Развитие электровзрывной технологии получения нанопорошков в НИИ высоких напряжений при Томском политехническом университете

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 541. 16
РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОПОРОШКОВ В НИИ ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ТОМСКОМ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
А.П. Ильин
Представление данные о работах, выполненных в НИИ высоких напряжений и связанных с электрическим взрывом проводников и получением нанопорошков.
Введение
По заключению экономической комиссии ООН ультрадисперсные (нано-) материалы входят в десятку материалов ХХ1-го века. В развитие нанотехнологий США вкладывают около 1 млрд долларов ежегодно, и объем инвестиций стремительно растет. В ряде стран (США, Япония, Франция, Германия, Китай и др.) имеются национальные программы, в реализацию которых вкладываются как государственные финансы, так и финансы отдельных компаний. Как правило, эти программы включают разработку технологий двойного назначения (гражданского и военного) и содержат разделы, касающиеся разработок чисто военного назначения. В СССР существовали и выполнялись несколько отраслевых программ. В 80-е гг. прошлого столетия был выполнен большой объем поисковых работ по получению, исследованию свойств и поиску областей применения ультрадисперсных порошков, что обеспечило в последующем приоритетные позиции России в этом направлении науки.
В НИИ высоких напряжений в начале 70-х гг. по инициативе Г В. Иванова были начаты работы по получению УДП с помощью электрического взрыва проводников в газовых средах. Усилиями специалистов различного профиля метод электрического взрыва проводников к настоящему времени доведен до уровня опытно-конструкторской разработки (основ технологии). По производительности УДП (~50 г/час по алюминию) действующие электровзрывные установки превосходят известные установки по получению с помощью испарения — конденсации, электроискрового распыления.
Часть сотрудников НИИ ВН перешли в другие организации и продолжили работы по электровзрывной технологии. Несколько установок для получения нанопорошков с помощью электрического взрыва проводников поставлены в США, Германию, Респ. Корея, Китай и другие страны. Интерес к электровзрывной технологии не постоянен, но всегда имеется спрос на информацию по электрическому взрыву проводников, по конструкции установок, по свойствам нанопорошков и их применению в конкретных областях техники и технологий. Практически всеми специалистами признается, что уменьшение характерного размера веществ до уровня & lt-1 мкм и, тем более, & lt-0,1 мкм переводит их в новое состояние. Тем не менее, с нанопорошками продолжают работать как с обычными или пытаются их использовать в традиционных композициях. Для получения технических эффектов при
использовании нанопорошков требуются принципиально отличные от традиционных подходы, которые могут быть реализованы при накоплении информации специалистами различных профилей.
Сотрудниками НИИ ВН в разные годы были защищены кандидатские [1−10] и одна докторская диссертация (А.П. Ильин), в которых нашли отражение достижения в области электровзрывных порошков как прикладного, так и фундаментального характера.
Целью данной публикации является демонстрация наиболее значимых результатов, полученных при исследовании процессов, представляющих электровзрывную технологию получения нанопорошков.
В работе представлен механизм электрического взрыва, отражающий неравновесный характер воздействия энергии высокой плотности мощности. В плане возможностей получения различных по составу нанопорошков ЭВП рассмотрен как химический реактор, в котором вторичные продукты взрыва при взаимодействии с химически активными газами дают нанопорошки различных химических веществ. Несомненный интерес для специалистов в области малых частиц представляет модель энергонасыщенной частицы, с помощью которой можно объяснить повышенную устойчивость электровзрывных нанопорошков при обычной температуре, пороговые явления в нанопорошках при нагревании, каталитические и другие свойства.
1. Механизм электрического взрыва
Одним из способов воздействия энергии высокой плотности мощности (/р) на металлы является электрический взрыв проводников (/р& gt-1014 Вт/м3) [11]. Существующие представления об изменении физического состояния металлов в процессе электрического взрыва проводников (ЭВП) основано на рассмотрении таких явлений как вскипание, формирование структурных неоднородностей магнитногидродинамических неустойчивостей и других процессов, считающихся квазиравновесными или равновесными [11−15]. Основанием для формирования нового подхода к рассмотрению процесса взаимодействия энергии высокой плотности мощности с металлами являются следующие экспериментальные данные: аномально высокая эмиссия электронов при ЭВП с ещё неразрушенной проволочки, которая может в 100 раз превышать плотность тока насыщением из металлов при температуре их плавления [16]- наличие 30… 40% вещества
проводников в ионизованном состоянии при введении в проводник энергии, сравнимой лишь с теплотой сублимации проводника [11]- повышение на стадии собственно взрыва примерно в 100 раз энергии излучения в ИК диапазоне относительно энергии теплового излучения при температуре, до которой нагрелся бы металл, если бы вся вводимая с него энергия расходовалась на нагрев в соответствие с законом Джоуля-Ленца [17]- излучение, наблюдающееся на стадии собственно взрыва в видимом и ультрафиолетовом спектральных диапазонах, обладает признаками люминесценции, которая может возбуждаться в результате быстрого диспергирования жидкого металла и возникновения напряженности электрического поля между фрагментами [17].
Ранее было показано, что с увеличением величины вводимой в проводник энергии (Щ) дисперсность конечных продуктов электрического взрыва медных и алюминиевых проводников в среде аргона повышается, а распределение частиц по размерам сужается [18]. Проведенные эксперименты показали, что с повышением Щ не только уменьшаются размеры частиц, но и снижаются размеры областей когерентного рассеяния (йОКР) (рис. 1).
Можно предположить, что первичные продукты диспергирования проводников в процессе их разлета и взаимодействия превращаются в более крупные частицы с кристаллической структурой, отражающей размеры первичных продуктов. Действительно, с повышением дисперсности конечных продуктов ЭВП наблюдается уменьшение размеров йОКР& gt-. Согласно полученным результатам увеличение вводимой энергии более 0,8… 1,6 Щ/Щс (Щс — энергия сублимации взрываемого проводника) приводит к резкому росту дисперсности конеч-
180 е5
Ш/Ш, отн. ед.
С
Рис. 1. Зависимости среднего диаметра частиц ах и областей когерентного рассеяния Сокр от энергии (М/Мс, отн. ед.), введенной при электрическом взрыве алюминиевых проводников в среде аргона
ных продуктов (рис. 1), а при дальнейшем увеличении Щ/Щс дисперсность растет значительно медленнее. Расчеты показывают, что прирост площади удельной поверхности к приросту энергозатрат (ЛБ/ЛЩ) на первом участке составляет 1 м2/кДж, а на втором более 1,5 м2/кДж (Щ/Щс = 1,8…2. 0). Таким образом, повышение Щ для получения ультра-дисперсных порошков становится энергетически не выгодным.
При электрическом взрыве медных проводников на воздухе при одинаковой вводимой энергии (Щ=1,5Щс) дисперсность конечных продуктов с повышением плотности мощности 1р возрастает. Введение в металл энергии с высокой плотностью мощности приводит к неравновесности процессов, при этом диссипация энергии происходит по всем возможным каналам, в том числе и энергетически невыгодным в равновесных условиях.
В соответствие с принципом Ле-Шателье-Брау-на при внешнем воздействии (вводимой в металл энергии) в металле происходят процессы, противодействующие этому внешнему воздействию. Возрастает доля энергии, расходуемой на ионизацию, и, таким образом, в тепло переходит меньше энергии, чем это следует из закона Джоуля-Ленца.
Конечными продуктами при введении в металлы энергии с высокой плотностью мощности в химически инертной среде являются высокодисперсные порошки металлов (табл. 1, 2). На стадии их охлаждения полной релаксации порошков не происходит, и часть энергии & quot-затормаживается"- в виде запасенной энергии поверхности, внутренних дефектов, зарядовых состояний [19]. В определенных случаях величина запасенной энергии может превысить стандартную теплоту плавления металла (табл. 1). Неравновесность процессов, протекающих при охлаждении, и сохранение в металле запасенной энергии приводят также к отклонению от величины интеграла действия, т. е. от закона Джоуля-Ленца [12, 13].
