МАКРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СИНТЕЗА МЕТАЛЛОКЕРАМИКИ TiC–CoCrFeNiAl ИЗ ГРАНУЛИРОВАННЫХ СМЕСЕЙ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Впервые исследованы закономерности синтеза металлокерамики из гранулированных смесей (100 – X)(Ti + C) + X(Co–Cr–Fe–Ni–Al) при X = 0–30%. Известно, что режим горения гранулированных смесей зависит от преобладающего механизма воспламенения гранул – путем кондуктивной теплопередачи от гранулы к грануле или нагревом гранул с поверхности потоком горячего примесного газа, выделяющегося в процессе горения. Сформулированы необходимые и достаточные условия перехода от кондуктивного горения к конвективному, что дало возможность определить состав смеси, горение которой отвечает этим условиям. Определено содержание примесных газов для каждого состава и рассчитана скорость фронта горения по теории фильтрационного горения. Сравнение экспериментальной и расчетной скорости горения показывает, в каком режиме горит смесь каждого состава. Для смеси из гранул размером 1.7 мм при X ≤ 20% фильтрация примесных газов через образец приводит к конвективному режиму горения, при X >20% – к кондуктивному. Во всех смесях из гранул размером 0.6 мм реализуется кондуктивный режим горения. Для смесей, горящих в конвективном режиме, по экспериментальным данным рассчитаны значения коэффициента межфазового теплообмена. Они более чем на порядок превышают значения, полученные по известным теоретическим формулам для инертной зернистой среды.

Об авторах

Б. С Сеплярский

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Email: seplb1@mail.ru
Черноголовка, Россия

Р. А Кочетков

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Черноголовка, Россия

Н. И Абзалов

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Черноголовка, Россия

Т. Г Лисина

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Черноголовка, Россия

Список литературы

  1. Sharma A. High Entropy Alloy Coatings and Technology // Coatings. 2021. V. 11. № 4. P. 372.
  2. Xiao M., Nai S., Nan S. Feng C., Guan Z., Huo C., Zhang F., Qiu Z., Li G. Preparation, Mechanical Properties and Wear Resistance of Dual-sized TiC Particles Reinforced High-entropy Alloy Cermet Coating // J. Mater. Res. Technol. 2024. V. 28. P. 97.
  3. Steurer W. Single-phase High-Entropy Alloys–A Critical Update // Mater. Charact. 2020. V. 162. P. 110179.
  4. Xue M., Mao X., Lv Y., Chi Y., Yang Y., He J., Dong Y. Comparison of Micro-nano FeCoNiCrAl and FeCoNiCrMn Coatings Prepared from Mechanical Alloyed High-entropy Alloy Powders // J. Therm. Spray Tech. 2021. V. 30. P. 1666.
  5. Li X., Wang Y., Wang F. et al. Subsonic-flame-sprayed CoCrFeNi, AlCoCrFeNi, and MnCoCrFeNi-based High-entropy Alloy Coatings and Their Tribological Behaviors // J. Therm. Spray Tech. 2023. V. 32. P. 96.
  6. Fang Y., Chen N., Du G. et al. High-temperature Oxidation Resistance, Mechanical, and Wear Resistance Properties of Ti(C,N)-based Cermets with Al0.3CoCrFeNi High-entropy Alloy as a Metal Binder // J. Alloys Compd. 2020. V. 815. P. 152486.
  7. Wang Y.P., Li B.S., Ren M.X. et al. Microstructure and Compressive Properties of AlCrFeCoNi High Entropy Alloy // Mater. Sci. Eng., A. 2008. V. 491. № 1–2. P. 154.
  8. Fan Q., Chen C., Fan C. et al. Effect of High Fe Content on the Microstructure, Mechanical and Corrosion Properties of AlCoCrFeNi High-entropy Alloy Coatings Prepared by Gas Tungsten Arc Cladding // Surf. Coat. Technol. 2021. V. 418. P. 127242.
  9. Zhu G., Liu Y., Ye J. Fabrication and Properties of Ti(C,N)-based Cermets with Multi-component AlCoCrFeNi High-entropy Alloys Binder // Mater. Lett. 2013. V. 113. P. 80.
  10. Huang J., Luo F., Zhao Y., Shi W. Preparation of AlCoCrFeNi/W–TiC HEA Composite Coating by Laser Cladding // Mater. Today Commun. 2024. V. 39. P. 108677.
  11. Rogachev A.S., Vadchenko S.G., Kochetov N.A. et al. Combustion Synthesis of TiC-based Ceramic–Metal Composites with High Entropy Alloy Binder // J. Eur. Ceram. Soc. 2020. V. 40. № 7. P. 2527.
  12. Seplyarskii B.S., Abzalov N.I., Kochetkov R.A. et al. Combustion Synthesis of TiC-high Entropy Alloy CoCrFeNiMn Composites from Granular Mixtures // Ceramics Int. 2024. V. 50. P. 39159.
  13. Seplyarskii B.S., Kochetkov R.A., Lisina T.G., Rubtsov N.M., Abzalov N.I. Explanation of the Increase in the Combustion Velocity of a Ti + C Powder Mixture upon Dilution with Nickel Using a Convective– Conductive Combustion Model // Int. J. SHS. 2022. V. 31 № 4. P. 195.
  14. Гусаченко Л.К., Зарко В.Е., Рычков А.Д., Шокина Н.Ю. Фильтрационное горение энергетического материала в спутном потоке собственных продуктов. Критические условия // ФГВ. 2003. Т. 39. № 6. С. 97.
  15. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г., Абзалов Н.И. Кондуктивный и конвективный режимы горения гранулированных смесей Ti–C–NiCr // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 7. С. 56.
  16. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. М.: Металлургия, 1989.
  17. Шелудяк Ю.В., Кашпоров Л.Я., Малинин Л.А., Цалков В.Н. Теплофизические свойства компонентов горючих систем: Спр. М.: НПО Информ ТЭИ, 1992.
  18. Лариков Л.Н., Юрченко Ю.Ф. Структура и свойства металлов и сплавов. Киев: Наукова думка, 1985.
  19. Shiryaev A. Thermodynamics of SHS Processes: An Advanced Approach // Int. J. SHS. 1995. V. 4. № 4. P. 351.
  20. Вершинников В.И., Филоненко А.К. О зависимости скорости безгазового режима горения от давления // ФГВ. 1978. Т. 14. № 5. С. 42.
  21. Мержанов А.Г., Рогачев А.С., Умаров Л.М., Кирьяков Н.В. Экспериментальное исследование газовой фазы, образующейся в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // ФГВ. 1997. Т. 33. № 4. С. 55.
  22. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г., Абзалов Н.И. Режимы горения гранулированной смеси Ti + C при различном содержании газифицирующейся добавки // ФГВ. 2021. Т. 57. № 3. С. 88.
  23. Сеплярский Б.С., Абзалов Н.И., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г. Макрокинетика горения гранулированных смесей (Ti + C)–Ni. Влияние размера гранул // ФГВ. 2022. Т. 58. № 2. С. 58.
  24. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.
  25. Зенин А.А., Мержанов А.Г., Нерсисян Г.А. Исследование структуры тепловой волны в СВСпроцессах (на примере синтеза боридов) // ФГВ. 1981. Т. 17. № 1. С. 79.
  26. Алдушин А.П., Мартемьянова Т.М., Мержанов А.Г. и др. Распространение фронта экзотермической реакции в конденсированных смесях при взаимодействии компонент через слой тугоплавкого продукта // ФГВ. 1972. Т. 8. № 2. С. 202.
  27. Мартиросян И.А., Долуханян С.Г., Мержанов А.Г. Критические явления при горении смесей типа Атв + Втв + Сг (на примере системы титан–углерод–водород) // ФГВ. 1981.Т. 17. № 4. С. 24.
  28. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А. Исследование закономерностей горения порошковых и гранулированных составов Ti + xC (x > 0.5) в спутном потоке газа // Хим. физика. 2017. Т. 36. № 9. С. 21.
  29. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г., Абзалов Н.И. Экспериментально-теоретическое определение коэффициента межфазового теплообмена при горении гранулированной СВС-смеси в потоке газа // ТВТ. 2022. Т. 60. № 1. С. 81.
  30. Гольдштик М.А. Процессы переноса в зернистом слое. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1984.
  31. Касацкий Н.Г., Филатов В.М., Найбороденко Ю.С. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1991.
  32. Massoud K. Principles of Heat Transfer in Porous Media. Springer, 1995.
  33. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г., Абзалов Н.И. Природа увеличения скорости горения порошковой смеси Ti + C при разбавлении ее инертной добавкой // ЖФХ. 2023. Т. 97. № 3. С. 438.
  34. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г. Конвективный режим горения гранулированной смеси Ti + 0.5C. Область существования и основные закономерности // ФГВ. 2019. Т. 55. № 3. С. 57.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».