (у), №А1 (5) и расплава алюминия с никелем (1) при Те<Т<Тт, и при ТУ<Т<Т8 из двух фаз - №А1 и расплава алюминия с никелем (Ту, Т8 - температуры распада фаз №2А13 и №А1, соответственно),

4) на стадии остывания системы при Т<Т6 после завершения процессов образования промежуточных фаз образуется фаза №3А1 (е) из фазы №А1 и не-прореагировавшего никеля (ТЕ - температура плавления фазы N13 А1)

Получены численные значения следующих параметров и коэффициентов характеризующих высокотемпературный синтез интерметаллида №3А1 в условиях теплового взрыва порошковой смеси:

мощность источника нагрева = 300000Вт/м2; коэффициент теплообмена образца с окружающей средой а = 10 Вт/^Кс); коэффициент излучения образца в окружающую среду а = (6,25±3,8)10~8 Вт/(м2К4с), предэкспоненциаль-ный множитель К = 4,9 с-1, энергия активации и = 55000 Дж/моль, эффективная энергия активации ЕЭфф = (1,31±0,3)105 Дж/моль, комплекс характеризующий стадию теплового взрыва (О В0)эфф = (3,12+2,8) 10~3 Дж м2/(кг с), эффективный тепловой эффект = (0,99±0,01) 106 Дж/кг, эффективный предэкспоненци-альный множитель Воэфф= (3,15+2,8) 10"~9м7с

На стадии формирования интерметаллического соединения №3А1 константа скорости кристаллизации интерметаллида К1А1 к(Т8*)=(39,4±6,8)106 м/с; тепловой эффект реакции образования фазы №А1 на стадии остывания продукта синтеза дк =(2,8+2)105 Дж/кг, комплекс характеризующий образование интерметаллида №3А1-В(Т8*)(3Е =(1,4 ±0,5)10-7 Дж-м2/кгс Полученные значения теплофизических и термокинетических параметров бьши применены для численных расчетов термограмм высокотемпературного синтеза интерметаллида №3А1 в условиях теплового взрыва порошковых смесей. Использовали неявную итерационную схема второго порядка точности с переменным пространственным шагом интегрирования, позволявшим фиксировать подвижные границы в узлах расчетной сетки.

Расчетные и экспериментальные термограммы высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения в условиях теплового взрыва порош-

ковой смеси (3№+А1) представлены на рис 8. На рис. 8, а представлены термограммы в режиме свободного горения порошковой смеси, а на рис. 8, б под давлением (330 МПа).

Рис 8 Общий вид расчетных (1) и экспериментальных (2) термограмм СВС интерметал-лида №3 А1 в режиме теплового взрыва исходной порошковой смеси в ее свободном состоянии (в) и под давлением (б) при <1№ = 1 мкм (Ы = ЗЗОМПа, Тп= 610 °С)

На термограммах отчетливо просматриваются все три стадии высокотемпературного синтеза интерметаллида №3А1 в режиме теплового взрыва- стадия разогрева, стадия воспламенения и теплового взрыва, стадия остывания с отчетливо выраженным температурным перегибом. Экспериментальная термограмма высокотемпературного синтеза в свободном состоянии (1) имеет превышение над расчетной по температуре (рис. 8, а), которое объясняется, во-первых, неидеальностью контакта между разнородными частицами в реальных порошковых смесях и, во-вторых, более высокой термической активностью реальных

порошков по сравнению с модельной схемой В то же время расчетная термограмма (1) на рис 8, б, полученная при одновременном прессовании термореагирующей системы, хорошо корреллирует с экспериментальной термограммой (2), что можно объяснить тем, что термограмма высокотемпературного синтеза под давлением наиболее соответствует принятой математической модели теплового взрыва в приближении идеального контакта между разнородными частицами в исходной порошковой смеси

На рис. 9 приведены расчетные зависимости содержания интерметаллической фазы №3А1 в продукте высокотемпературного синтеза в условиях теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов от содержания инертной компоненты (карбида

жания в продукте СВС ингерметая-лической фазы №3А1 от объемной

доли инертного наполнителя в исходной порошковой смеси при различных размерах частиц никеля: 1-1 мкм, 2 — 2 мкм, 3—3 мкм

титана) в порошковой смеси С увеличением содержания инертной компоненты наблюдается тенденция к уменьшению степени превращения порошковой смеси в продукт заданного состава, что согласуется с экспериментальными данными (рис. 5, б)

С увеличением размеров никелевой компоненты в порошковой смеси происходит снижение степени превращения смеси в интерметаллическое соединение заданного состава. При размере никелевого порошка 1 мкм наблюдается полное превращение порошковой смеси в интерметаллическое соединение №3А1 при содержании инертной компоненты в смеси до 45 об %

Представленная на рис 9 расчетная зависимость содержания в продукте высокотемпературного синтеза интерметаллической фазы №3А1 от содержания в порошковой смеси инертной компоненты объясняется зависимостью максимальной температуры синтеза интерметаллического соединения от содержания в порошковой смеси инертного наполнителя На рис 10 представлены расчетная (2) и экспериментально полученная зависимости максимальной температуры синтеза интерметаллического соединения от содержания в порошковой смеси инертного наполнителя

На начальном этапе повышения содержания инертного наполнителя в смеси максимальная температура высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения в реальных условиях остается практически неизменной, снижаясь при содержании инертной компоненты в смеси более 30 об %

Представленные данные обобщены на диаграмме, определяющей области соотношений дисперсности никелевой компоненты в порошковой смеси чистых элементов с содержанием инертного наполнителя (рис. 11), в которых возможен (область I) и невозможен (область П) высокотемпературный синтез композиционного материала с однофазной интерметаллической матрицей (N13 А1)

Рис 11 Расчетная зависимость критического размера частиц никеля <1№ от относительной объемной доли инертного наполнителя в порошковой смеси состава (3№+А1+Т1С). В области I реализуются оптимальные режимы

синтеза, при которых происходит полное превращение исходных реагентов порошковой смеси в интерметаллическое соединение №3А1, в области II конечный продукт реакции является многофазовым

20 40 60 Ц.об*

Рис 10 Зависимость максимальной температуры высокотемпературного

синтеза интерметаллического соединения №3 А1 в свободном состоянии от объемной доли инертного наполнителя в порошковой смеси (1 - расчет, 2 - экспериментальная зависимость), с1№= 1мкм

Для случая высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения №3А1 под давлением численные расчеты были проведены методом Эйлера 1-го поряд ка точности с переменным шагом по времени

На рис 12, а представлены расчетные (кривые 1 и 1') и экспериментальные (кривые 2 и 2') зависимости температуры воспламенения Тв порошковой смеси и максимальной температуры ТМАх высокотемпературного синтеза от температуры предварительного нагрева порошковой смеси Приложение к нагретой порошковой смеси давления вызывает ее воспламенение Но при этом существуют критические значения температуры предварительного нагрева смеси, ниже которых порошковая смесь при приложении к ней давления не воспламеняется

Из анализа зависимостей видно, что критическая температура воспламенения под давлением порошковой смеси состава (3№ + А1) соответствует величине порядка 410 °С, причем температура воспламенения практически совпадает с температурой Тп Снижение температуры предварительного нагрева смеси, а значит и температуры ее воспламенения, приводит к снижению полноты фазового превращения смеси в интерметаллическое соединение, так как в этом случае сформировавшийся в твердофазной области синтеза продукт реакции будет препятствовать растеканию жидкой фазы по частицам тугоплавкого реагента и тем самым препятствовать процессу максимальной гомогенизации смеси Увеличение температуры предварительного нагрева порошковой смеси повышает температуру ее воспламенения и максимальную температуру синтеза

Повышение температуры предварительного нагрева порошковой смеси приводит к увеличению степени превращения исходной порошковой смеси в интерметаллическое соединение №3А1 (рис 12, 6) Теоретические расчеты качественно согласуются с данными экспериментальных исследований

а б

Рис 12 Зависимости температуры воспламенения (кривые 1 и 1% максимальной температуры высокотемпературного синтеза (кривые 2 и 21) (а) и степени превращения (б) от температуры предварительного нагрева порошковой смеси (3№+А1). 1 -численный расчет, 2 — экспериментальные данные

Наряду с величиной температуры нагрева порошковой смеси на максимальную температуру высокотемпературного синтеза (рис 13, а) и степень пре-

вращения смеси в интерметаллическое соединение №3А1 (рис. 13, б) оказывает величина прилагаемого к порошковой смеси давления.

Первоначально, с повышением давления, указанные параметры высокотемпературного синтеза увеличиваются, а затем при дальнейшем увеличении давления, уменьшаются Пороговым значением является величина давления -

Рис 13 Зависимости максимальной температуры синтеза интерметаллического соединения №3А1 (а) и степени превращения порошковой смеси (3№-ЬА!) в шггерметаллическое соединение N13 А1 от величины приложенного к смеси давления (б)-1 - численный расчет,

2 - экспериментальные данные

Таким образом, полученные в работе экспериментальные и расчетные значения термокинетических параметров высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения №3А1 в условиях теплового взрыва порошковых смесей чистых элементов и с инертным наполнителем, в свободном состоянии и под давлением позволили определить интервалы оптимальных режимов высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения для получения сплавов и композиционных материалов на основе №3А1 заданного фазового состава.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Созданная в работе экспериментальная методика и оборудование высокоскоростной регистрации быстропротекающих тепловых процессов позволяет с достаточно высокой точностью регистрировать температурно-временные зависимости высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения в условиях теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов, в том числе с инертным наполнителем.

2. В концентрационном интервале интерметаллического соединения №3А1 наиболее высокие значения температуры и скорости высокотемпературного синтеза шггерметаллического соединения №3А1 в условиях теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов достигаются при стехиометрическом составе смеси.

3 В условиях теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов интерметаллическое соединение №3А1 образуется на стадии охлаждения термо-

реагирующей системы в результате перитектической реакции взаимодействия фазы NiAI и непрореагировавшего никеля

4. Тепловой взрыв в свободном состоянии порошковой смеси чистых элементов с инертным наполнителем возможен при содержании инертного наполнителя в смеси до 40 об %. Высокотемпературный синтез ингерметалличе-ского соединения Ni3Al, содержащего инертный компонент, возможен при содержании инертной компоненты в исходной порошковой смеси до 20 об %.

5. Приложение внешнего давления к предварительно нагретой порошковой смеси чистых элементов инициирует высокотемпературный синтез интерметаллического соединения в режиме ее теплового взрыва при температурах от 410 °С. Степень превращения порошковой смеси чистых элементов в интерметаллическое соединение заданного фазового состава в процессе его высокотемпературного синтеза под давлением увеличивается с повышением давления до полного превращения порошковой смеси в интерметаллическое соединение при давлении 440 МПа, а затем уменьшается.