Следовательно, критерием неравновесности процессов, протекающих при введении в металл энергии с высокой плотностью мощности при электрическом взрыве, является отклонение от закона Джоуля-Ленца для любого интервала времени, как при введении энергии (вынужденный процесс), так и в течение более длительного временного интервала при охлаждении продуктов взаимодействия (самопроизвольный процесс), когда электрический ток уже не протекает. В отличие от процессов, протекающих в металлах при воздействии потоков энергии с низкой плотностью мощности, процессы диссипации энергии при ЭВП не могут корректно характеризоваться как джоулевс-кий нагрев и описываться интегралом действия [11−13].
Наиболее энергоёмким каналом диссипации энергии является ионизация. Так, например, для алюминия, скрытая теплота плавления составляет 10,8, теплота сублимации — 327, а первый потенциал ионизации составляет уже 577,6 кДж/моль. В ус-
240
220
200
160
140
120
Таблица 1. Характеристики порошков Al, определенные с помощью калориметрии растворения (0,3 Н раствор HCl)
ловиях импульсного действия энергии равновесия между каналами диссипации энергии не достигается, вследствие чего возможно одновременное сосуществование вещества в различных энергетических состояниях. В каждый промежуток времени:
Jr = уАЕг + 1 Е. -т ,
1=1
где, уАЕ — тепловой канал диссипации энергии согласно закону Джоуля-Ленца- п — число нетепловых каналов диссипации энергии- Еа — энергия активации /-го канала- т — характерное время физического процесса передачи энергии /-го канала.
Входящие в уравнение параметры у, Еа, т являются зависимыми от температуры переменными. Характерное время передачи электрической энергии электронной подсистеме металлов — процесса ионизации составляет 10−16 с, а время передачи энергии атомной подсистеме составляет не менее времени одного колебания атомов, т. е. & gt- 10−8 с. При быстром электрическом взрыве характерное время процесса составляет 1… 10−10−6с [11].
Необходимость в детализации механизма электрического взрыва связана с отсутствием кор-
реляции между используемыми электрическими параметрами (критериями подобия [20]) и диспе-рсностью-свойствами электровзрывных нанопорошков. При одинаковых значениях критериев подобия, но при различных значениях напряжения, емкости разрядного контура и т. д. получаются нанопорошки с различными свойствами-дисперс-ностью: задача регулирования характеристик нанопорошков к настоящему времени не решена.
2. Электрический взрыв проводников как химический
реактор
На первом этапе развития электровзрывной технологии отрабатывались условия получения в основном нанопорошков металлов [2−4]. Значительный объем экспериментов по получению нанопорошков различных химических соединений был проведен Д. В. Тихоновым [8]. Были определены условия получения интерметаллидов, оксидов, карбидов и нанопорошков композитов, например, АШ203-А1. При выполнении диссертации
О. Б. Назаренко показала, что при электрическом взрыве в жидкостях их плотность (динамическая вязкость) могут выступать в качестве параметра регулирования химического, фазового состава и дисперсности конечных продуктов электрического взрыва [7]. Важным результатом ее работы является обнаружение корреляция между выходом химического соединения при ЭВП и верхней температурной границей устойчивости этого продукта, что косвенно подтвердило предположение о химическом взаимодействии первичных продуктов электрического взрыва со средой, а именно на конечной стадии разлета. В табл. 2 представлены возможные варианты получения различных нанопорошков (в качестве примера показаны конечные продукты ЭВП трех видов проводников).
3. Структурно-энергетическое состояние
электровзрывных нанопорошков и процессы
релаксации в них
Нанопорошки и кластеры могут быть получены в различных условиях: в достаточно медленных процессах, близких к равновесию, и экстремальных. При одинаковой дисперсности и равных энергиях поверхности (Е^) частицы будут иметь различие в запасенной энергии. Частицы, полученные в сильно неравновесных условиях, будут иметь избыточную, запасенную за счет внутренней структуры, энергию Еу, по сравнению с частицами, сформировавшимися в равновесных условиях и имеющими лишь энергию Е8. В принципе Еуможет быть запасена не только нанопорошками, но и более крупными порошками, массивными металлами: чем больше размер частиц, тем сложнее осуществить неравновесность процессов их получения.
