ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ БОРНОГО АНГИДРИДА АЛЮМИНИЕМ

Авторы

  • Сестагер Акназаров ТОО "НПТЦ Жалын"
  • Ольга Байракова ТОО "НПТЦ Жалын"
  • Елена Пономарева ТОО "НПТЦ Жалын"
  • Алибек Мутушев ТОО "НПТЦ "Жалын"
  • Ольга Головченко ТОО "НПТЦ Жалын"

DOI:

https://doi.org/10.32014/2021.2518-1483.72

Ключевые слова:

СВС, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса, адиабатическая температура

Аннотация

Произведены термодинамические расчеты получения борида алюминия в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) с использованием Al и B2O3 в качестве сырья. Результаты расчетов показали, что адиабатическая температура составляет 2365 К, свободная энергия Гиббса реакции восстановления борного ангидрида меньше 0 и, следовательно, процесс может протекать в самопроизвольном режиме, что согласуется с результатами эксперимента.

Проведены исследования влияния факторов на кинетические характеристики синтеза боридов алюминия.

Исследовано влияние гранулометрического состава компонентов на скорость СВС процесса, количества восстановителя и подогревающей добавки на скоростной режим горения, а также влияние флюсующих добавок на процесс фазоразделения.

Рассчитан состав шихты. Исследовано влияние предварительной подготовки компонентов шихты методом механоактивации на кинетические характеристики процесса, температуру горения шихты и выход сплава. Скорость процесса горения и температура при различных факторах (крупность шихтовых материалов, количество восстановителя, подогревающей добавки, флюсов) измерена термопарным способом с помощью двухканального USB осциллографа Acute TS2212F.

Произведен расчет термодинамических величин и адиабатической температуры, подтверждающих протекание процесса восстановления борного ангидрида алюминием в самопроизвольном режиме со смещением равновесия в сторону образования боридов алюминия. Рассчитана необходимая теплоты процесса.

Экспериментально исследованы закономерности горения системы B2O3 – Al при внепечном алюминотермическом способе. Установлено влияние различных факторов: крупность исходных компонентов, количество флюсующих и подогревающих добавок, способ подготовки сырья, на параметры процесса – кинетику, необходимую теплоту, температуру, выход целевого компонента.

Установлена зависимость масштабного фактора на практический выход сплава.

В результате проведенной работы определены оптимальные параметры процесса, обеспечивающие хорошее фазоразделение продуктов реакции и выход сплава.

Биографии авторов

Сестагер Акназаров, ТОО "НПТЦ Жалын"

Академик Казахстанской Национальной Академии Естественных Наук, доктор химических наук, Генеральный директор ТОО «Научный производственно-технический центр «Жалын», профессор кафедры химической физики и материаловедения факультета химии и химической технологии КазНУ им. аль-Фараби.

Ольга Байракова, ТОО "НПТЦ Жалын"

Байракова Ольга Степановна – ответственный исполнитель программы, высшее образование, высококвалифицированный химик-технолог в области синтеза антикоррозионных покрытий из композиционных материалов. Имеет опыт работы в проведении экспериментальных исследований физико-химических, механических свойств металлов и сплавов при самовоспламеняющимся высокотемпературным синтезе различных износостойких материалов и композиций.

Загрузки

Опубликован

2021-08-15

Как цитировать

Акназаров, С., Байракова, О., Пономарева, Е., Мутушев, А., & Головченко, О. (2021). ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ БОРНОГО АНГИДРИДА АЛЮМИНИЕМ. «Доклады НАН РК», (4), 150–157. https://doi.org/10.32014/2021.2518-1483.72

Выпуск

№ 4 (2021): Доклады НАН РК

Раздел

ФИЗИЧЕСКИЕ НАУКИ