Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Получение механохимической обработкой металлических порошков для энергоемких горючих композиций. 2. Структура и реакционная способность механоактивированных смесей Al–модификатор–SiО2

https://doi.org/541.124.16

Полный текст:

Аннотация

Представлены результаты исследования различными физико-химическими методами частиц композитов алюминий–модификатор–кварц после механохимической обработки (МХО) в планетарно-центробежной мельнице. В качестве модификаторов использовались графит (С), поливиниловый спирт (ПВС) и стеариновая кислота (СК). Для повышения диспергируемости пластичных металлических порошков (металл–модификатор) процесс МХО проводился в присутствии кварца, массовая доля которого в композите варьировалась от 5 до 20 %. При увеличении содержания графита от 5 до 20 %, а SiO2 от 5 до 10 % в составе композитов алюминий–модификатор–кварц наблюдалось наибольшее измельчение частиц алюминия. При МХО системы Al–СК–SiO2 с повышением содержания кварца в композите размер частиц уменьшается, а кристаллитов – повышается. Максимальную дефектность алюминия после МХО показали образцы Al–СК–5%SiO2. Для состава Al–ПВС–SiO2 после МХО наблюдалось увеличение частиц и, соответственно, снижение удельной поверхности при достаточно малых размерах кристаллитов. Показано, что с ростом содержания кварца в системе в результате МХО повышается дефектность кристаллической структуры алюминиевых частиц. Синтезированный порошковый материал в таком случае представляет собой композиционное образование из частиц алюминия и кварца, связанных полимером, полученным на основе поливинилового спирта. В результате МХО смеси Al–модификатор–SiO2 повышается активность порошка как вследствие накопления и перераспределения дефектов в частицах алюминия, так и за счет изменения структуры поверхности в результате внедрения модифицирующих добавок в разрушаемый оксидный слой. Представлена концептуальная модель трансформации поверхностного слоя и субзеренной структуры алюминиевых частиц в ходе МХО.

Об авторах

Н. Н. Мофа
Институт проблем горения (ИПГ)
Казахстан

докт. хим. наук, зав. лабораторией механохимических процессов 

050012, г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 172



Б. С. Садыков
Институт проблем горения (ИПГ)
Казахстан
PhD, науч. сотрудник лаборатории механохимических процессов


А. Е. Баккара
Казахский национальный университет (КазНУ) им. аль-Фараби; Институт проблем горения (ИПГ)
Казахстан

PhD, ст. преподаватель кафедры химической физики и материаловедения 

050040, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71

ст. науч. сотрудник лаборатории синтеза углеродных наноматериалов в пламени 



З. А. Мансуров
Казахский национальный университет (КазНУ) им. аль-Фараби; Институт проблем горения (ИПГ)
Казахстан

докт. хим. наук, профессор кафедры химической физики и материаловедения 

ген. директор 



Список литературы

1. Гогуля М.Ф., Бражников М.А., Махов М.Н., Долгобородов А.Ю., Любимов А.В., Соколова И.Л. Влияние алюминия на метательную способность смесевых составов на основе штатных взрывчатых веществ. Хим. физика. 2012. Т. 31. No. 31. С. 33—66. Gogulya M.F., Brazhnikov M.A., Makhov M.N., Dolgoborodov A.Yu., Lyubimov A.V., Sokolova I.L. The effect of aluminum on the throwing ability of composite compounds based on standard explosives. Khimicheskaya fizika. 2012. Vol. 31. No. 31. P. 33—66 (In Russ.).

2. Хуан Х.Т., Цзоу М.Ш., Го С.Я., Ян Ж. Цз., Ли Ю.К. Эффективность реагирования алюминия в составе топлива для прямоточных гидрореактивных двигателей. Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49. No. 5. С. 39—46. Khuan Kh.T., Tszou M.Sh., Go S.Ya., Yan Zh. Tsz., Li Yu.K. The effectiveness of the response of aluminum in the composition of the fuel for direct-flow hydro jet engines. Fizika goreniya i vzryva. 2013. Vol. 49. No. 5. P. 39—46 (In Russ.).

3. Де Лука Л.Т., Галфетти Л., Северини Ф., Меда Л., Марра Ж., Ворожцов А.Б., Седой В.С., Бабук В. А. Горение смесевых твердых топлив с наноразмерным алюминием. Физика горения и взрыва. 2005. Т. 41. No. 6. С. 80—94. De Luka L.T., Galfetti L., Severini F., Meda L., Marra Zh., Vorozhtsov A.B., Sedoi V.S., Babuk V.A. Combustion of composite solid fuels with nanoscale aluminum. Fizika goreniya i vzryva. 2005. Vol. 41. No. 6. P. 80—94 (In Russ.).

4. Абовян Л.С., Нерсисян Г.Н., Харатян С.Л. Активированное горение системы SiO2—Al—C и синтез композиционных порошков SiC/Al2O3. Физика горения и взрыва. 2000. Т. 36. No. 2. С. 51—55. Abovyan L.S., Nersisyan G.N., Kharatyan S.L. Activated combustion of the system SiO2—Al—C and synthesis of composite powders SiC/Al2O3. Fizika goreniya i vzryva. 2000. Vol. 36. No. 2. P. 51—55 (In Russ.).

5. Price E.W., Sigman R.K. Combustion of aluminized solid propellants. In: Solid propellant chemistry, combustion, and motor interior ballictic (Eds. V. Yang, T.B. Brill, W.Z. Ren). 2000. Vol. 185. P. 663—687.

6. Dreizin E.L. Experimental study of stages in aluminium combustion in air. Combust. Flame. 1996. Vol. 105. No. 4. Р. 541—556.

7. Dе Luса L.T., Gаlfеtti L., Соlоmbо G., Mаggi F., Bаndеrа А., Bаbuk V.А., Sinditskii V.P. Microstructure effects in aluminized sоlid rосkеt propellants. J. Propuls. Pоwеr. 2010. Vоl. 26. No. 4. P. 724—733.

8. Покалюхин Н.А. Смесевые энергоемкие материалы: Учеб.-метод. пос. Казань: КГТУ, 2008. Pokalyukhin N.A. Mixed energy-intensive materials: a teaching aid. Kazan’: Kazan. gos. tekhnol. univ., 2008 (In Russ.).

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

10. Ляхов Н.З., Талако Т.Л., Григорьева Т.Ф. Влияние механоактивации на процессы фазо- и структурообразования при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе. Новосибирск: Параллель, 2008. Lyakhov N.Z., Talako T.L., Grigor’eva T.F. The effect of mechanical activation on the phase and structure formation processes during self-propagating high-temperature synthesis. Novosibirsk: Parallel’, 2008 (In Russ.).

11. Уракаев Ф.Х., Шевченко В.С., Савинцев Ю.П. Изучение абразивно-реакционного взаимодействия минералов с материалом млеющих тел при их механохимической обработке. Химия в интересах устойчивого развития. 2005. No. 13. С. 455—459. Urakaev F.Kh., Shevchenko V.S., Savintsev Yu.P. Study of the abrasive-reaction interaction of minerals with the material of the glueing bodies during their mechanochemical processing. Khimiya v interesakh ustoichivogo razvitiya. 2005. No. 13. P. 455—459 (In Russ.).

12. Авакумова Е.Г. Фундаментальные основы механической активации, механосинтеза и механохимических технологий. Новосибирск: Наука, 2009. Avakumova E.G. Fundamental principles of mechanical activation, mechanosynthesis and mechanochemical technologies. Novosibirsk: Nauka, 2009 (In Russ.).

13. Лернер М.И., Глазкова Е.А., Ворожцов А.Б., Родкевич Н.Г., Волков С.А., Иванов А.Н. Пассивация нанаоразмерного порошка алюминия для применения в высокоэнергетических материалах. Хим. физика. 2015. Т. 1. С. 46—51. Lerner M.I., Glazkova E.A., Vorozhtsov A.B., Rodkevich N.G., Volkov S.A., Ivanov A.N. Passivation of nano-sized aluminum powder for use in high-energy materials. Khimicheskaya fizika. 2015. Vol. 1. P. 46—51 (In Russ.).

