«AP08857190» Создание безотходной, высокоэнергетической технологии получения целевых материалов для машиностроения за счет тепла экзотермических реакций реагирующих веществ методом СВС

Объект исследования, разработки или проектирования: Технологические параметры (исходные компоненты и их предварительная подготовка, состав шихты, скорость, температура, выход сплава) проведения синтеза боридов алюминия методом СВС

Цель работы: Создание безотходной высокоэнергетической технологии получения целевых материалов методом СВС

Методы исследования: Гранулометрический состав — ситовым методом; на избыточную влагу воздушно-тепловым методом; химический и фазовый состав — методом РСА, РФА, ДТА

Полученные результаты и новизна: 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. Установлена зависимость масштабного фактора на практический выход сплава. В результате проведенной работы определены оптимальные параметры процесса, обеспечивающие хорошее фазоразделение продуктов реакции и выход сплава.

Основные конструктивные и технико экономические показатели: Проведена оценка термодинамической вероятности реакции взаимодействия борного ангидрида с алюминием в самопроизвольном режиме. Определены условия предварительной подготовки выбранных исходных компонентов шихты для синтеза боридов алюминия. Рассчитаны процентный состав шихты и теоретический состав сплава с учетом чистоты исходных компонентов, их дисперсности, активности и степени восстановимости. Установлена зависимость масштабного фактора на практический выход сплава.

Эффективность: Исследован алюминотермический способ получения боридов алюминия из борного ангидрида, позволяющий получать материалы и сплавы заданного состава за счет высоких энергий экзотермических реакций – основы СВС. Эффективность разработанного способа определяется степенью выхода сплава, чистотой и полнотой извлечения целевого элемента.

Область применения: Композиционный материал алюминий-бор характеризуется сочетанием высокой прочности, предела выносливости, модуля упругости с высокой работой разрушения. В связи с чем, бориды алюминия используются в машиностроении для производства износостойких деталей подверженных высоким нагрузкам и действию агрессивных сред. В связи с малой плотностью, химической стойкостью, прочностью и другими ценными свойствами бориды алюминия находят применение в промышленности, включая ядерную энергетику.

Руководитель организации — Акназаров Сестагер Хусаинович ( Доктор химических наук, академик КазНАЕН )

Руководитель работы — Акназаров Сестагер Хусаинович ( Доктор химических наук, академик КазНАЕН )