Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Методика проведения эксперимента




Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Влияние совместной и раздельной механической активации на закономерности СВС сверхвысокотемпературных однофазных карбидов в системе Ta-Zr-C

С.А. Воротыло, магистрант, Е. А. Левашов, профессор, В. В. Курбаткина, доцент, Е.И. Пацера, научный сотрудник

 

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва 119049, Ленинский проспект, 4

Введение.

Развитие современной авиационной и ракетной техники ставит перед наукой и промышленностью проблему создания новых сверхтугоплавких материалов. Основой таких материалов могут быть тройные карбиды тантала-циркония и тантала-гафния, которые обладают одними из самых высоких температур плавления, известных современной науке. Метод МА+СВС является наиболее перспективным методом получения таких соединений, так как подбор оптимального режима механической активации позволяет преодолевать кинетические затруднения при синтезе и минимизировать количество нежелательных оксидов и оксикарбидов в конечном продукте.

Цель работы.

Для оптимизирования кинетики горения смеси и состава конечных продуктов предлагается активировать исходную смесь двумя способами: совместно и раздельно (активирование тантала с углеродом с последующим доактивированием с цирконием).



 

Методика проведения эксперимента

Исходные реагенты: порошок циркония марки ПЦрК-1, порошок тантала ТаПМ, сажа П804Т в соотношении Ta4ZrC5. Механическая активация проводилась в ПЦР АИР-0.015.

Для изучения фазового состава продуктов реакции применялся метод РФА с использованием монохроматического Cu Kα- излучения.

Компактные керамические образцы были получены методом силового СВС- компактирования.

Теплота сгорания активированной шихты исследовалась на быстродействующем калориметре БКС-1.

Микроструктура активированных смесей и продуктов реакции исследовалась на РЭМ S-3400N.

 

 

Экспериментальные результаты и их обсуждение.

В результате МА образуются агломераты размером 200-300 мкм. Их структура несколько различна в зависимости от времени и схемы активации. В случае совместной активации в течение 5, 10 и 15 минут образуются

 

Экспериментально показано, что взаимодействие в режиме горения в данной системе начинается при времени МА в 3 и более минут (рисунок 1). Смесь после МА в течение 3 минут в результате локального теплового инициирования сгорела в стационарном режиме. Смесь после 5 минут МА на первой стадии увеличения начальной температуры саморазогрелась до температуры выше 1000 К и процесс горения прошел в режиме теплового взрыва (таблица 1).

 

Таблица 1. Влияние времени МА и начальной температуры на параметры горения.

Время МА, мин T0, К Tразогрева, К Uг, мм/с Тг, К
  - 1.4
0.86
0.9
0.95
0.97
  - 2,2
Тепловой взрыв

 

Рисунок 1 - Профиль волны горения в смеси Ta-Zr-C. Время МА 3 и 5 мин.

 

Результаты РФА зоны дореагирования показали присутствие 3 фаз: ~55% ТаС с параметром решетки 0,4455 нм; ~33% (Ta,Zr)C с параметром 0,4489 нм (соответствует 14,0% Zr в карбиде); 1-2% Та2С. Из-за высокой скорости охлаждения образцов диффузионные процессы проходят в них не до конца. В то же время продукты синтеза, полученные силовым СВС- компактированием, были идентифицированы по результатам РФА (Рис. 2) как однофазный твердый раствор (Ta,Zr)C с параметром решетки 0,4479 нм (что соответствует 10-11% Zr в карбиде). Микроструктура компактного продукта приведена на Рис. 3.

Микротвердость однофазного карбида (Ta,Zr)C составила 15,1 ГПа.

 

Рисунок 2 – Рентгенограмма продукта синтеза МА смеси (время МА- 5 минут).

 

Рисунок 3 - Микроструктура сгоревшего образца Ta-Zr-C

 

По результатам проведенного исследования можно сделать следующие выводы.

Выводы

1. Проведено изучение макрокинетических особенностей СВС в системе Ta-Zr-C. Установлено, что при времени МА шихты менее 3 минут СВС в системе инициировать невозможно. Определены зависимости скорости горения и температуры МА смесей от начальной температуры Т0. Изучено явление саморазогрева МА смесей в атмосфере аргона при Т0 > 380 К. Данное явление обусловлено окислением частиц циркония адсорбированным на их поверхности кислородом.

2. Проведено изучение динамики структурных превращений с помощью метода закалки волн горения. Установлено, что первоначально в зоне горения происходит образование простых карбидов TaC и ZrC, а ближе к зоне догорания появляется двойной карбид (Ta,Zr)C. Однофазный карбид (Ta,Zr)C с параметром решетки 0,4479 нм получен по технологии силового СВС – компактирования. Твердость данного карбида составила 15,1 ГПа.

 

 




Читайте также:
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация...
Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (289)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.008 сек.)
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7