14. Стрелецкий А.H., Колбанев КВ., Борунова А.Б., Леонов А.В., Бутягин П.Ю. Механическая активация алюминия. 1: Совместное измельчение алюминия и графита. Коллоид. журн. 2004. Т. 66. No. 6. С. 811—818. Streletskii A.H., Kolbanev K.V., Borunova A.B., Leonov A.V., Butyagin P.Yu. Mechanical activation of aluminum. 1: Cogrinding of aluminum and graphite. Kolloidnyi zhurnal. 2004. Vol. 66. No. 6. P. 811—818 (In Russ.).

15. 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. Streletskii A.N., Kolbanev I.V., Borunova A.B., Butyagin P.Yu. Mechanical activation of aluminum. 3. The kinetics of the interaction of aluminum with water. Kolloidnyi zhurnal. 2005. Vol. 67. No. 5. P. 694—701 (In Russ.).

16. Мофа Н.Н., Садыков Б.С., Баккара А.Е., Мансуров З.А. Особенности горения энергетических конденсированных систем с механоактивированными металлизированными композитами. Тр. 7-й Междунар. конф. «Космический вызов ХХI века» (SPАСЕ’2015). Севастополь, 2015. С. 61—63. Mofa N.N., Sadykov B.S., Bakkara A.E., Mansurov Z.A. Features of combustion of energy condensed systems with mechanically activated metallized composites. In: Proc. 7-th Inter. Conf. «Kosmicheskii vyzov XXI veka» (SPASE’2015). Sevastopol’, 2015. Р. 61—63 (In Russ.).

17. Trunоv M., Shоеnitz M., Drеizin Е. Ignitiоn оf аluminum pоwdеrs undеr diffеrеnt ехpеrimеntаl соnditiоns. Prоpеllаnts, Ехplоsivеs, аnd Pyrоtесhniсs. 2005. Vоl. 30. No. 1. P. 36—43.

18. Dе Luса L.T., Gаlfеtti L., Соlоmbо G., Mаggi F., Pаrаvаn С., Rеinа А., Dоssi S., Fаssinа M., Sоssi А. Mеtаl nаnоpоwdеrs: prоduсtiоn, сhаrасtеrizаtiоn, аnd еnеrgеtiс аppliсаtiоns. Gеrmаny: Wilеy—VHС, 2014.

19. Dоssi S., Pаrаvаn С., Mаggi F., Gаlfеtti L. Еnhаnсing miсrоmеtriс аluminum rеасtivity by mесhаniсаl асtivаtiоn. АIАА. 2015. P. 4206—4221.

20. Стрелецкий А.Н., Колбанев И.В., Трошин К.Я., Борисов А.А., Леонов А.В., Мудрецова С.Н., Артемов В.В., Долгобородов А.Ю. Структура и реакционная способность механоактивированных композицитов Mg(Al)/MoO3. Хим. физика. 2016. Т. 35. No. 7. С. 79—91. Streletskii A.N., Kolbanev I.V., Troshin K.Ya., Borisov A.A., Leonov A.V., Mudretsova S.N., Artemov V.V., Dolgoborodov A.Yu. Structure and reactivity of mechanically activated compositions of Mg(Al)/MoO3. Khimicheskaya fizika. 2016. Vol. 35. No. 7. P. 79—91(In Russ.).

21. Мансуров З.А., Мофа Н.Н., Шабанова Т.А. Механохимическая обработка, особенности структуры, свойств и реакционная способность СВС-систем на основе природных материалов. Ч. 1: Механохимический синтез высокодисперсных наноструктурированных систем на основе кварца. Инж.-физ. журн. 2013. Т. 86. No. 4. С. 793—800. Mansurov Z.A., Mofa N.N., Shabanova T.A. Mechanochemical treatment, structural features, properties and reactivity of SHS systems based on natural materials. Pt 1: Mechanochemical synthesis of highly dispersed quartz-based nanostructured systems. Inzhenerno-fizicheskii zhurnal. 2013. Vol. 86. No. 4. P. 793—800 (In Russ.).