Основное содержание диссертации представлено в следующих публикациях:

1 Овчаренко В Е, Боянгин E.H. Влияние содержания алюминия на термограмму синтеза интерметаллвда Ni3Al в режиме теплового взрыва // ФГВ -1998 -Т 34, - № 6 -С 39-42

2 Овчаренко В Е., Боянгин E.H. Высокотемпературный синтез интермегаллида Ni3Al в режиме теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов с инертным наполнителем // ФГВ - 1999 - Т. 35; - № 4 - С. 63-66

Ovcharenko V Е, Boyangin E.N. High-Temperature Synthesis of Intermetallic Ni3Al by Termal Shock of a Powder Mixture of Pure Elements with Inert Filler 1999, Combastion, Explosion, and Shock Waves, vol 35,-No 4,-P. 518-522

3 Лапшин О В, Овчаренко В.Е, Боянгин E.H. Термокинетические и теплофизические параметры высокотемпературного синтеза интерметаллвда Ni3AI в режиме теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов // ФГВ - 2002. -Т 38, Ks 4 -С 59-64.

4 Лапшин О.В, Боянгин E.H., Овчаренко В Е Термокинетические характеристики конечной стадии теплового взрыва порошковой смеси 3NÍ+A1+TÍC // ФГВ - 2005. -Т 41,№ 1 -С.73-80

5 Боянгин E.H. Технология получения материалов методом самораспространяющегося температурного синтеза. В методическом издании "Новые технологии получения материалов с заданными свойствами", Томск- Изд ТПУ, -1998, - С 15-18

6. Лапшин О.В, Овчаренко В Е., Боянгин E.H. Термокинетические и теплофизические параметры процесса высокотемпературного синтеза ивгерметаллида №3А1 в режиме теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов Материалы 12-го Симпозиума по горению и взрыву 11-15 сентября 2000г., Черноголовка, ч 3.-С 140-142.

7. Боянгин E.H., Овчаренко В Е. Экспериментальное исследование термокинетических параметров высокотемпературного синтеза №3А1-.^_режиме теплового взрыва. Материалы 4-ого Китайско-Российского симпозиума "Актуальные проблемы современного материаловедения", 12-15 октября 1997 г., г Пинту, КНР, - С 112-114

8 Ovcharenko V Е, Lapshin О V, Bojangin E.N. and Yu Bao Hai Computer optimization of SHS process of composite material based on Ni3Al mtermetallic compounds Материалы 7-й Международной конференции "Компьютерное конструирование перспективных материалов и технологий" (CADAMT), 18-23 августа2003 г, г Томск,-С 257

Издательство «В-Спектр;» ИНН/КПП 7017129340/70170100], ОГРН 1057002637768 Подписано к печати 13 03.2007. Формат 60*841/]|1. Печать трафаретная Бумага офсетная. Гарчш^ра еЛЧгйез 3.отап», Печ. п. I Тираж 100 зкз Заказ 22. 634055, г. Томск, ир. Академический, 13-24, тел. 49-09-9] Н-таМ: Ытутй1 lisl.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩИЙСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.

1.1. Основные закономерности самораспространяющегося высокотемпературного синтеза химических соединений.

1.2. Закономерности теплового взрыва в системах, образующих интерметаллические соединения.

1.3. Экспериментальные исследования закономерностей СВС алюминидов никеля.

1.4. Технологии получения интерметаллических соединений и сплавов на их основе методом СВС.

ГЛАВА 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Постановка задачи исследования.

2.2. Характеристики исходных материалов исследования.

2.3. Подготовка исходных материалов и образцов.

2.4. Методика термографического исследования высокотемпературного синтеза интерметаллида в режиме теплового взрыва.

2.5. Техническое описание экспериментальной термографической установки для исследования СВС интерметаллических соединений в свободном состоянии порошковой смеси и под давлением.

2.6. Рентгенофазовый анализ синтезированных материалов.

ГЛАВА 3. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3AI В РЕЖИМЕ ТЕПЛОВОГО ВЗРЫВА ИСХОДНОЙ ПОРОШКОВОЙ СМЕСИ.

3.1. Термограмма высокотемпературного синтеза интерметаллида №зА1.

3.2. Влияние соотношения объемных долей алюминия и никеля в исходной порошковой смеси на температурно-временные характеристики СВС интер-металлида Ni3Al.

3.3. Влияние дисперсности порошка никеля на температурно-временные характеристики высокотемпературного синтеза интерметаллида №3А1 в режиме теплового взрыва исходных порошковых смесей.

3.4. Высокотемпературный синтез интерметаллического соединения Ni3Al в режиме теплового взрыва в смесях порошков (3Ni + А1 + TiC).

3.5. Влияние дисперсности порошка никеля и объемной доли карбида титана на фазовый состав синтезированного продукта.

ГЛАВА 4. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al ПОД ДАВЛЕНИЕМ, ОЦЕНКА ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКИХ И ТЕП-ЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА ИНТЕРМЕТАЛЛИДА.

4.1. Влияние температуры предварительного нагрева порошковой смеси на термограмму высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения под давлением.

4.2. Влияние величины внешнего давления на термограмму высокотемпературного синтеза интерметаллида Ni3Al.

4.3. Численные оценки термокинетических и теплофизических параметров процесса высокотемпературного синтеза интерметаллида Ni3Al.

