Исследование макрокинетических параметров горения порошковых и гранулированных смесей на основе Ti + C. Объяснение парадокса “отрицательной энергии активации”

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Впервые выполнено сравнительное исследование макрокинетических параметров горения порошковых и гранулированных смесей Ti + C при разбавлении их металлическими порошками. Скорости горения порошковых смесей (Ti + C) + 20% Me (Me = Ni, Cu) оказались выше, чем смеси Ti + C, несмотря на более низкую температуру горения, что противоречит теоретическим представлениям о зависимости скорости горения от максимальной температуры в конденсированной гетерогенной среде. При разбавлении смеси Ti + C порошками Ti или TiC такого противоречия нет. Полученные данные объяснены с помощью конвективно-кондуктивной модели горения сильным влиянием примесного газовыделения из титана перед фронтом горения. По значениям скорости горения смесей с гранулами разных размеров получены значения времени передачи горения между гранулами и скорости горения вещества внутри гранул, а также количественная оценка тормозящего влияния примесных газов в порошковых смесях. Для смеси (Ti + C) + 20% Ni время воспламенения гранул оказалось меньше 1 мс. Путем сравнения параметров горения гранулированных смесей титана с сажей, разбавленных другими металлическими порошками и карбидом титана, объяснена эффективность передачи горения между гранулами при наличии горячего расплава Ni.

Об авторах

Б. С. Сеплярский

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения
им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: seplb1@mail.ru
Россия, Черноголовка

Р. А. Кочетков

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения
им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: seplb1@mail.ru
Россия, Черноголовка

Т. Г. Лисина

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения
им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: seplb1@mail.ru
Россия, Черноголовка

Н. И. Абзалов

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения
им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: seplb1@mail.ru
Россия, Черноголовка

Д. С. Васильев

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения
им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: seplb1@mail.ru
Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Костин С.В., Кришеник П.М., Рогачев С.А // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 1. С. 24; https://doi.org/10.31857/S0207401X21010076
  2. Турсынбек С., Зарко В.Е., Глотов О.Г. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 5. С. 16; https://doi.org/10.31857/S0207401X20050118
  3. Силяков С.Л., Юхвид В.И., Хоменко Н.Ю. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 9. С. 94; https://doi.org/10.31857/S0207401X20090113
  4. Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 9. С. 39; https://doi.org/10.31857/S0207401X20090058
  5. Мержанов А.Г., Рогачев А.С., Умаров Л.М., Кирьяков Н.В. // Физика горения и взрыва. 1997. Т. 33. № 4. С. 55.
  6. Щербаков В.А., Сычев А.Е., Штейнберг А.С. // Физика горения и взрыва. 1986. Т. 22. № 4. С. 55.
  7. Мукасьян А.С., Шугаев В.А., Кирьяков Р.М. // Физика горения и взрыва. 1993. Т. 2. № 1. С. 9.
  8. Камынина О.К., Рогачев А.С., Умаров Л.М. // Физика горения и взрыва. 2003. Т. 39. № 5. С. 69.
  9. Сеплярский Б.С., Вадченко С.Г. // Докл. АН. 2004. Т. 398. № 1. С. 72.
  10. Алдушин А.П., Мартемьянова Т.М., Мержанов А.Г. и др. // Физика горения и взрыва. 1972. Т. 8. № 2. С. 202.
  11. Dunmead S.D., Readey D.W., Semler C.E. // J. Amer. Ceram. Soc. 1989. V. 72. P. 2318.
  12. Varma A., Rogachev A.S., Mukasyan A.S., Hwang S. // Adv. Chem. Eng. 1998. V. 24. P. 79.
  13. Rogachev A.S. // Intern. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 1997. V. 6. № 2. P. 215.
  14. Сеплярский Б.С. // Докл. АН. 2004. Т. 396. № 5. С. 640.
  15. Rubtsov N.M., Seplyarskii B.S., Alymov M.I. Ignition and Wave Processes in Combustion of Solids. Springer International Publishing AG, Cham, Switzerland, 2017; https://doi.org/10.1007/978-3-319-56508-8_4
  16. Seplyarskii B.S., Kochetkov R.A. // Intern. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2017. V. 26. № 2. P. 134.
  17. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г., Абзалов Н.И. // Физика горения и взрыва. 2021. Т. 57. № 1. С. 65; https://doi.org/10.15372/FGV20210107
  18. Nikogosov V.N., Nersesyan G.A., Shcherbakov V.A., Kharatyan S.L., Shteinberg A.S. // Intern. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 1999. V. 8. № 3. P. 321.
  19. Seplyarskii B.S., Kochetkov R.A., Lisina T.G., Rubtsov N.M., Abzalov N.I. // Combust. and Flame. 2022. V. 236. P. 111811; https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2021.111811
  20. Зенин А.А., Мержанов А.Г., Нерсисян Г.А. // Физика горения и взрыва. 1981. Т. 17. № 1. С. 79.
  21. Slezak T., Zmywaczyk J., Koniorczyk P. // AIP Conf. Proc. 2019. V. 2170. Issue 1. 020019; https://doi.org/10.1063/1.5132738
  22. Корольченко И.А., Казаков А.В., Кухтин А.С., Крылов В.Л. // Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. 2004. Т. 13. № 4. С. 36.
  23. Хусид Б.М., Хина Б.Б., Баштовая Е.А. // Физика горения и взрыва. 1991. Т. 6. № 6. С. 64.
  24. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. М.: Металлургия, 1989.
  25. Мержанов А.Г., Рогачев А.С., Мукасьян А.С., Хусид Б.И. // Физика горения и взрыва. 1990. Т. 26. № 1. С. 110.
  26. Bellen P., Kumar K.C.H., Wollants P. // Intern. J. Mater. Res. 1996. V. 87. № 12. P. 972; https://doi.org/10.1515/ijmr-1996-871207
  27. Kumar K.C.H., Ansara I., Wollants P., Delaey L. // Ibid. № 8. P. 666; https://doi.org/10.1515/ijmr-1996-870811

Дополнительные файлы


© Б.С. Сеплярский, Р.А. Кочетков, Т.Г. Лисина, Н.И. Абзалов, Д.С. Васильев, 2023