1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 9, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 9, стр. 11-19

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

Б. С. Сеплярский 1, *, Р. А. Кочетков 1, Т. Г. Лисина 1, Н. И. Абзалов 1, Д. С. Васильев 1

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

* E-mail: seplb1@mail.ru

Поступила в редакцию 12.05.2022
После доработки 01.06.2022
Принята к публикации 20.06.2022

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.

Ключевые слова: макрокинетика, сомораспространяющийся высокотемпературный синтез, порошковые смеси, гранулированные смеси, примесное газовыделение.

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 материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал