Полидисперсность

Исследовалось влияние размера частиц реагирующих компонентов на кинетику физико-химических превращений. Моделировался процесс ударного синтеза в порошковом компакте Ni-Al с массовым содержанием Al 30 % NiAl, предварительно спрессованном до значения средней пористости П0 = 0,4, характеризующийся степенью концентрационной неоднородности b/а = 1,5 под действием ударного импульса с амплитудой 2 ГПа и длительностью 1 мкс. О кинетике химических превращений позволяют судить зависимости массовой доли алюминида никеля, отнесенной к исходной массе реагирующих компонентов, от времени синтеза, приведенные на рисунке 34. Максимальный выход продукции к определенному моменту времени наблюдается для порошковых систем, содержащих мелкие частицы никеля, причем, как видно из рисунка 34, а, размер частиц алюминия практически не влияет на кинетику ударного синтеза. Механохимические процессы обусловлена скоростью превращений заданной массовой доли хх реагирующих компонентов μxx [1/с].

Зависимости стартовой интенсивности μо,2 от размера порошковых частиц, характеризующие стартовую интенсивность химических превращений, приведены на рисунке 35.
Наблюдается возрастание скорости горения с уменьшением среднего размера тугоплавкого реагента (никеля). Таким образом, от дисперсности легкоплавкого реагента практически не зависит на скорость горения. Влияние размеров частиц тугоплавкого компонента на кинетику процесса синтеза существенно и не монотонно. Полученные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными по горению смеси Ni-Al в режиме CBC.
На рисунке 36 отражены моменты выполнения критерия перехода к нестационарному режиму уплотнения в микрослоях модельных образцов, характеризуемых различной дисперсностью исходных компонентов. Видно, что расположение зон выполнения критерия в пространстве и во времени практически не зависит от дисперсности исходной порошковой смеси.

На рисунке 37 представлены зависимости относительного объема ξ зон реализации критерия нестационарности от дисперсности исходного порошкового компакта. Влияние размера частиц одного из исходных реагентов на процесс синтеза становится тем более заметным, чем крупнее частицы второго компонента смеси. В случае мелких частиц алюминия (рис. 37, а, линия 1) или никеля (рис. 37, б, линия 1) размер частиц второй фазы практически не влияет на относительный объем реализации сверхбыстрых физико-химических превращений. В случае равенства размеров частиц обоих компонентов (рис. 37, в) эта зависимость оказывается существенно немонотонной. При этом существует диапазон изменения размеров частиц порошковой смеси, в котором величина относительного объема реализации сверхбыстрых превращений остается постоянной.