Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya

Расширенный поиск

ДИНАМИКА ФАЗООБРАЗОВАНИЯ ПРИ СИНТЕЗЕ ДИБОРИДА МАГНИЯ ИЗ ЭЛЕМЕНТОВ В РЕЖИМЕ ТЕПЛОВОГО ВЗРЫВА

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-3-12-22

Полный текст:

Аннотация

Методом времяразрешающей дифракции (TRXRD) изучено влияние скорости нагрева смеси Mg + 2B на динамику фазообразования при тепловом взрыве в среде гелия. Показано, что фаза MgB2  появляется без формирования промежуточных соединений. Существенным фактором, влияющим на кинетику  образования MgB2,  является наличие примесного кислорода. При скорости нагрева шихтовой смеси 150–200 °С/мин оксидная пленка на поверхности частиц магния не успевает сформироваться, в результате чего реакция Mg + 2B = MgB2  протекает по механизму реакционной диффузии сразу после расплавления  магния. Продукты синтеза состоят преимущественно из MgB2  и следов MgO на уровне 5 %. Температура теплового взрыва составляет 1100 °С. При скорости нагрева 30–50 °С/мин на поверхности магния вырастает сравнительно толстая оксидная пленка, которая тормозит растекание расплава и сдвигает на 8–9  с начало реакции образования MgB2. Продукты синтеза содержат MgB2  и до 15 % MgO. Температура теплового взрыва в этом случае составляет 1020 °С.

Об авторах

А. Ю. Потанин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва; Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, Черноголовка, Московская обл.
Россия

Кандиат технических наук, младший научный сотрудник НУЦ СВС МИСиС–ИСМАН.

119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4. E-mail: a.potanin@inbox.ru


Е. А. Левашов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва; Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, Черноголовка, Московская обл.
Россия

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой порошковой металлургии и функциональных покрытий МИСиС, директор НУЦ СВС МИСиС–ИСМАН



Д. Ю. Ковалев
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, Черноголовка, Московская обл.
Россия

Кандиат технических наук, зав. лабораторией рентгеноструктурных исследований ИСМАН.

142432, Россия, Московская обл., Ногинский район, г. Черноголовка, ул. АкадемикаОсипьяна, 8


Список литературы

1. Гусева Л. Высокотемпературные сверхпроводники. Перспективы использования в СВЧ-компонентах // Электроника НТБ. 1999. No. 2. С. 21—30.

2. Светиков Ю. Современные тенденции развития кабельного производства // Компоненты и технологии. 2007. No. 73. С. 137—142.

3. Тинкхам М. Введение в сверхпроводимость / Пер. с англ. М.: Атомиздат, 1980.

4. Головашкин А.И. Высокотемпературные сверхпроводящие керамики // Успехи физ. наук. 1987. Т. 152. No. 4. C. 553—572.

5. Ивановский А.Л. Зонная структура и свойства сверхпровод ящего MgB2 и родственны х соединений (Обзор) // Физика твердого тела. 2003. Т. 45. No. 10. С. 1742—1769.

6. Ивановский А.Л. Сверхпроводящий MgB2 и родственные соединения: Синтез, свойства, электронная структура // Успехи химии. 2001. Т. 70. No. 9. С. 811—829.

7. Radev D.D., Marinov M., Tumbalev V., Radev I., Konstantinov L. Mechanically activated self-propagated hightemperature synthesis of nanometer-structured MgB2 // Physica C. 2005. Vol. 418. Iss. 1-2. P. 53—58.

8. Xiujuan Chen, Tiandong Xia, Ming jing Wang, Wenjun Zhao, Tianzuo Liu. Microstructural transformation during combustion synthesis of MgB2 superconductor // Physica C. 2007. Vol. 454. Iss. 1-2. P. 38—42.

9. Przybylski K., Stobierski L., Chmist J., Kołodziejczyk A. Synthesis and properties of MgB2 obtained by SHS method // Physica C. 2003. Vol. 387. Iss. 1-2. P. 148—152.

10. Zlotnikov I., Gotman I., Gutmanas E.Y. Processing of dense bulk MgB2 superconductor via pressure-assisted thermal explosion mode of SHS // J. Eur. Ceram. Soc. 2005. Vol. 25. No. 15. P. 3517—3522.