4.3.1 Стадии нагрева исходной порошковой смеси и высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения №зА1.

4.3.2. Стадия дореагирования (охлаждения).

4.4. Высокотемпературный синтез интерметаллида Ni3Al под давлением.

4.5. Сравнительный анализ экспериментальных и расчетных данных.

Развитие технологий современного машиностроения характеризуется постоянным повышением интенсивности режимов эксплуатации машин и оборудования, которое обеспечивается расширенным производством деталей машин и механизмов из высокоресурсных материалов. Разработка и создание последних основаны на применении новых технологических процессов получения материалов и изделий из них, обеспечивающих целенаправленное формирование структуры, фазового состава и физико-механических свойств материалов. Разработка материалов для экстремальных условий эксплуатации (высокие температуры, абразивный износ, агрессивные среды и т.п.), предполагает создание технологических процессов нового уровня, основанных на новых технических решениях. Основными чертами таких процессов являются: ограниченное число основных операций, обеспечивающих полный переход исходных материалов в целевой продукт, при котором происходят радикальные изменения структуры и свойств материала; получение в ходе основных операций целевого продукта (изделия) в максимальной степени пригодного к эксплуатации, либо требующего незначительной обработки; экономия энергетических и материальных ресурсов.

Новые возможности создания таких технологических процессов открыло применение явления экзотермического химического превращения веществ в порошковых системах в продукт заданного фазового состава. Применительно к материалам конструкционного и инструментального назначений особенно перспективно использование разновидности экзотермической реакции химического превращения исходных элементов в химическое соединение - теплового взрыва исходной порошковой системы. Теплофизические условия объемной реакции синтеза химического соединения в исходной порошковой системе обеспечивают одновременность протекания фазовых превращений во всем объеме порошковой заготовки и дают возможность консолидировать отдельные структурные фрагменты продукта реакции синтеза в момент достижения системой в целом единого структурно-фазового состояния.

Высокие скорости тепловых и химических процессов при горении порошковых термореагирующих смесей создают значительные трудности в управлении технологическими режимами синтеза материалов с заданными структурно-фазовыми параметрами. Для этого необходимо оптимизировать как параметры исходных порошковых смесей, так и режимы высокотемпературного синтеза химического соединения, включающие дисперсность компонентов порошковой смеси, скорость ее нагрева, теплообмен с окружающей средой и др.

Все сказанное выше в полной мере относится к технологии высокотемпературного синтеза интерметаллических соединений и материалов на их основе. Оптимизация технологических режимов высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения заданного фазового состава, особенно в условиях сжатия термореагирующей порошковой системы с целью формирования в конечном продукте характерной внутренней структуры, осуществляется методами компьютерного моделирования процессов фазовых превращений с применением численных данных экспериментальных исследований термокинетических параметров высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения.

Особый практический интерес представляют исследования высокотемпературного синтеза интерметаллических соединений алюминия с никелем и, прежде всего, N13AI. Последний отличается рядом особых физических свойств, в том числе аномальной температурной зависимостью прочности и пластичности, высокими значениями жаростойкости, износостойкости и является основой современных никелевых суперсплавов.

Разработка материалов конструкционного назначения на основе алюми-нида никеля Ni3Al, в том числе армированных высокопрочными и тугоплавкими частицами или волокнами, связана с экспериментальными исследованиями влияния разбавления инертным наполнителем порошковой смеси (3Ni+Al) на термокинетические и теплофизические параметры процесса высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения.

Основной задачей диссертационной работы является экспериментальное исследование методом термографии закономерностей высокотемпературного синтеза композиционных материалов на основе интерметаллида Ni3Al в режиме теплового взрыва исходной порошковой смеси в свободном состоянии и в условиях сжатия термореагирующей порошковой системы, определение оптимальных термокинетических и технологических параметров синтеза заданного конечного продукта.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Созданная в работе экспериментальная методика высокоскоростной регистрации быстропротекающих тепловых процессов позволяет с достаточно высокой точностью регистрировать температурно-временные зависимости высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения в условиях теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов, в том числе с инертным наполнителем.

2. В концентрационном интервале интерметаллического соединения Ni3Al наиболее высокие значения температуры и скорости высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al в условиях теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов достигаются при стехиометрическом составе смеси.

3. В условиях теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов интерметаллическое соединение Ni3Al образуется на стадии охлаждения термореа-гирующей системы в результате перитектической реакции взаимодействия фазы NiAl и непрореагировавшего никеля.

4. Тепловой взрыв в свободном состоянии порошковой смеси чистых элементов с инертным наполнителем возможен при содержании инертного наполнителя в смеси до 40об.%. Высокотемпературный синтез интерметаллического соединения Ni3Al, содержащего инертный компонент, возможен при содержании инертной компоненты в исходной порошковой смеси до 20 об.%.

1. Мержанов А.Г., Шкиро В.М., Боровннская И.П. Способ получения тугоплавких неорганических соединений//Авторское свидетельство СССР № 255221.-1967.

2. Мержанов А.Г., Боровинская И.П., Шкиро В.М. Явление волновой локализации автотормозящих твердофазных реакций//Государственный реестр открытий СССР.-1984, № 287.

3. Мержанов А.Г., Каширенинов О.Е. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: состояние и перспективы//ВИНИТИ.-М.-1987.-115с.

4. Мержанов А.Г. Проблемы технологического горения//В сб.: Процессы горения в химической технологии и металлургии.-Черноголовка.-1975.-С.5-15.