В настоящее время нет особых проблем для перевода веществ в высоковозбужденные продукты при воздействии на них лазерного и сильноточного
Образец V м /г Энтальпия образования Al2U3, AH0298, кДж/моль Энтальпия растворения, кДж/моль
Нанопорошок Al (H2) 7,4 1728,4±6,0 590,3±8,0
Нанопорошок Al (Ar) 6,4 1729,7±2,1 578,4±7,4
АСД-4 (эталон) 0,8 1667,7±5,0 510,8±8,3
Таблица 2. Фазовый состав УДП, получаемых ЭВП
Материал взрываемой проволочки Газ-среда при электрическом взрыве Конечные продукты ЭВП
W Ar + |Ш
Ti Ar а-Т1 +Р-Т1
Fe CO (H2) а^е + у^е
Fe-Ni Ar а^е, у^е, N1, Fe
Pb-Sn Ar а-РЬ, а-Бп
Cu-Zn Ar а-фаза латуни
Cu+Fe Ar Твердые растворы, Си^е и Си0, Feu
Cu+Al Ar А1, Си, СиА12, Си9А14
Fe+Al Ar+H2 А1, а^е, у^е, Fe2Al5, Fe3A^l, FeAl
W C2H2 (Ar) а^С, WCli, W2C, а-№, |Ш
Ta CH4 (Ar) ТаС, а-Та2С, а-Та
Ti C2H2 (Ar) Р-Т1, Т1С
Ti O2 (Ar) ТЮ2 — рутил, ТЮ2 — анатаз
Al O2 (Ar) у-А1203, (о-А1203)
Al (Y2O3) N2 AlN, А1и, Y20з
Al (B) Ar А1и, (А1В2)
электронного излучений, высоковольтного электрического разряда и т. д. [11, 21]. При этом основной проблемой является создание энергетического барьера, определяющего устойчивость метаста-бильного состояния после вынужденного энергетического воздействия: должны быть созданы физические условия, обеспечивающие кинетическое торможение термодинамически разрешенных релаксационных процессов. Именно кинетическое торможение во взрывных процессах формирует энергетический барьер.
В зависимости от скорости и величины вводимой в вещество энергии могут достигаться различные уровни возбуждения его структурных единиц. Наиболее энергонасыщены структуры с разделенными зарядами 2М^М+ + М-, обладающие запасенной энергией более 3.6 эВ/атом (290. 580 кДж/моль). Для ряда металлов характерны более высокие эффективные зарядовые состояния: величина запасенной энергии у них существенно выше. В терминологии электронной плотности структуры с разделенными зарядами представляют собой знакопеременные волны плотности заряда. Диспро-порционирование атомов металлов с образованием устойчивых электронных конфигураций может быть описано в рамках конфигурационных представлений о структуре веществ [22], более адекватно отражающих свойства и структуру малоразмерных объектов, чем представления Друде-Лоренца. Такого вида формы запасенной энергии располагаются между химической и физической (ядерной) формами движения материи [23].
Анализ электронных состояний атомов и ионов металлов с позиций конфигурационных представлений показывает, что как катионы, так и анионы таких металлов, таких как серебро, медь, алюминий, не имеют свободной & quot-металлической"- орбитали и, следовательно, построенные из них структуры не будут обладать металлической проводимостью. Электроны внешних подуровней таким образом локализованы, что, наряду с отсутствием металлической проводимости, повышает устойчивость зарядовых структур.
Основными предпосылками для разработки предлагаемой модели энергонасыщенной структуры (ЭНС) с запасенной энергией, превышающей стандартную для данного металла теплоту плавления, являются следующие экспериментальные данные: 1 — повышенная теплота спекания нанопорошков в вакууме, сгорания в кислороде, растворения в воде при соответствующем рН [24, 25]- 2 — устойчивость к окислению при обычных температурах и резкое повышение реакционной способности при переходе через пороговую температуру [26]- 3 -уменьшение толщины оксидной оболочки на частицах нанопорошков с уменьшением диаметра частиц [27, 28]- 4 — разделение в электрофильтре частиц металлов, полученных с помощью электрического взрыва проводников в благородных газах до контакта нанопорошков с воздухом.
Как уже отмечалось выше, нанопорошки ме-
таллов — это коллоидные системы с твердой дисперсной фазой и газообразной дисперсионной средой. Существенным отличием от существующих представлений коллоидной химии — современной теории строения двойного электрического слоя Штерна [29] - является учет химического взаимодействия с образованием очень тонкой оксидно-гидроксидной пленки.
Образование двойного электрического слоя по Штерну связано с образованием плотного монослоя (слоя Гельмгольца) и диффузного слоя (слоя Гуи) противоионов- т. е. двойной электрический слой подобен сферическому конденсатору с определенной емкостью. На частицах металлов в случае очень тонких пленок формирование двойного электрического слоя сопряжено с протеканием химических процессов. Металлы по своей природе являются восстановителями и поэтому, отдавая электроны, заряжаются положительно. Электрический ток, протекающий при электрохимической реакции — окислении металла кислородом и водой (фарадеевский ток), создает дополнительный потенциал [30]. Таким образом, общая поляризационная емкость межфазной границы металл-газ:
С = С + С
к-'-пол к-'-д.с. '--'-по
где Сдс. — емкость двойного электрического слоя- Спс — псевдоемкость, обусловленная протеканием химической реакции.
Согласно теории окисления Вагнера, стабилизирующие металлическую поверхность оксидно-гидроксидные пленки образуются за счет диффузии ионов и электронов, а не нейтральных атомов или молекул [31]. Установление равновесия между частицей и реакционно-способной окружающей газовой средой достигается при взаимной компенсации химического потенциала (ц) окислительновосстановительных процессов и порожденного этими химическими процессами электростатического потенциала.
Согласно экспериментам, продукты диспергирования металлических проводников в помощью электрического взрыва проводников разделяются по заряду в электрофильтре. Отсутствие спекания нанопорошков после их коагуляции связано с наличием плотной газовой оболочки вокруг каждой частицы, что исключает контакт металлических поверхностей различных частиц. На рис. 2 схематично показана роль газа-среды (аргона) в стабилизации частиц нанопорошков, имеющих различный заряд. При ЭВП заряд частиц может формироваться в результате термоэмиссии, ионизации электрическим полем, а стабилизации зарядовых структур способствуют высокие скорости охлаждения продуктов и наличие магнитных полей [11]. Заряженные частицы более прочно удерживают дисперсионную среду-аргон — за счет более сильных диполь — индуцированный диполь взаимодействий в сравнении с нейтральными частицами, аргон на поверхности которых удерживается за счет дисперсионных взаимодействий (рис. 2). При пассивировании происходит передача (дрейф через
оксид) электрона от металла к окислителю или дрейф окислителя-протона Н+ к поверхности металла. За счет этих процессов у положительно заряженной в условиях ЭВП частицы положительный заряд увеличивается, быстрее достигая необходимого для торможения окисления-восстановления электростатического потенциала, чем для нейтральных по заряду частиц. В случае отрицательно заряженных частиц на первой стадии будет интенсивно протекать процесс окисления-восстановления до полной компенсации этого заряда, а затем окислению подвергнется дополнительное количество металла, чтобы достичь положительного потенциала, необходимого для стабилизации.
Таким образом, природа потенциального барьера, обеспечивающего стабильность энергонасыщенной структуры, связана с электростатическим полем самой структуры с разделенными зарядами. Подробная схема строения такой ЭНС представлена на рис. 3.
Экспериментально обнаружено, что электровзрывные нанопорошки устойчивы при хранении в условно герметичной таре или в сухой атмосфере в течение 10… 15 лет (максимальная длительность экспериментов), но быстро деградируют во влажной атмосфере [32]. Активность протонов как окислителя связана с легкостью диссоциации воды на оксидах:
Н2О ^ ОН- + Н+,
Н2О ^ О2- + 2Н+ [33].
Рис. 2. Схема преобразований в частицах порошков, полученных с помощью ЭВП в аргоне и имеющих заряд: структура частиц 1) до их контакта с воздухом и 2) после протекания окислительно-восстановительных процессов при стабилизации частиц на воздухе (заштрихована оксидная оболочка)
Взаимодействие окислителя с металлом протекает следующим образом:
пН+ + М0 ^Мп+ + пН0,
М0 + пН0 ^ МНп,
Н0 + Н0 ^ Н2.
Проявление восстановительных свойств металлов связано с отдачей и дрейфом электронов к наружной поверхности оксида. В случае очень тонкой оксидно-гидроксидной пленки в ней не накапливается объемный заряд, так как только при очень малой толщине пленки она обеспечивает электростатическое взаимодействие зарядов вблизи ее внешней и внутренней поверхности. При увеличении толщины до нескольких десятков нанометров это взаимодействие нарушается: возникают внутренние двойные электрические слои и объемные заряды. Процесс окисления становится диффузионно контролируемыми, что характерно для высоко- и грубодисперсных порошков и массивных металлов [34].
Одним из факторов устойчивости ЭНС с разделенными зарядами является отсутствие у нее металлической проводимости:
Си0(3Г4^) ^ Си+(3Г4Д
Ag0(4d105s1) ^ Ag+(4d105s0),
А10(3823р1 или 3s13p2) ^ А1+^23р0),
№(34^) ^ Си-(32),
А^(4Г5^) ^ А^(4Г5^),
АР^р1 или 3^3р2) ^ АТ (3^3р3).
заполнение
Рис. 3. Схема строения энергонасыщенной структуры частицы нанопорошков: Е — напряженность электрического поля, Е — толщина оксидного слоя (случай очень тонкой оксидной пленки)
Если исходить из механизма диспергирования проводников при ЭВП-распаде проводников на жидкоподобную кластерную и паровую фазы [11], то можно предположить возможность формирования сложных зарядовых структур, построенных только из вещества проводника. При введении в проводник электрической энергии, близкой к энергии сублимации взрываемого проводника за 10. 100 мкс, процесс диспергирования является сильно неравновесным: наряду с жидкоподобной фазой, присутствуют пароподобная фаза и плазма. На начальной стадии диспергирования газоподобная отрицательно заряженная фаза как более легкая быстрее удаляется от оси проводника, но быстрее тормозится. На следующей стадии положительно заряженная жидкоподобная фаза догоняет и пронизывает слой газоподобных продуктов. Учитывая, что за время раздельного существования продукты ЭВП заметно снижают свою температуру, возможность стабилизации зарядовых структур возрастает.
Проведенные эксперименты и расчеты показывают, что нанопорошки металлов при определенных условиях их получения имеют избыточную запасенную энергию, превышающую стандартную для этого вещества теплоту плавления [26]. Особенностью метастабильного состояния таких нанопорошков является наличие энергонасыщенной структуры в их частицах. Формирование энергона-
сыщенной структуры осуществляется уже при получении нанопорошков, и она сохраняется при мягких условиях пассивирования порошков. ЭНС представляет собой двойной электрический слой с положительно заряженным приповерхностным слоем, определяющим устойчивость нанопорошков к окислению.
Заключение
Ограниченный объем данной публикации не позволяет охватить все интересные в научном и практическом плане достижения в электровзрывной технологии. Значительный научный интерес представляет установленное в НИИ ВН явление химического связывания азота при горении ряда порошков в воздухе. Этот вопрос подробно изложен в монографии [35].
Явление электрического взрыва проводников целенаправленно использовано для получения нанопорошков, но оно может применяться в десятках других направлений науки и техники. В то же время исследование ЭВП требует даже с целью получения нанопорошков привлечения специалистов различного профиля в связи с необходимостью установления закономерностей в последовательности: получение нанопорошков (ЭВП) — исследование их свойств и характеристик — поиск наиболее эффективных областей применения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вишневецкий И. И. Исследование разложения углеводородов в импульсных электрических разрядах. Дис. … к.т.н. — Томск, 1974. — 237 с.
2. Яворовский. Н. А. Электрический взрыв проводников — метод получения ультрадисперсных порошков. Дис. … к.т.н. — Томск, 1982. — 127 с.
3. Давыдович В. И. Разработка технологического процесса и оборудования для электровзрывного получения порошков металлов с низкой электропроводностью. Дис. … к.т.н. — Томск, 1986. — 254 с.
4. Лернер М. И. Управление процессом образования высокодисперсных частиц в условиях электрического взрыва проводников. Дис. … к.т.н. — Томск, 1988. -155 с.
5. Ляшко А. П. Особенности взаимодействия с водой и структура субмикронных порошков алюминия. Дис. … к.х.н. — Томск. 1988. — 178 с.
