​Разработанные математические модели позволят прогнозировать протекание сложных термических процессов в порошковой смеси NiAl и выбор оптимального времени механической активации смеси. Полученные результаты будут полезны при разработке экономически выгодной технологии синтеза композиционных материалов на основе никелида алюминия, которые характеризуются высокими показателями стойкости и пластичности.


Получение интерметаллидов – химических соединений нескольких металлов – для создания композиционных материалов с уникальными свойствами относится к числу самых значимых задач современного материаловедения. Сейчас активно развиваются технологии порошковой металлургии, в том числе и с применением методов высокотемпературного синтеза. Поэтому важно получить полное представление о ходе этого процесса, описать оптимальные условия для его протекания.


В своем исследовании ведущий научный сотрудник Томского научного центра СО РАН, профессор ТГУ Вадим Прокофьев и главный научный сотрудник Института водных и экологических проблем СО РАН, профессор Алтайского государственного технического университета в Барнауле Валерий Филимонов использовали методы численного математического моделирования. С их помощью ученым удалось показать протекание процесса высокотемпературного синтеза в механически активированной порошковой смеси из никеля и алюминия в условиях нагрева системы внешним источником. Таким образом, были подтверждены экспериментальные данные. Одним из самых значимых результатов стало то, что исследователи впервые предложили критерии зависимости температуры воспламенения смеси от времени, затраченного на активацию механической смеси.


«На первой стадии происходит измельчение смеси с использованием специализированных планетарных мельниц, что позволяет сформировать нужную структуру порошка, очистить его от окислов и примесей, – рассказывает Вадим Прокофьев. – Затем из полученного порошка формируется нужный образец, который подвергается высокотемпературному синтезу. Благодаря предварительному измельчению частиц упрощается процесс проведения химической реакции, снижается ее активационный барьер».


Ученые представили описание процесса динамического теплового взрыва. Одним из интересных моментов стало установление критериев зависимости температуры воспламенения от оптимального времени механической активации смеси, что позволит прогнозировать оптимальные условия для организации процесса горения. Полученные математические модели могут в будущем применяться и для других смесей.


Ранее несколько групп исследователей из России и США рассмотрели эти процессы и представили результаты своих экспериментальных работ на примере смеси никель-алюминий, которая является одной из самых распространенных. Теперь экспериментальные данные дополнены расчетами, полученными с помощью методов математического моделирования.


Сравнительный анализ результатов численного моделирования и экспериментальных данных, полученных при исследовании высокотемпературного синтеза интерметаллида NiAl в механически активированной порошковой смеси никеля с алюминием, приведен в статье «High-temperature synthesis in activated powder mixtures under conditions of linear heating: Ni-Al system», которая будет опубликована в журнале первого квартиля Combustion and Flame в начале 2021 года.

Похожие новости

  • 19/04/2021

    В поисках стимулов и альтернатив: что может помешать запрету одноразовой посуды в России?

    Как считают специалисты, для решения проблемы без законодательных запретов не обойтись. По словам вице-президента по стратегическому развитию томской группы компаний "Элекард", советника ректора Томского государственного университета Константина Белякова, без запретов у производителей просто нет мотивации что-то менять.
    514
  • 17/05/2021

    В ТПУ начала работу XXII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых учёных «Химия и химическая технология в XXI веке»

    В Томском политехническом университете начала работу XXII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» имени выдающихся химиков Л.
    1149
  • 28/07/2016

    Эксперты подтвердили высокое качество производимой на реакторе ТПУ ортофосфорной кислоты

    ​Произведенная на исследовательском реакторе Томского политехнического университета ортофосфорная кислота, внутри которой находится атом фосфора-32, прошла независимую экспертизу.  В заключении экспертов говорится, что представленный образец "полностью соответствует предъявляемым требованиям".
    2705
  • 10/02/2021

    Учёные исследуют высокоэнтропийные сплавы – материалы нового класса

    Учёные и аспиранты кафедры естественнонаучных дисциплин СибГИУ (участник НОЦ «Кузбасс») в содружестве с коллегами из Института сильноточной электроники СО РАН, Самарского национального исследовательского университета имени академика С.
    846
  • 03/08/2020

    Алтайский ученый рассказал об уровне науки и новых изобретениях

    Не в деньгах счастье, считает Владимир Плотников, доктор физико-математических наук, завкафедрой общей и экспериментальной физики Алтайского госуниверситета.  На его счету сотни научных работ, десятки изобретений.
    968
  • 21/01/2021

    Экологи ТГУ картировали ключевой участок заповедника «Васюганский»

    Ученые Биологического института ТГУ завершили работу по ландшафтному картированию ключевого участка государственного природного заповедника «Васюганский». Наличие карты необходимо для проведения исследований на территории Большого Васюганского болота (БВБ) – уникального природного комплекса со сложной ландшафтной структурой и особыми типами болотных массивов.
    419
  • 13/10/2020

    Физики ТГУ улучшили сплавы с памятью формы для космоса и Арктики

    ​Сотрудники лаборатории физики высокопрочных кристаллов ТГУ первыми в мире получили структуру сплавов, обеспечивающую им особую способность к деформации и восстановлению исходной формы до 15 процентов.
    833
  • 13/01/2021

    Новое покрытие защитит электронику при экстремальных температурах

    Исследователи ТГУ из лаборатории химических технологий совместно с сотрудниками ИСЭ СО РАН создали новое защитное покрытие, устойчивое к экстремальным перепадам температур и обладающее высокой химической устойчивостью ко многим растворителям.
    817
  • 09/11/2018

    Географический диктант - 2018

     11 ноября в 12:00 по местному времени во всех регионах нашей страны и за рубежом состоится географический диктант. Масштабная образовательная акция проводится Русским географическим обществом и приобретает просветительский характер.
    2531
  • 22/03/2017

    Алтайский государственный университет – участник Сибирской сети по изучению изменений окружающей среды

    В начале 2017 года Алтайский государственный университет подписал Соглашение о создании консорциума – Сибирской сети по изучению изменений окружающей среды (SecNET), среди участников которого – 10 ведущих научных и образовательных центров Сибири: Национальный исследовательский Томский государственный университет, Югорский государственный университет, Институт водных и экологических систем СО РАН, Институт биологических систем криолитозоны СО РАН (Якутск), Северо-Восточный федеральный университета им.
    2797