1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 8, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 8, стр. 87-94

Термическая стабильность пассивированных компактов из пирофорных нанодисперсных порошков железа

М. И. Алымов 1, *, Б. С. Сеплярский 1, Р. А. Кочетков 1

1 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук
Черноголовка, Россия

* E-mail: alymov@ism.ac.ru

Поступила в редакцию 20.10.2022
После доработки 05.12.2022
Принята к публикации 20.12.2022

Аннотация

Из пирофорного нанодисперсного порошка железа в перчаточном боксе в атмосфере аргона изготовляли компактные образцы диаметрами 3 и 5 мм, которые помещали в бюксы с притертой крышкой. Порошок железа получали химико-металлургическим методом. Средний размер наночастиц порошка составлял 85 нм. Установлено, что в процессе нахождения бюксов с образцами на воздухе происходила пассивация образцов с сохранением их высокой химической активности, так как при инициировании реакции окисления высокотемпературным источником по образцу запускалась волна горения со скоростью порядка 0.25 мм / с. Выдержка пассивированных образцов диаметром 5 мм в течение 60 мин при температуре 110 °С не привела к изменению фазового состава образца. Выдержка при температуре 180 °С в течение 30 мин привела к изменению цвета образца и его окислению. Эксперименты с пассивированными образцами диаметром 3 мм показали, что в условиях программируемого нагрева воспламенение образцов происходит при температуре около 100 °С Проведенные исследования позволяют говорить о термостабильности полученных компактных образцов из нанопорошка железа при температуре ниже 100 °С, когда не требуется каких-либо особых температурных условий для их безопасного хранения и транспортировки.

Ключевые слова: пирофорные порошки железа, наночастицы, компактные образцы, пассивация, термостабильность.

Список литературы

  1. Bouillard J., Vignes A., Dufaud O., Perrin L., Thomas D. // J. Hazard. Mater. 2010. V. 181. № 1–3. P. 873; https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.05.094

  2. Pivkina A., Ulyanova P., Frolov Y., Zavyalov S., Schoonman J. // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2004. V. 29. № 1. P. 39; https://doi.org/10.1002/prep.200400025

  3. Bhushan B. Springer Handbook of Nanotechnology. 4th ed. Berlin: Springer-Verlag Heidelberg, 2017; https://doi.org/10.1007/978-3-662-54357-3

  4. Crane R.A., Scott T. // J. Hazard. Mater. 2012. V. 211. P. 112; https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.11.073

  5. Huber D.L. // Small. 2005. V. 1. P. 482; https://doi.org/10.1002/smll.200500006

  6. Hosokawa M., Nogi K., Naito M., Yokoyama T. Nanoparticle technology handbook. Elsevier, 2007.

  7. Rubtsov N.M., Seplyarskii B.S., Alymov M.I. Ignition and wave processes in combustion of solids. Springer Intern. Publ., 2017.

  8. Flannery M., Desai T.G., Matsoukas T., Lotfizadeh S., Oehlschlaeger M.A. // J. Nanomater. 2008. V. 2015. P. 185; https://doi.org/10.1155/2015/682153

  9. Meziani M.J., Bunker C.E., Lu F. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2009. V. 1. № 3. P. 703; https://doi.org/10.1021/am800209m

  10. Nagarajan R., Hatton T.A. Nanoparticles: Synthesis, Stabilization, Passivation, and Functionalization. ACS Sympos. Ser.; Washington, DC: Amer. Chem. Soc., 2008.

  11. Громов А.А., Строкова Ю.И., Дитц А.А. // Хим. физика. 2010. Т. 29. № 2. С. 77.

  12. Young-Soon Kwon, Gromov A.A., Strokova J.I. // Appl. Surf. Sci. 2007. V. 253. P. 5558; https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2006.12.124

  13. Gromov A.A., Förter-Barth U., Teipel U. // Powder Technol. 2006. V. 164. P. 111; https://doi.org/10.1016/j.powtec.2006.03.003

  14. Alymov M.I., Rubtsov N.M., Seplyarskii B.S., Zelensky V.A., Ankudinov A.B. // Mendeleev Commun. 2016. V. 26. P. 452; https://doi.org/10.1016/j.mencom.2016.09.030

  15. Алымов М.И., Рубцов Н.М., Сеплярский Б.С., Зеленский В.А., Анкудинов А.Б. // Неорган. материалы. 2017. № 9. С. 929.

  16. Alymov M.I., Rubtsov N.M., Seplyarskii B.S., Zelensky V.A., Ankudinov A.B. // Mendeleev Commun. 2017. V. 27. P. 482;https://doi.org/10.1016/j.mencom.2017.09.017

  17. Alymov M.I., Rubtsov N.M., Seplyarskii B.S. et al. // Mendeleev Commun. 2017. V. 27. P. 631;https://doi.org/10.1016/j.mencom.2017.11.032

  18. Dong S., Cheng H., Yang H., Hou P., Zou G. // J. Phys.: Condens. Matter. 2002. V. 14. P. 11023; https://doi.org/10.1088/0953-8984/14/44/421

  19. Hunt E.M., Pantoya M.L. // J. Appl. Phys. 2005. V. 98. 034 909; https://doi.org/10.1063/1.1990265

  20. Saceleanu F., Idir M., Chaumeix N., Wen J.Z. // Front. Chem. 2018. V. 6; https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00465

  21. Моногаров Г.А., Мееров Д.Б., Фролов Ю.В., Пивкина А.Н. // Хим. физика. 2019. Т. 38. № 8. С. 40; https://doi.org/10.1134/S0207401X19080119

  22. Gromov A.A., Teipel U. Metal Nanopowders: Production, Characterization, and Energetic Applications. N.Y.: John Wiley & Sons, 2014; https://doi.org/10.1002/9783527680696

  23. Васильев А.А., Дзидзигури Э.Л., Ефимов М.Н. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 6. С. 18; https://doi.org/10.31857/S0207401X21060157

  24. Алымов М.И., Сеплярский Б.С., Вадченко С.Г. и др. // Письма о материалах. 2021. Т. 11. № 1. С. 39; https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-1-39-44

  25. Алымов М.И., Сеплярский Б.С., Вадченко С.Г. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 4. С. 85; https://doi.org/10.31857/S0207401X21040026

  26. Алымов М.И., Сеплярский Б.С., Вадченко С.Г. и др. // Физика горения и взрыва. 2021. Т. 57. № 1. С. 79; https://doi.org/10.15372/FGV20210307

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал