Главная страница
Контакты

    Главная страница


Исследование влияния внешних воздействий на светотехнические характеристики сплавов методом СВС

Скачать 17.85 Kb.



Скачать 17.85 Kb.
Дата02.09.2018
Размер17.85 Kb.

Исследование влияния внешних воздействий на светотехнические характеристики сплавов методом СВС


3.3 Влияние стехиометрического соотношения AlAl2O3 на процесс СВС Для изучения влияния состава шихты на конечный продукт при синтезе варьировалось стехиометрическое соотношение между алюминием и оксидом алюминия.
Окси́д алюми́ния Al2O3 - бинарное соединение алюминия и кислорода. В природе распространён как основная составляющая часть глинозёма, нестехиометрической смеси оксидов алюминия, калия, натрия, магния и т. д.
Данные по соотношению между Al и Al2O3 и соответствующий им выход продукта приведен в таблице 8. Мы определили минимальное значение содержания алюминия в шихте, при котором возможно инициировать процесс СВС. Это значение соответствует соотношению между алюминием и оксидом алюминия равного 3,33,35. При дальнейшем уменьшении содержания алюминия поджечь шихту не получилось. Также мы определили оптимальное максимальное содержание алюминия, которое соответствует соотношению AlAl2O3 равного 3,83,1. При увеличении содержания алюминия, больше максимального значения не имело смысла, поскольку реакция протекает очень бурно и происходит выброс реакционной смеси из реактора. Таблица 8 Выходы конечных продуктов горения Стехиометрическое соотношение AlAl2O3 Выход, Без внешнего воздействия E, кВм 181 167 139 3,33,35 86,1 76,8 83,1 38,7 3,43,3 71,7 76,4 82,9 91,4 3,53,25 59,4 63,8 69,4 88,2 3,63,2 51,9 61,1 66,4 81,9 3,73,15 61,1 46,2 50,6 53,1 3,83,1 45,1 25,4 27,9 59,8 Максимальный выход продукта SrMgAl10O17: Eu2 наблюдался при соотношении AlAl2O3 - 3,33,35. Дальнейшее исследование влияние электрического поля на процесс СВС проводилось при выбранных соотношениях AlAl2O3.
Электрическое поле - одна из двух компонент электромагнитного поля, представляющая собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающее при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах).
Выходы люминофора соответствующих определённому соотношению AlAl2O3 и напряженности электрического поля приведены в таблице 8. 3.4 Люминесцентные характеристики конечных продуктов СВС Для всех образцов была измерена относительная яркость свечения. В качестве эталона использовался люминофор синего свечения Л-47. Относительная яркость полученных образцов приведены в таблице 9. Таблица 9 - Относительная яркость полученных образцов Стехиометрическое соотношение AlAl2O3 Относительная яркость, Без внешнего воздействия E, кВм 181 167 139 3,33,35 62,2 76,0 77,0 71,6 3,43,3 54,1 70,7 74,0 56,4 3,53,25 59,1 62,7 66,2 57,4 3,63,2 53,0 72,3 58,3 52,4 3,73,15 42,8 68,5 33,6 51,8 3,83,1 56,5 43,8 56,0 55,5 Как видно из таблицы 9, наибольшая относительная яркость наблюдается в серии при соотношении алюминия к оксиду алюминия равного 3,33,35. Максимальная яркость свечения наблюдается для образца, полученного при воздействии электрического поля средней напряженности. 3.5 Рентгенофазовый анализ продуктов СВС Так как максимальная относительная яркость свечения наблюдается для образцов, полученных при стехиометрическом соотношении AlAl2O3 равного 3,33,35, поэтому эти образцы были исследованы рентгенофазовым анализом на наличие фаз. На рисунке 3.1 приведена рентгенограмма образца полученного без внешнего воздействия. Рисунок 3.1 - Рентгенограмма образца, полученного без воздействия электрического поля Рентгенофазовый анализ показал наличие двух фаз: 1) сложный алюминат стронция и магния SrMgAl10O17 2) шпинель - моноалюминат магния MgAl2O4.
Алюминат стронция (SrAl2O4) - неорганическое соединение (твердый раствор оксидов стронция и алюминия).
Основной фазой является сложный алюминат стронция и магния, его содержание в образце составляет 90, а алюмината магния 10 (Рисунок 3.1).
Алюминат магния - неорганическое соединение, двойной оксид магния и алюминия с формулой Mg(AlO2)2, бесцветные кристаллы, не растворяется в воде.
Для удаления простых алюминатов, продукт обрабатывали 5 -ым раствором соляной кислоты в течении 1 часа. Возможно время обработки нужно увеличивать, поскольку полностью удалить алюминаты не удается. Рисунок 3.2 - Рентгенограмма образца, полученного при воздействии электрического поля E=181 кВм На рисунке 3.2 представлена рентгенограмма образца, полученного при воздействии электрического поля напряженностью 181 кВм. В данном образце также содержится 2 фазы в том же соотношении: 1) сложный алюминат стронция и магния SrMgAl10O17 2) шпинель - моноалюминат магния MgAl2O4. Рисунок 3.3 - Рентгенограмма образца, полученного при воздействии электрического поля E=167 кВм На рисунке 3.3 представлен образец, полученный при воздействии электрического поля 167 кВм. В образце так же присутствуют 2 фазы: 1) сложный алюминат стронция и магния SrMgAl10O17 2) шпинель - моноалюминат магния MgAl2O4. Но содержание основной фазы незначительно уменьшилось. Рисунок 3.4 - Рентгенограмма образца, полученного при воздействии электрического поля E=139 кВм Рентгенограмма образца, полученного при напряженности электрического поля 139 кВм представлена на рисунке 3.4 В данном случае происходит незначительное повышение содержания сложного алюмината стронция и магния (Рис.3.4). Таким образом, в каждом образце содержится по 2 фазы: 1) сложный алюминат стронция и магния SrMgAl10O17 2) шпинель - моноалюминат магния MgAl2O4. Содержание этих фаз практически не меняется от воздействия электрического поля. Отличия находятся в пределах ошибки определения. Содержание фаз, при различной напряженности электрического поля приведены в таблице 10. Таблица 10 - Содержание фаз, при различной напряженности электрического поля. Стехиометрическое соотношение AlAl2O3 Напряженность, кВм Содержание фазы, масс. SrMgAl10O17 MgAl2O4 3,33,35 Без внешнего воздействия 90 10 181 90 10 167 89 11 139 92 8 По данным таблиц 9 и 10, можно сделать вывод, что фазовый состав продукта не влияет яркость свечения. Для объяснения зависимости яркости свечения от воздействия электрического поля мы сравнили ширину интенсивного пика отсканированного на малых углах для разных образцов. Был выбран первый самый интенсивный пик. При сравнении ширины пиков на рисунке 3.5 видно, что при воздействии электрического поля пики сужаются. Сужение пиков в области малых углов говорит о том, что в электрическое поле способствует образованию более совершенных кристаллов, с меньшим количеством дефектов. Поэтому, при приложении электрического поля относительная яркость свечения возрастает. Рисунок 3.5 - Изменение ширины пиков в рентгенограммах Если сравнивать ширину пиков образцов, полученных при различной напряженности электрического поля (Рисунок 3.6), то видно, что самый узкий пик у люминофора полученного при напряженности 167 кВм. И именно этот образец обладал максимальной яркостью свечения. Таким образом, в электрическом поле происходит образование кристаллов с меньшим количеством дефектов. И этот процесс максимально проявляется при средней напряженности поля. Рисунок 3.6 - Изменение ширины пиков в рентгенограммах образцов, полученных при различной напряженности электрического поля Выводы 1. Осуществлен самораспространяющийся высокотемпературный синтез алюмината стронция, активированного европием во внешнем электрическом поле. 2.
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) (англ. Self-propagating high-temperature synthesis (SHS)) - экзотермический химический процесс типа горения, протекающий в автоволновом режиме в смесях порошков и приводящий к образованию полезных конденсированных продуктов, материалов и изделий.
Установлено влияние стехиометрического соотношения алюминия к оксиду алюминия на выход люминофора и режим горения шихты в электрическом поле. Оптимальное стехиометрическое соотношение AlAl2O3 является значение 3,33,35. 3. Показано, что внешнее электрическое поле не влияет на фазовый состав продукта. 4. Изучено влияние внешнего электрического поля относительную яркость свечения. Максимальная относительная яркость свечения наблюдается при напряженности поля 167 кВм. Повышение относительной яркости свечения связано с образованием более совершенных кристаллов люминофора при действии электрического поля средней напряженности. Список использованных источников 1. Барзыкин В.В. Горение гетерогенных конденсированных систем, содержащих продукты реакции В.В. Барзыкин, А.Г. Мержанов, А.Г. Струнина 23 Межд. Симпозиум по горению, Институт горения, Питсбург. - 1990. - С.1725-1731. 2. Дубровин A. C. Металлотермические процессы в черной металлургии A. C. Дубровин В сб. Процессы горения в химической технологии и металлургии.
Хими́ческая технология - наука о наиболее экономичных и экологически обоснованных методах химической переработки сырых природных материалов в предметы потребления и средства производства. Процессы химической технологии включают химическую переработку сырья, основанную на сложных по своей природе химических и физико-химических явлениях.
Черноголовка. - 1975. - С.29-41. 3. Матвеева Н.М. Упорядоченные фазы в металлических системах Н.М. Матвеева, Э.В. Козлов . - 1989. - С.56-57. 4. Алдушин А.П. Автоколебательное распространение фронта горения в гетерогенных конденсированных средах А.П. Алдушин Физика горения и взрыва. - 1973. - Т.9, №5. - С.613-626. 5. Барзыкин В.В. Инициация СВС-систем В.В. Барзыкин Теор. и прикл. химия. - 1992. - Т.64, № 7, - С.909-918. 6. Зельдович Я.Б. Теория горения и детонации газов Я.Б.
Горе́ние - сложный физико-химический процесс превращения исходных веществ в продукты сгорания в ходе экзотермических реакций, сопровождающийся интенсивным выделением тепла. Химическая энергия, запасённая в компонентах исходной смеси, может выделяться также в виде теплового излучения и света.
Зельдович М.: Издательство АН СССР. - 1944. 7. Борисов А.А. Электрические и эмиссионные свойства продуктов взрыва тугоплавких гетерогенных взрывчатых смесей А.А. Борисов Химическая физика. - 2002. - Т.21, № 11. - С.52-63. 8. Гордополов Ю.А. Ударные волны в исследования высокотемпературного самораспространяющегося синтеза. Ю.А. Гордополов, А.Г. Мержанов АИАА, Прог. Астронавт. и Aэронавт., - 1993. - Т.154. - С.539-559 9. Вадченко С.Г. Турбулентное горение водорода в пристенной струе истекающей в спутный сверхзвуковой поток воздуха С.Г.
Водород считается одним из наиболее перспективных топлив как эффективный и экологически чистый энергоноситель. С практической точки зрения горение водорода связано с его использованием в энергетических установках и топливных элементах и безопасностью соответствующих технологических процессов и устройств.
Вадченко, А.М. Булаев, Ю.А. Гальченко, А.Г. Мержанов Физика горения и взрыва. - 1987. - № 6. - С.46-56. 10. Горелик С.С. Рентгенографический и электронооптический анализ С.С. Горелик, Л.Н. Расторгуев, Ю.А. Скаков. М.: Металлургия, - 1970. - 107 с. 11. Боровинская И.П., Химические классы процессов и материалов СВС И.П. Боровинская Теор. и прикл. Химия. - 1992. - Т.64, № 7. - С.919-940. 12. Качин А.Р. Закономерности и механизм СВС-наплавки твердых сплавов А.Р. Качин, С.П. Синев, В.И. Юхвид, В. B. Кустова, И.П. Боровинская. Черноголовка: ИСМАН. - 1988. - 14 с. 13. Левашов А.Е. Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза А.Е. Левашов, А.С. Рогачев, В.И. Юхвид, И.П. Боровинская. М.: Издательство БИНОМ. - 1999. - 176 с. 14. Пужанский Ю.А. Аспекты химического машиностроения передовых керамических материалов. Ю.А.
Машинострое́ние - отрасль обрабатывающей промышленности по производству всевозможных машин и оборудования, изготовляющая средства производства.
Кера́мика (др.-греч. κέραμος - глина) - изделия из неорганических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, изготавливаемые под воздействием высокой температуры с последующим охлаждением.
Пужанский Журнал промышленной и инженерной химии. - 1996. - Т.35. - С.349-377. 15. Хэггерти Ж.С. Реакция на основе метода обработки для керамики и композитов. Ж.С. Хэггерти, Ю. M. Чанг Керам. Инж. Научн. ПР., - 1990. - Т.11, № 7-8. - С.758-781. 16. Шкадинский К.Г. Распространение пульсирующего фронта экзотермической реакции в конденсированной фазе К.Г. Шкадинский, Б.И. Хайкин, А.Г. Мержанов Физика горения и взрыва. - 1971. - Т.7, № 1. - С. 19-28. 17. Мержанов А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений А.Г. Мержанов, И.П. Боровинская Доклады Академии наук СССР. - 1972. - Т. 204, № 2. - С.366-368. 18.