22. 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. Mineralogy & Adv. Mater. AMAM. 2015. Vol. 4. Р. 49.

23. Mansurov Z.A., Mofa N.N., Sadykov B.S., Sabaev Zh.Zh. SHS Production of heat-shield materials from minerals and residual products: influence of preliminary mechanochemical treatment and modifying agents. Int. J. SHS. 2016. Vol. 25. No. 3. Р. 166—172.

24. Смагин А.Г., Ярославский М.И. Пьезоэлектричество кварца и кварцевые резонаторы. М.: Энергия, 1970. Smagin A.G., Yaroslavskii M.I. Quartz piezoelectricity and quartz resonators. Moscow: Energiya, 1970 (In Russ.).

25. Aman S., Tomas J. Mechanoluminescence of quartz particles in stirred media mill. In: Proc. 4-th Inter. Conf. on Mechanochemistry and Mechanical Alloing. Germany, Braunschweig, 2003. P. 56—57.

26. Мофа Н.Н., Садыков Б.С., Баккара А.Е., Мансуров З.А. Получение механохимической обработкой металлических порошков для энергоемких горючих композиций. 1. Особенности структуры и состояния частиц порошков алюминия, полученных в результате механохимической обработки. Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2018. No. 2. С. 13—22. Mofa N.N., Sadykov B.S., Bakkara A.E., Mansurov Z.A. Fabrication of metallic powders for energy-intensive combustible compositions by mechanochemical treatment. 1. Peculiarities of the structure and state of aluminum powder particles formed by mechanochemical treatment. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2018. Vol. 59. No. 4. P. 450—457.

27. Волочко А.Т., Подболотов К.Б., Дятлова Е.М. Огнеупорные и тугоплавкие керамические материалы. Минск: Белорус. наука, 2013. Volochko A.T., Podbolotov K.B., Dyatlova E.M. Refractory and refractory ceramic materials. Minsk: Belorus. nauka, 2013 (In Russ.). 28. Wаtsоn Е.S. А diffеrеntiаl sсаnning саlоrimеtеr fоr qааntitаtivе diffеrеntiаl thеrmаl аnаlysis. Аnаl. Сhеm. 1964. Vоl. 36. P. 1233—1238.

28. Duranti E., Sossi A., Paravan C., Deluca L.T., Vorozhtsev A.B., Gromov A.A., Lerner M.I., Rodkevich N.G., Savin N. Nanosized aluminum powders as energetic additives for hybrid propulsion: physical analyses and performance tests. In: Proc. 21-st AIDAA Congr. Italy, Venice, 2011.

29. Mаnsurоv Z.А., Mоfа N.N., Sаdykоv B.S., Shаbаnоvа T.А. Асtivаtiоn оf thе tесhnоlоgiсаl соmbustiоn prосеss оf охidе systеms by diffеrеnt mоdifying аdditivеs. Аdv. Сеrаm. Sсi. Еng. 2013. Vоl. 2. No. 3. Р. 106—112.


Для цитирования:


Мофа Н.Н., Садыков Б.С., Баккара А.Е., Мансуров З.А. Получение механохимической обработкой металлических порошков для энергоемких горючих композиций. 2. Структура и реакционная способность механоактивированных смесей Al–модификатор–SiО2. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2019;(3):13-25. https://doi.org/541.124.16

For citation:


Mofa N.N., Sadykov B.S., Bakkara A.E., Mansurov Z.A. Using mechanochemical treatment to obtain metal powders for energy-intensive combustible compositions. 2. Structure and reactivity of mechanically activated Al–modifier–SiО2 mixtures. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2019;(3):13-25. (In Russ.) https://doi.org/541.124.16

Просмотров: 14


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