5. Мержанов А.Г., Боровинская И.П., Шкиро В.М. Патент № 701436.—1972 — Франция.

6. Мержанов А.Г., Шкиро В.М., Боровинская И.П. Патент № 372 6643.-1970-США.

7. Алдушин А.П., Мержанов А.Г., Хайкин Б.И. О некоторых особенностях горения конденсированных систем с тугоплавкими продуктами реак-ции//ДАН СССР.-1972.-Т.204, № 5.-С.1139-1142.

8. Семенов Н.Н. Цепные реакции.-Л.: Госхимтехиздат.-1934.-555 с.

9. Зельдович Я.Б. Теория горения и детонации газов.-М.: Изд. АН СССР,-1944.-71С.

10. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинети-ке.-М.: Наука, -1967М91с.

11. Новожилов Б.В. Скорость распространения фронта экзотермической реакции в конденсированной фазе//ДАН СССР,-1961.-т. 141, № 1.-С.151-153.

12. Мержанов А.Г. Теория безгазового горения//Черноголовка.-1973.-2с. (Препринт ОИХФ АН СССР).

13. Радченко С.Г., Григорьев Ю.М., Мержанов А.Г. Исследование механизма воспламенения и горения систем титан-углерод, цирконий-углерод электротермографическим способом//ФГВ.-1976.-т.12, № 5.-С.676-682.

14. Шкиро В.М., Боровинская И.П. Капиллярное растекание жидкого металла при горении смесей титана с углеродом//ФГВ -1976.-t.12, № 6.-С.945-948.

15. Некрасов Е.А., Максимов Ю.М., Зиатдинов М.Х. и др. Влияние капиллярного растекания на распространение волны горения в безгазовых систе-мах//ФГВ.-1978-т. 14, № 5.-С.26-33.

16. Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Некрасов Е.А. Влияние массовых сил на горение гетерогенных систем с конденсированными продуктами//ФГВ-1986.-t.22, № 1.-С.23-26.

17. Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Мержанов А.Г. О влиянии капиллярного растекания на процесс горения безгазовых систем//ФГВ.-1981.-т.17, № 6.-С.10-15.

18. Merzhanov A.G. CombusitionandFlame-1969,№ 13,p. 143.

19. Мержанов А.Г. СВС-процесс: теория и практика горения.-1980.-31с. (Препринт ОИХФ).

20. Алдушин А.П., Мержанов А.Г., Хайкин Б.И. О некоторых особенностях горения конденсированных систем с тугоплавкими продуктами реак-ции//ДАН АН CCCP.-1972.-t.204, № 5.-С.1139-1142.

21. Алдушин А.П., Мартемьянова Т.П., Мержанов А.Г., Хайкин Б.И. Распространение фронта экзотермической реакции в конденсированных смесях при взаимодействии компонентов через слой тугоплавкого продук-та//ФГВ.-1972.-т.8, № 2.-С.202-212.

22. Алдушин А.П., Мартемьянова Т.П., Мержанов А.Г., Хайкин Б.И., Шкан-динский К.Г. Распространение фронта экзотермической реакции в конденсированных смесях при взаимодействии компонентов через слой тугоплавкого продукта//ФГВ1972.-т. 8, № 2.-С.202-212.

23. Маслов В.М., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. К вопросу о механизме безгазового горения//ФГВ.-1976,-т.12, № 5.-С.703-709.

24. Агабабян Э.В., Харатян C.JL, НерсесянМ.Д., Мержанов А.Г. О механизме горения переходных металлов в условиях сильной дислокации (на примере системы титан водород)//ФГВ.-1979.-т.15, № 4.-С.З-9.

25. Алдушин А.П., Мержанов А.Г. Безгазовое горение с фазовыми превраще-ниями//Докл: АН CCCP.-1977.-t.235, № 5, С. 1133-1136.

26. Берман B.C., Рязанцев Ю.С. Асимптотический анализ стационарного распространения фронта двухстадийной последовательной реакции в конденсированной среде/УЖурнал прикладной механики и технической физики-1973.-№ 1.-С.75-78.

27. Хайкин Б.И., Худяев С.К. О неединственности температуры и скорости горения при протекании конкурирующих реакций//Докл. АН СССР.-1979-т.245, № 1.-С. 155-158.

28. Любченко И.С., Марченко Г.Н. О стационарном распространении зоны горения при протекании параллельных реакций в конденсированной сре-де//Докл. АН CCCP.-1978.-t.242, № 1.-С.146-149.

29. Хайкин Б.И., Худяев С.И. О неединственности стационарной волны горе-ния//Черноголовка.-1981.-37 с. (Препринт / Отд. института хим. физики АН СССР, т.31013).

30. Ивлева Т.П., Мержанов А.Г., Шкандинский К.Г. Новый тип неединственности стационарных режимов распространения волны горения//Докл. АН СССР.-1981, № 4.-С.897-900.

31. Боровиков М.Б., Буровой И.А., Гольдшлегер У.И. Распространение волны горения в системах последовательных реакций с эндотермической стади-ей//ФГВ.-1984.-т.20, № З.-С.З-Ю.

32. Некрасов Е.А., Тимохин A.M. Неединственность стационарного режима горения при протекании последовательной реакции с эндотермической ста-дией//ФГВ,-1984.-t.20, №3 .-С. 17-22.

33. Некрасов Е.А., Тимохин A.M. К теории стадийного горения с эндотермической реакцией//ФГВ.-1984.-t.20, № 4.-С.21-28.

34. Максимов Ю.М., Смоляков В.К., Некрасов Е.А. К теории горения многокомпонентных систем с конденсированными продуктами взаимодейст-вия//ВГВ.-1984.-т.20, № 5.-С.8-15.

35. Хайкин Б.И., Филоненко А.К., Худяев С.И. Распространение пламени при протекании в газе двух последовательных реакций//ФГВ.-1968.-т.З, № 4.-С.591-599.

36. Мержанов А.Г., Руманов Э.И., Хайкин Б.И. Многозонное горение конденсированных систем//Журнал прикладной механики и технической физики.-1972, № 6.-С.99-105.

37. Боровиков М.Б., Буровой И.А., Гольдшлегер У.И. Распространение волны горения в системах последовательных реакций с эндотермической стади-ей//ФГВ.-1984.-т.20, № З.С.З-10.

38. Найбороденко Ю.С., Итин В.И. Исследование процесса безгазового горения смесей порошков разнородных металлов. 1.Закономерности и механизм горения//ФГВ.-1975.-т.11, № 3.-С.343-353.

39. Итин B.C., Братчиков Ф.Д., Доронин В.Н. и др. Формирование продуктов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в системах Ti-Ni и ТьСо//Изв. вузов. Физика.-1981, № 12.-С.75-78.

40. Дронин В.Н., Итин В.И., Барелко В.В. Механизм нетепловой самоактивации процесса взаимодействия смесей твердых реагентов в волне горе-ния//ДАН СССР.-1986.-Т.2, № 5.-С.1155-1159.

41. Итин. В.И., Найбороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Изд-во Томского университета. Томск, 1981.214 с.

42. Корчагин М.А., Александров В.В., Неронов В.А. Фазовый состав промежуточных продуктов взаимодействия никеля с алюминием//Изв. СОАН СССР. Сер. хим. наук. 1979, № 6.-С. 104-118.

43. Болховитянинов Ю.Б. Ваулин Ю.Д. и др. Оже-анализ поверхности твердой фазы после изотермического контакта многокомпонентной жидкой фазы и бинарной подложки в системе соединений АшВу//Поверхность: физика, химия, механика.-1985.-№ 9.-С.47.

44. Книжник Г.С. Структурные изменения в твердом металле, находящемся в контакте с жидким/ЯТоверхность: физика, химия, механика.-1984.-№ 4.-С.121-133. .

45. Александров В.В., Корчагин М.А. О механизме и макрокинетике реакций при горении СВС-систем//ФГВ1987, № 5.-С.55-63.

46. Корчагин М.А. Канд. дис. Новосибирск, ИХТТИМС СО АН СССР, 1982.

47. Савицкая Л.К., Савицкий А.П. Термодинамика и механизм контактного плавления металлов/ТВ кн.: Поверхностные явления в расплавах и возникающих в них твердых фазах. Нальчик: Кабардино - Балкарское кн. изд-во.-1965.-С.454-460.

48. Некрасов Е.А. Док. дис. Томск. ФИСМАН СССР, 1990.-346 с.

49. Найбороденко Ю.С., Итин В.И., Белозеров Б.П., Ушаков В.П. Природа фаз и кинетика реакционной диффузии в смесях порошков никеля и алюми-ния//Изв. вузов. Физика.-1973, №11.-С.34-40.

50. Зайт В. Диффузия в металлах//Под ред. Болтакса Б.И.-М.: ИЛ, 1958.-381с.

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

52. Barry D.F. Factorsaffecting the growth of 90/10 copper-tin mixes based on atomized powders // Powder meat. -1972. -Vol.15, N 30. -P.247-266.

53. Bockstiegel G. Erscheinungsbild und Ursachen von Volumenanderungen beim Sintern von Presslingen aus Eisen-Kupfer- und Eisen-Kupfer-Graphit-Pulvermischungen // Stahl und Eisen. 1959. - Bd.79, H. 17. - S.l 187-1201/

54. Bockstiegel G. Dimensional changes during sintering of iron-copper powder mixes and means to reduce them // Metallurgy.-1962.-Vol.3, N 4.-Р.67-78/

55. Мержанов А.Г., Дубовицкий Ф.И. Современное состояние теории теплового взрыва//Успехихимии.-1966.-т.35.-Вып. 4.-С.656-683.

56. Itin V.I., Nayborodenko Y.S., Ushakov V.P. On the Problem of Causes and Mechanism of Volume Growth during Metal Powders Sintering // Physics of Sintering. Beograd. -1973. -Vol.5. N 2/2. -P.359-369/

57. Итин В.И., Найбороденко Ю.С. Объемные изменения пористых тел при неизотермическом жидкофазном спекании и СВС//Порошковая металлургия.- 1977.-Т. 170, № 2.-С.6-11.

58. Найбороденко Ю.С., Итин В.И., Савицкий К.В. Экзотермические эффекты при спекании смеси порошков никеля и алюминия//Изв. вузов. Физика. -1968, № 10.-С.27-35,103-108.

59. Еременко В.Н., Лесник Н.Д., Пестун Т.С., Рябов В.Р. Кинетика растекания алюминия и железоалюминиевых расплавов по железу//Порошковая метал-лургия.-1973, № 7.-С.58-62.

60. Савицкий К.В., Итин В.И., Козлов Ю.И., Найбороденко Ю.С. Исследование спекания металлокерамического сплава №-А1//Изв. вузов. Физика.-1967, № 11.-С.139-141.