Экзотермическая реакция - химическая реакция, сопровождающаяся выделением теплоты. Противоположна эндотермической реакции.
Неорганические вещества (неорганические соединения) - химические соединения, не являющиеся органическими, то есть, не содержащие углерода, а также некоторые углеродсодержащие соединения (карбиды, цианиды, карбонаты, оксиды углерода и некоторые другие вещества[⇨], которые традиционно относят к неорганическим).
Докла́ды Акаде́мии нау́к - научный журнал Президиума Российской академии наук. Публикует сообщения об оригинальных научных исследованиях в области математики, естественных и технических наук, авторами которых являются действительные члены, члены-корреспонденты и иностранные члены РАН.
Столин A. M. Зарубежные школы СВС A. M. Столин. Черноголовка: ИСМАН. - 1998. 19. Хусид Б.М. Структурные превращения при безгазовом горении гетерогенных систем с плавящимся металлическим реагентом Б.М. Хусид, А.Г. Мержанов Доклады Академии наук СССР. - 1988. - Т.298, №.2. - С.414-417. 20.
Гетероге́нная систе́ма (от греч. ἕτερος - разный; γένω - рождать) - неоднородная система, состоящая из однородных частей (фаз), разделённых поверхностью раздела. Однородные части (фазы) могут отличаться друг от друга по составу и свойствам.
Академия наук - категория научного общества, которое по характеру своей деятельности является крупным научным центром, в рамках которого осуществляются планирование, организация и координирование деятельности научного сообщества.
Munir Z. A. Self-propagating exothermic reactions: the synthesis of high-temperature materials by combustion Z. A Munir Materials Science Reports. - 1989. - V.3, No 7 - 8. - P.277-365. 21. Мержанов А.Г. Научные основы, достижения и перспективы развития процессов твердопламенного горения А.Г. Мержанов Известия Академии наук. Серия химическая. - 1997. - № 1. - С.8-32. 22. Merzhanov A. G. SHS extrusion of long sized articles from metalloceramic materials A. G. Merzhanov, A. M. Stolin, V. V. Podlesov Journal of the European Ceramic Society. - 1997. - V.17, No 2 - 3. - P.447-451. 23. Grigore Yu. M. SHS coatings Yu. M. Grigore, A. G. Merzhanov InternationalJournalofSHS. - 1992. - V. l, No 4. - P.600-639. 24. Баловнев Ю.А. О трех состояниях водорода, адсорбированного на пленках никеля Ю.А. Баловнев, И.И. Третьяков Ж. Физ. Хим. - 1965. - Т.39, № 7. - С.2144-2148. 25. Андреев К.К. Теория взрывчатых веществ К.К.
Взры́вчатое вещество́ (ВВ, взрывчатка) - конденсированное химическое вещество или смесь таких веществ, способное при определенных условиях под влиянием внешних воздействий к быстрому самораспространяющемуся химическому превращению (взрыву) с выделением большого количества тепла и газообразных продуктов.
Андреев, А.Ф. Беляев. М.: Оборонгиз. - 1960. - 595 с. 26. Максимов Ю.М. Спиновое горение безгазовых систем. Ю.М. Максимов, А.Т. Пак, Г.В. Лавренчук Физика горения и взрыва. - 1979. - №3. - С.156-159. 27. Каратасков С.А. Закономерности и механизм горения плавящихся гетерогенных систем в поле массовых сил. С.А. Каратасков, В.И. Юхвид, А.Г. Мержанов Физика горения и взрыва. - 1985. - № 6. - С.41-43. 28. Бахман H. H. Предельные случаи горения смесевых систем. H. H. Бахман ДАН. - 1959. - Т.129. - С.1079. 29. Максимов Ю.М. Генерация и перенос электрического заряда при СВС на примере системы Co-S Ю.М. Максимов Физика горения и взрыва. - 2000. - Т.36, № 5. - С.130-133. 30. Гурвич А.М. Введение в физическую химию кристаллофосфоров: учеб.
Электри́ческий заря́д (коли́чество электри́чества) - это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.
Физи́ческая хи́мия (часто в литературе сокращённо - физхимия) - раздел химии, наука об общих законах строения, структуры и превращения химических веществ. Исследует химические явления с помощью теоретических и экспериментальных методов физики.
пособие для вузов А.М. Гурвич. М.: Высш. Школа. - 1982. - 376 с.