11. Rosenband V., Gany A. Thermal explosion synthesis of a magnesium diboride powder // Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2014. Vol. 50. Iss. 6. P. 653—657.

12. Ramdane W., Bendjemil B., Hafs A., Hendaoui A., Guerioune M., Vrel D. Structural сharacterization and supercon-ducting properties of MgB2 prepared by SHS-method // Int. J. Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 2007. Vol.16. Iss. 4. P. 207—212.

13. Feng Wang-Jun, Xia Tian-Dong, Liu Tian-Zuo, Zhao WenJun, Wei Zhi-Qiang. Bulk MgB2 superconductor with high critical current density synthesized by self-propagating high-temperature synthesis method // Chinese Physics. 2005. Vol. 14. No. 11. P. 2325—2328.

14. Розенбанд В., Гани А. Синтез порошка диборида магния в режиме теплового взрыва // Физика горения и взрыва. 2014. Т. 50. No. 6. C. 34—39.

15. Левашов Е.А., Рогачев А.С., Курбаткина В.В., Максимов Ю.М., Юхвид В.И. Перспективные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: Изд. дом МИСиС, 2011.

16. Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов: Учеб. пос. / Под научный ред. В.Н. А нциферова. М.: Машиностроение-1, 2007.

17. Rogachev A.S., Mukasyan A.S., Varma A. Volume combustion modes in heterogeneous reaction systems // J. Mater. Synth. Proc. 2002. Vol. 10. Iss. 1. P. 31—36.

18. Ponomarev V.I., Kovalev D.Yu. Time-resolved X-ray diffraction during combustion in the Ti—C—B system // Int. J. Self-Propagation High-Temperature Synthesis. 2005. Vol. 14. Iss. 2. P. 111—117.

19. Ponomarev V.I., Khomenko I.O., Merzhanov A.G. A laboratory methods of time resolved X-ray diffraction // Crystallography. 1995. Vol. 1. P. 14—17.

20. Shelekhov E.V., Sviridova T.A. Programs for X-ray analysis of polycrystals // Met. Sci. Heat Treat. 2000. Vol. 42. Iss. 8. P. 309—313.

21. ГОСТ 27417-98. Порошки металлические. Определение общего содержания кислорода методом восстановительной экстракции. М.: Изд-во стандартов, 1998.

22. Margadonna S., Muranaka T., Prassides K., Maurin I., Brigatti K., Ibberson R.M., Arai M., Takata M., Akimitsu J. Phase inhomogeneities and lattice expansion near Tc in the Mg11B2 superconductor // Phys.: Condens. Mater. 2001. Vol. 13. Iss. 35. P. 795—802.

23. Teng-Shih Shih, Zin-Bou Liu. Thermally-formed oxide on aluminum and magnesium // Mater. Trans. 2006. Vol. 47. Iss. 5. P. 1347—1353.

24. Рогачев А.С., Мукасьян А.С. Горение для синтеза материалов: Введение в структурную макрокинетику. М.: Физматлит, 2012.

25. Mukasyan A.S., White J.D.E., Kovalev D.Yu., Kochetov N., Ponomarev V.I., Son S. Dynamics of phase transformation during thermal explosion in the Al—Ni system: Inf luence of mechanical activation // Physica B. 2010. Vol. 405. Iss. 2. P. 778—784.

26. Patsera E.I., Levashov E.A., Kurbatkina V.V., Kovalev D.Yu. Production of ultra-high temperature carbide (Ta,Zr)C by self-propagating high-temperature synthesis of me chanically activated mixtures // Ceram. Int. 2015. Vol. 41. Iss. 7. P. 8885—8893.


Для цитирования:


Потанин А.Ю., Левашов Е.А., Ковалев Д.Ю. ДИНАМИКА ФАЗООБРАЗОВАНИЯ ПРИ СИНТЕЗЕ ДИБОРИДА МАГНИЯ ИЗ ЭЛЕМЕНТОВ В РЕЖИМЕ ТЕПЛОВОГО ВЗРЫВА. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2016;(3):12-22. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-3-12-22

For citation:


Potanin A.Y., Levashov E.A., Kovalev D.Y. DYNAMICS OF PHASE FORMATION DURING SYNTHESIS OF MAGNESIUM DIBORIDE FROM ELEMENTS IN THERMAL EXPLOSION MODE. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2016;(3):12-22. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-3-12-22

Просмотров: 201


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)