61. Киути М. и др. Сопротивление деформации металлов (сплавов) в твердо-жидком состоянии//Сосэй то како.-1976.-т.17, № 186.-С.595-602. Перевод № Т-04761.

62. Новиков И.И., Новик Ф.С., Иидеибаум Г.В. Пластическая деформация сплавов в твердожидком состоянии//Изв. АН СССР. Металлы. -1966. N5. -С.107-110.

63. Третьяков Ю.Д. Твердофазные реакции//М: Химия, 1978г.

64. Мержанов А.Г., Барзыкин В.В., Штейнберг А.С. Методологические основы изучения кинетики химических реакций в условиях программируемого нагрева/ЯТрепринт, Черноголовка, 1977г.

65. Гончаров Е.П., Дриацкая Г.И., Мержанов А.Г., Доклад АН СССР, -1971, 197,2,385.

66. Шкиро В.М., Боровинская И.П. Капиллярное растекание жидкого металла при горении смесей титана с углеродом // ФГВ. -1976. -Т. 12, №6. -С.945-948.

67. Некрасов Е.А., Максимов Ю.А. Зиатдинов М.Х. и др. Влияние капиллярного растекания на распространение волны горения в безгазовых системах //ФГВ.-1978.-Т.14, N5, -С.26-33.

68. Маслов В.М., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Экспериментальное определение максимальной температуры процессов СВС//ФГВ, -1978, N5.

69. Найбороденко Ю.С., Итин В.И., Мержанов А.Г. и др. Безгазовое горение смеси металлов и СВС интерметаллидов//Изв. вузов. Физика. -1973, N6, -С.145-146.

70. Найбороденко Ю.С., Итин В.И. Исследование процесса безгазового горения смесей порошков разнородных металлов. II. Влияние состава смесей на фазовый состав продуктов и скорость горения//ФГВ. -1975. N5. -С.734-738.

71. Лавренчук Г.В., Найбороденко Ю.С., Сафронов А.Б. и др. Синтез и физико-химические свойства алюминидов подгруппы железа//Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1985. т.21. N10. -С.1691-1696.

72. Итин В.И., Братчиков А.Д., Мержанов А.Г., Маслов В.М. Закономерности СВС соединений титана с элементами группы железа//ФГВ. -1981. N3. -С.62-67.

73. Братчиков А.Д., Мержанов А.Г., Итин В.И. и др. СВС никелида тита-на//Порошковая металлургия, -1980. №1. С.7-11.

74. Найбороденко Ю.С., Итин В.И. Закономерности и механизм безгазового горения смесей разнородных металлических порошков//Горение и взрыв. Материалы IV Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву, 23-27 сент. 1974г. М: Наука, -1977. -С.201-206.

75. Итин В.И., Хачин В.Н., Гюнтер В.Э. и др. Получение никелида титана методом СВС//Порошковая металлургия.-1983.-№3.-С.4-6.

76. Касымов М.К., Колобов Ю.Р., Итин В.И. и др. Структура и механические свойства никелида титана, полученного синтезом в режиме горения// Изв. вузов. Физика.-1986.-№10.-С.49-54.

77. Мусатов М.И., Фаткуллина Л.П., Фридман A.M. и др. Исследование качества слитков и деформируемости сплава никель-титан//Металловедение и литье легких сплавов. М: Металлургия, -1977.-С.237-245.

78. Овчаренко В.Е., Псахье С.Г., Радуцкий А.Г., Лапшин О.В., Астапенко А.В. Закономерности формирования структуры и фазового состава композиционного материала в условиях высокотемпературного синтеза интерметаллических соединений// Отчет по НИР, ИФПМ, 1991.

79. Овчаренко В.Е., Канаев С.А., Радуцкий А.Г. Экспериментальное исследование быстропротекающих процессов// Отчет по НИР, ИФПМ. 1992.

80. Теплофизика нестационарных процессов формирования композиционных материалов на основе технологии СВС. Электротепловой взрыв при СВС алюминидов никеля, армированных углеродным волокном/Ютчет по НИР (под рук. Шиляева М.И.), ТПИ, 1989 г.

81. Хайкин Б.И. К теории процессов горения в гетерогенных конденсированных средах/ЯТроцессы горения в химической технологии в металлургии. Черноголовка, -1975, -С. 227-244.

82. Тугоплавкие соединения. Под ред. Самсонова Г.В. М.: Металлургия, -1976.-558 с.

83. Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник под ред. Туманова А.Т., Портного К.И. М.: Машиностроение, -1967.- 448 с.

84. Кипарисов С.С., Левинский Ю.В., Петров А.П. Карбид титана. М.: Металлургия, -1980.-216 с.

85. Гегузин Я.Е. Физика спекания. М.: Наука, -1967, -С.130.88.0вчаренко В.Е., Радуцкий А.Г., Лапшин О.В. Математическое моделирование и структурная макрокинетика// Инж.-физ. журн. -1993. -Т.65, №4. С. 451-454.

86. Лапшин О.В., Овчаренко В.Е. Математическая модель высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al на стадии воспламенения// ФГВ. -1996. Т.32, № 2. -С. 46-54.

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

88. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и элек-тронографический анализ.// М: Металлургия, -1970. 256 с.

89. Нахмансон М.С. Рентгенофазовый анализ.// Москва. -1987. -312 с.

