Сергей Георгиевич Вадченко – к.ф.-м.н., вед. науч. сотрудник лаборатории динамики микрогетерогенных процессов
Россия, 142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8
Sergey G. Vadchenko – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Leading Researcher, Microheterogenic Process Dynamics Laboratory
8 Akademik Osipyan Str., Chernogolovka, Moscow region 142432, Russia
Алексей Сергеевич Седегов – инженер НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы»
Россия, 119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4, стр. 1
Aleksei S. Sedegov – Engineer, Structural Nanoceramics Research Center
4 bld. 1 Leninskiy Prosp., Moscow 119049, Russia
Иван Дмитриевич Ковалев – к.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник лаборатории рентгеноструктурных исследований
Россия, 142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8
Ivan D. Kovalev – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Researcher, X-Ray Structural Research Laboratory
8 Akademik Osipyan Str., Chernogolovka, Moscow region 142432, Russia
В работе исследованы закономерности воспламенения и теплового взрыва механически активированных смесей (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) + 5C. Их готовили в 2 этапа – вначале проводили механическую активацию смесей порошков металлов для получения композитных частиц Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, затем добавляли углерод и проводили дополнительную активацию. При активации в течение 120 мин при скорости вращения барабанов 347 об/мин формировались твердые растворы на основе входящих в состав металлов и оставались крупные частицы тантала. Из полученных смесей прессовали таблетки, которые нагревали в атмосфере аргона до воспламенения. Процесс воспламенения включает в себя несколько стадий. На первой стадии происходит инертный нагрев. При t = 420÷450 ºC начинается прогрессивный разогрев образца до температур 750–770 °C, при которых происходит фазовый переход, сопровождающийся эндотермическим эффектом. После фазового перехода температура резко повышается, и происходит тепловой взрыв, в результате чего формируются сложные карбиды и остается непрореагировавший тантал. Активированная смесь и высокоэнтропийный твердый раствор (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) C5 нестабильны, и при нагреве выше 1300 °C из них выделяются карбиды. При этом изменяется состав твердого раствора (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta)C5 . С использованием последнего для разбавления активированной смеси на 25 % и 50 % для реакции (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) + 5C в интервале температур 1100–1580 °C была определена эффективная энергия активации Eа = 34 кДж/моль.
This research focuses on investigating the ignition and thermal explosion behavior of (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) + 5C mixtures that have been mechanically activated. First, we mechanically activated the metal powder mixtures to produce composite particles consisting of Ti, Zr, Hf, Nb, and Ta, followed by the addition of carbon, and re-activation. An activation time of 120 min at 347 rpm resulted in the formation of solid solutions from the metals in the mixture, while large tantalum particles were preserved. The resulting mixtures were then pressed into pellets, which were heated in argon until ignition occurred. The ignition process involves multiple phases, with the first being inert heating, followed by progressive heating at t = 420÷450 °C, and a subsequent endothermic phase transformation at 750–770 °C. The temperature then rises rapidly, resulting in a thermal explosion that forms complex carbides, leaving some unreacted tantalum behind. The (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta)C5 activated mixtures and high entropy solid solution are unstable and release titanium and zirconium carbides when heated above 1300 °C, causing changes to the composition of the (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta)C5 final product. When diluted by adding 25 and 50 % of the final product, the effective activation energy Ea for the (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) + 5C reaction in the 1100–1580 °C temperature range was found to be 34 kJ/mol.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.