​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

  • 17/07/2020

    СО РАН направляет в Арктику большую норильскую экспедицию

    ​​Группа ученых из Российской академии наук всесторонне изучит экологическую среду территории и представит предложения и рекомендации по наилучшим природосберегающим решениям для деятельности промышленных компаний в Арктическом регионе.
    4060
  • 08/09/2020

    Красноярские ученые привезли пробы почвы с места катастрофы в Норильске

    Исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» изучают последствия экологической катастрофы на Крайнем Севере. Работы в лабораториях — естественное продолжение Большой Норильской экспедиции, организованной Сибирским отделением РАН.
    866
  • 02/07/2021

    Отчёт о состоянии экосистемы Норильского региона ожидается к ноябрю

    ​В настоящее время на Таймыре проходит первая из трех частей экспедиции, которая началась с гидрохимических исследований. ​​​​​Отчет о состоянии экосистемы на месте разлива топлива под Норильском может появится к ноябрю как один из итогов "Большой Норильской экспедиции - 2021" Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН).
    1254
  • 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.
    418
  • 02/07/2021

    28 июня начался второй сезон Большой Норильской экспедиции

    ​Главными задачами БНЭ-2021 являются оценка возможности повторного загрязнения в случае половодья и учет всех рисков. Большая Норильская экспедиция 2021 года предусматривает ландшафтные, почвенные и ботанические исследования.
    1280
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    5657
  • 08/07/2021

    Минобрнауки России опубликовало список заявок, допущенных к конкурсу в рамках Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019 - 2027 годы

     Опубликован Протокол № 2021-951-ФП5-2 первого этапа экспертизы заявок на участие в конкурсе на реализацию отдельных мероприятий Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019 - 2027 годы.
    292
  • 14/12/2018

    Что может криогель?

    ​Криогели, созданные учеными Института химии нефти (ИХН) в Томске, помогают разбивать газоны в северных городах, добывать нефть и газ в условиях вечной мерзлоты, делать топливные брикеты из угольной пыли, а в Якутии их применили, для того чтобы остановить отток воды из водохранилища.
    2446
  • 06/03/2020

    Получены экспериментальные доказательства реализации сверхпластического поведения в сталях

    Группа научных сотрудников ИФПМ СО РАН, выполняющая исследования в рамках гранта Российского научного фонда (проект №17-19-01197) представила экспериментальные доказательства реализации сверхпластического поведения с удлинением до 900% в ванадийсодержащей аустенитной стали Fe-19Cr-22Mn-1,5V-0,3C-0,6N (масс.
    743
  • 31/05/2018

    В Томске разрабатывают основы увеличения нефтеотдачи пластов

    Под руководством профессора Л.К. Алтуниной в лаборатории коллоидной химии нефти в Институте химии нефти (г. Томск) идёт развитие теоретических и практических основ увеличения нефтеотдачи пластов физико-химическими методами.
    1430