Введение к работе
Актуальность темы. Интерметаллические соединения характеризуются высокой механической и жаропрочностью, стойкостью ко многим агрессивным :редам. В настоящее время эти соединения широко применяют в электротехнике, радиоэлектронике, полупроводниковой промышленности и ггомной энергетике. Как легирующие добавки они придают особые свойства дногим промышленным сплавам и входят в состав высокопрочных инструкционных материалов и защитных покрытий.
Образование многих интерметаллических соединений, таких как NiAl, ПАЇ, TiNi, NbAI и других из элементов происходит с выделением большого :оличества тепла, что используется для получения этих материалов методом амораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Специфические преимущества СВС заключаются в отсутствие энергозатрат для (остижения высоких температур, большие скорости синтеза, простота пециального оборудования. Выделяют два различных режима СВС - режим гослойного горения и режим теплового взрыва.
В последнее время синтез интерметаллидов все чаще проводят в ежиме теплового взрыва, когда спрессованный исходный образец нагревается печи до температуры самовоспламенения. Преимущество данного метода остоит не только в возможности синтезировать соединения из изкоэкзотермичных смесей, но и в более однородном температурном поле во ремя синтеза по сравнению с волновым режимом, что способствует получению днородной макро- и микроструктуры продукта, снижению термических апряжений, более точному сохранению формы образцов.
К настоящему времени хорошо изучены диаграммы состояния, гроение и свойства интермегаллидов. Вместе с тем кинетика и механизм их эразования изучены недостаточно, особенно на стадии химической реакции,
поскольку короткое время "' завершения взаимодействия, высокие температура и скорость нагрева вещества затрудняют исследования.
Целью работы является определение макрокйнетичёского механизма
синтеза интерметаллидов в режиме теплового взрыва. Она включает'в себя
следующие задачи: ;..-<"
-определение основных макрокинетических стадий, измерение скорости тепловыделения и кинетических параметров для каждой стадии;
-экспериментальное выявление физико-химических процессов, которые предшествуют тепловому взрыву, инициируют его, а также происходят на послевзрывных стадиях при формировании конечного продукта.
Научная новизна. Впервые экспериментально получена детальная макрокинетическая картина неизотермического синтеза (в режиме теплового взрыва) в интерметаллидных системах, включающая в себя результаты феноменологических наблюдений, динамики тепловыделения, фазовых и структурных превращений, эволюцию микроструктуры, определение значений кинетических параметров основных стадий. Получены новые результаты по составам: Cu+Al, 2Cu+Al, 3Cu+Al, 3NH-A1, Ті+Al, ЗТі+АІ, Nb+3A1, Nb+Al, 2Nb+Al.
Во всех исследованных нами системах одним из компонентов
является алюминий и наблюдается увеличение температуры плавления
тугоплавкого компонента. Это позволяет проследить за особенностями синтеза
интерметаллидов в ряду, переходя от системы с небольшим различием в
температурах плавления компонентов к системе, где это различие становится
значительным. '"
Реализованы однородные условия нагрева (по Н.Н. Семенову). Разработана комплексная методика, позволяющая сопоставлять данные взаимно дополняющих физико-химических методов:
-метода динамической рентгенографии (ДРФА), который был впервые ірименен для исследования теплового взрыва;
-метода термометрии, при котором значения термопар, впрессованных :верху и снизу образца, выводились через усилители в компьютер. Во время гагрева и остывания значения температуры записывалось раз в секунду, а в момент экзотермической реакции частота измерения температуры достигала 1000 раз в секунду.
Достоверность результатов работы обеспечивается комплексным применением независимых экспериментальных и аналитических методов, соторые взаимно дополняют и контролируют друг друга. Области фименимости впервые созданных экспериментальных методик определялись с юмощью калибровочных экспериментов, сравнения результатов с данными гавестных хорошо аттестованных методов, теоретического анализа и оценок югрешностей.
Ірактическая ценность. Полученные данные могут быть использованы для ттимизации процессов синтеза интерметаллидов методом СВС в режиме теплового взрыва.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на шести
гаучных конференциях: Международная конференция. (Минск, 1997.); IV
Международный симпозиум по Самораспространяющемуся
Высокотемпературному Синтезу, (Толедо, Испания, 1997); XVI, XVII и XVIII
Зсеро'ссїшская школа^сймпозиум молодых ученых по химической кинетике,
Клязьма, 1998, 1999 и 2000г); V Международный симпозиум по
Самораспространяющемуся Высокотемпературному Синтезу, (Москва, Россия,
1999): "
По материалам исследования опубликовано 9 научных трудов.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести -лав, выводив'йЬпйсКа цитируемой литературы. Работа изложена на 136 стр.
машинописного текста, включая 66 рисунков, 1 таблицу. Список литературы содержит 76 наименований,
