ПОЛУЧЕНИЕ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ ДЛЯ ЭНЕРГОЕМКИХ ГОРЮЧИХ КОМПОЗИЦИЙ

В работе представлены результаты механохимической обработки частиц порошков алюминия в мельнице динамического действия с использованием различных органических модификаторов (графит, стеариновая кислота, поливиниловый спирт) в качестве поверхностно-активной добавки с целью повышения дисперсности порошков и модифицирования поверхностного слоя исходных частиц. Методами электронно-силовой микроскопии, рентгенофазового анализа, ИК-спектроскопии и ЕDХ исследованы морфология, дисперсность, структура и средний размер частиц порошков алюминия после механохимической обработки, показавшие значительные изменения поверхностного слоя частиц. Установлено, что при механохимической обработке алюминия с органическими добавками происходит частичное восстановление оксидного поверхностного слоя, образуются несколько типов активных центров, способных вступать в химические реакции при использовании полученных композиций в составе различных горючих смесей. Выявлено, что при увеличении содержания модификаторов, т. е. графита и поливинилового спирта, в композите с этими добавками активность алюминия вырастает. При повышении содержания стеариновой кислоты в Al-композите прирост показателя активности падает. Это может быть связано с тем, что в процессе измельчения смеси Аl–C17H35COOH с большим количеством стеариновой кислоты (более 5 %) на поверхности частиц алюминия образуется плотный капсюлирующий слой, плохо растворимый щелочью. При механическом воздействии в порошках исследуемых композиций происходят как накопление, так и перераспределение дефектов по объему частицы, повышение количества активного алюминия, образование активных центров и формирование на поверхности алюминия капсулирующего слоя на основе органических модификаторов.

механохимическая обработка, алюминий, модификатор, графит, стеариновая кислота, поливиниловый спирт, композит, активные центры

1. Heinicke G. Tribochemistry. Berlin: Akad. Verlag, 1984.

2. Мансуров З.А., Мофа Н.Н. Механохимический синтез композиционных материалов. Алматы: аза универстетi, 2016.

3. Aввaкумoв E.Г. Мexaнoxимичecкиe мeтoды aктивaции xимичecкиx прoцeccoв. Нoвocибирcк: Нaукa. Cиб. отд-ниe, 1986.

4. Zhang D.L. Processing of advanced materials using highenergy mechanical milling // Progr. Mater. Sci. 2004. Vol. 49. Р. 537—560.

5. Koch C.C., Whittenberger J.D. Mechanical milling. alloying of intermetallics // Intermetallics. 1996. Vol. 4. No. 5. Р. 339—355.

6. Suryanarayana C. Mechanical alloying and milling // Progr. Mater. Sci. 2001. Vol. 46. No. 1-2. P. 1—184.

7. Gaffet E., Bernard F., Nierce J-C., Charlot F., Gras C., Le Caer G. Some recent developmentsin mechanical activation and mechanosynthesis // J. Mater. Chem. 1999. Vol. 9. P. 305—314.

8. Бутягин П.Ю. Прoблeмы и пeрcпeктивы рaзвития мexaнoxимии // Уcпexи xимии. 1994. Т. 63. No. 12. C. 1031—1043.

9. Avvakumov E., Senna M., Kosova N. Soft mechanochemical synthesis: A basics for new chemical technologies. Boston; Dordrecht; London: Kluwer Acad. Publ., 2001.

10. Balaz P. Mehanochemictry in nanо science and mineral engineering. Springer, 2008.

11. Fman S., Toas. J. Mechanoluminescence of quartz particles in stirred media mill // Fourth international conference on mechanochemistry and mechanical alloying. Braunschweig, Germany, 2003. P. 56—57.

12. Dossi S., Paravan C., Maggi F., Galfetti L. Enhancing micrometric aluminum reactivity by mechanical activation // AIAA. 2015. P. 4206-4221.

13. Стрелецкий А.H., Колбанев КВ., Трошин К.Я., Борисов А.А., Леонов А.В., Мудрецов С.Н., Артемов В.В., Долгобородов А.Ю. Структура и реакционная способность механоактивированных нанокомпозитов Mg(Al) MoO3 // Хим. физика. 2016. Т. 35. No. 7. С. 79—91.

14. Стрелецкий А.Н., Колбанев И.В., Борунова А.Б., Бутягин П.Ю. Механическая активация алюминия. 3. Кинетика взаимодействия алюминия с водой // Коллоид. журн. 2005. Т. 67. No. 5. С. 694—701.

15. Долгобородов А.Ю., Стрелецкий А.H., Махов М.Н., Колбанев К.В., Фортов В.Е. Взрывчатые составы на основе механоактивированных смесей металл-окисел // Хим. физика. 2007. Т. 26. No. 12. С. 40—45.

16. Sadykov B., Sabayev Zh., Bakkara A., Deluca L., Mofa N., Mansurov Z. SH-synthesis of aluminosilicate ceramics: mechanochemical activation and regularities of combustion // Sci. Res. Abstr. Appl. Miner. Adv. Mater. 2015. Vol. 4. Р. 49.

17. Мoфa Н.Н., Caдыкoв Б.C., Бaккaрa A.E., Мaнcурoв З.A. Ocoбeннocти гoрeния энeргeтичecкиx кoндeнcирoвaнныx cиcтeм c мexaнoaктивирoвaнными мeтaллизирoвaнными кoмпoзитaми // Тр. 7-й Мeждунaр. кoнф. SPACE’2015 «Кocмичecкий вызoв XXI вeкa». Ceвacтoпoль, 2015. C. 61—63.

18. De Luca L.T., Galfetti L., Colombo G., Maggi F., Paravan C., Reina A., Dossi S., Fassina M., Sossi A. Metal nanopowders: production, characterization, and energetic applications. Weinheim: Wiley-VHC, 2014.

19. Кириченко О.А., Ушаков В.А., Андрюшкова О.А., Ивченко С.В., Полубояринов В.А. Фазовые превращения и массоперенос в механически активированных низкотемпературных оксидах алюминия // Неорган. матер. 1999. Т. 15. No. 35. С. 333—341.

20. Аввакумов Е.Г. Фундаментальные основы механической активации, механосинтеза и механохимических технологий. Новосибирск: Наука, 2009.

21. ГОСТ 9454-95. Пудра алюминиевая. Технические условия (Введен 01.01.1997). Минск, 1997.

22. Баккара А.Е. Влияние добавок наночастиц металлов на горение конденсированных систем: Дисс. … докт. филос. наук. Алматы: КазНУ им. аль-Фараби, 2017.