90. Овчаренко В.Е. Высокотемпературный синтез, структура и механические свойства интерметаллических и металлокерамических никелевых сплавов и композиционных материалов. Док. дис. Томск, ИФПМ, -1997. 367 с.

91. Гаспарян А.Г., Штейнберг А.С. Макрокинетика взаимодействия и тепловой взрыв в смесях порошков никеля и алюминия // ФГВ.- 1988.- т.24, №3.- С. 67-74.

92. Физическое металловедение. М.: Мир, -1968. Вып. 2.

93. Алдушин А.П., Максимов Ю.М., Некрасов Е.А. Влияние тепловыделения на кинетику роста слоя продукта при реакционной диффузии // Изв. АН СССР. Металлы. -1977. №2. С. 121-125.

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

95. Самсонов Г.В., Винницкий И.М. Тугоплавкие соединения. Справочник. М.: Металлургия, -1977. 558 с.

96. Любов Б.Я., Шевелев В.Е. Аналитический расчет кинетики диффузионного растворения сферического выделения иной фазы // Физика металлов и металловедение. -1973. Т. 35, №2. -С. 330.

97. Любов Б.Я. Кинетическая теория фазовых превращений. М.: Металлургия, -1969.

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

99. Некрасов Е.А., Тимохин A.M., Пак А.Т. К теории безгазового горения с фазовыми превращениями // ФГВ.- 1990.- Т. 26, №5.- С. 79-85.

100. Шиляев М.И., Борзых В.Э., Дорохов A.P. К вопросу о лазерном зажигании порошковых систем никель алюминий // ФГВ.- 1994.-Т.30, №2,- С.14-18.

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

102. Шиляев М. И., Борзых В. Э., Дорохов А. Р., Овчаренко В. Е. Определение термокинетических параметров из обратной задачи теплового взры-ва//Физика горения и взрыва.-1992.-Т. 28, №3.

103. Чечеткин А. В., Занемонец Н. А. Теплотехника. М.: Высшая Школа, -1986.

104. Самарский А. А. Теория разностных схем. М.: Наука, -1977.

105. Добровольский И.П., Карташкин Б.А. Расчет процесса растворения твердых тел в жидких// Физико-химические исследования в металлургии и металловедении с применением ЭВМ. М.: Наука, — 1974.

106. Смитлз К. Дж. Металлы. Справочник. М.: Металлургия, 1980.

107. Некрасов Е.А., Максимов Ю.М., Алдушин А.П. Расчет параметров волны горения в системе цирконий-алюминий // ФГВ. -1981. Т. 17, №2. -С.35-41.

108. Овчаренко В.Е., Боянгин Е.Н. Высокотемпературный синтез интерметаллида Ni3Al в режиме теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов с инертным наполнителем // ФГВ. -1999. -Т.35, №4. -С.63-66.

109. Лапшин О. В., Овчаренко В.Е., Боянгин Е.Н. Термокинетические и теп-лофизические параметры высокотемпературного синтеза интерметаллида Ni3Al в режиме теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов // ФГВ. -2002. -Т.38, №4, -С.59-64.

110. Боянгин Е.Н. Технология получения материалов методом самораспространяющегося температурного синтеза" в методическом издании "Новые технологии получения материалов с заданными свойствами, Томск: Изд. ТПУ, -1998 С.15-18.

111. Лапшин О.В., Боянгин Е.Н., Овчаренко В.Е. Термокинетические характеристики конечной стадии теплового взрыва порошковой смеси 3Ni+Al+TiC // ФГВ. -2005. Т.41, №1. -С.73-80.

112. Лапшин О. В., Овчаренко В. Е. Влияние инертного наполнителя на условия воспламенения порошковой смеси никеля с алюминием//Физика горения и взрыва.-1998, №1.

113. Еременко В. Н., Натазон Я. В., Титов В. П., Цыдулко А. Г. Кинетика растворения никеля в жидком алюминии//Известия АН СССР. Металлы.-1981, №1.

114. Чечеткин А. В., Занемонец Н. А. Теплотехника. М.: Высшая Школа, -1986.

115. В.К. Смоляков, О.В. Лапшин. Формирование макроскопической структуры продукта в режиме силового СВС-компактирования// Физика горения и взрыва. -2002. -Т.З, №2. -С. 1-10.

116. Лапшин О.В., Овчаренко В.Е., Смоляков В.К. //Химическая физика процессов горения и взрыва: XII Симпозиум по горению и взрыву, часть 2, с.31-32 (11-15 сентября, Черноголовка, 2000).

117. Краткий химический справочник /Под ред. В.А.Рабиновича, З.Я.Хавина. М.: Химия,-1978.-392 с.

118. Еременко В.Н., Натазон Я.В., Титов В.П., Цыдулко А.Г. //Известия АН СССР. Металлы. -1981. №1. -С. 64.

119. Овчаренко В.Е., Лапшин О.В. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез интерметаллида Ni3Al под давлением// ФГВ. 2002. - Т. 38,№5.-С. 71-75.

120. Вольпе Б.М. Разработка интегральных технологий СВС дисперсных материалов на основе легированных интерметаллических соединений никеля и титана. Док. дис. Барнаул, Алт.ГТУ, -1998 г. 501 с.

121. Ovcharenko V.E., Boyangin E.N. High-Temperature Synthesis of Intermetal-lic Ni3Al by Termal Shock of a Powder Mixture of Pure Elements with Inert Filler. 1999, Combastion, Explosion, and Shock Waves, vol.35, No4, - P.518-522.