6. Проскуровская Л. Т. Физико-химические свойства электровзрывных ультрадисперсных порошков алюминия. Дис. … к.х.н. — Томск. 1988. — 155 с.
7. Назаренко О. Б. Особенности формирования продуктов электрического взрыва проводников в конденсированных средах. Дис. … к.т.н. — Томск. 1996. -129 с.
8. Тихонов Д. В. Электровзрывное получение ультра-дисперсных порошков сложного состава. Дис. к.т.н. — Томск, 2000. — 237 с.
9. Ан В. В. Применение нанопорошков алюминия при получении нитридсодержащих материалов. Дис. …
к.т.н. — Томск, 1999. — 160 с.
10. Громов А. А. Получение нитридсодержащих материалов при горении сверхтонких порошков алюминия и бора. Дис. … к.т.н. — Томск, 2000. — 189 с.
11. Бурцев В. А., Калинин К. В., Лучинский А. В. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках. — М.: Энергоатомиз-дат, 1990. — 288 с.
12. Седой В. С., Валевич В. В., Орешин В. Н. и др. Исследование действия объемного источника энергии высокой плотности на металлы образования энергетически насыщенных наноразмерных частиц, исследование их физико-химических свойств. В сб.: Интеграционных программ фундаментальных исследований СО РАН. — Новосибирск, 1988. — С. 239−254.
13. Седой В. С., Валевич В. В., Герасимова Н. Н. Синтез высокодисперсных порошков методом электрического взрыва в газе пониженного давления // ФХОМ.
— 1999. — № 4. — С. 92−95.
14. Мартынюк М. М. Роль испарения и кипения жидкого металла в процессе электрического взрыва проводника. // ЖТФ. — 1974. — Т. 44, вып. 6. — С. 12 621 270.
15. Кускова Н. И. Волны фазовых превращений в сильных электрических полях // Письма в ЖТФ. — 1998. -Т. 24, № 14. — C. 41−44.
16. Лебедев С. В., Хайкин С. Э. Некоторые аномалии в поведении металлов, нагреваемых импульсами тока большой плотности. // ЖЭТФ. — 1954. — Т. 26, вып. 5.
— С. 629.
17. Искольдский А., Пикус В. К., Энельбаум Я. Г. Электрический взрыв проводников. Устойчивость фронта фазового превращения. Препринт № 32 ИА и ЭТАИ СССР. — Новосибирск: ИАиЭ, 1976.
18. Котов Ю. А., Яворовский Н. А. Исследование частиц, образующихся при электрическом взрыве проводников // ФХОМ. — 1978. — № 4. — С. 24−29.
19. Ильин А. П. Особенности энергонасыщенной структуры малых металлических частиц, сформированных в сильнонеравновесных условиях // ФХОМ. — 1997. -№ 4. — С. 93−97.
20. Азаркевич Е. И. Применение теории подобия к расчету некоторых характеристик электрического взрыва проводников // ЖТФ. — 1973. — Т. 43. — № 1. — С. 141−145.
21. Аврорин Е. Н, Водолага Б. К., Симоненко В. А., Фортов В. Е. // УФН. — 1993. — Т. 63. — № 5. — С. 1−34.
22. Самсонов Г. В., Прядко И. Ф., Прядко Л. Ф. Электронная локализация в твердом теле. — М.: Наука, 1976. — 339 с.
23. Полинг Л., Полинг П. Химия. — М.: Мир, 1978. — 683 с.
24. Ключников В. А., Шебалин А. И., Сухушин Ю. Н., Ильин А. П. и др. Особенности термохимических исследований высокодисперсных порошков // Физи-ко-химия ультрадисперсных порошков. Ч.1. Межвуз. сборник науч. трудов. — Томск: НИИ ВН, 1990. — С. 24−27.
25. Гаджиев С. Н., Ильин А. П., Кертман С. В., Хасанов И. М. Энергетика алюминия в ультрадисперсном состоянии // Физико-химия ультрадисперсных порошков. Ч.1. Межвуз. сборник науч. трудов. — Томск: НИИ ВН, 1990. — С. 62−67.
26. Ильин А. П. Об избыточной энергии ультрадисперс-ных порошков, полученных методом взрыва проволок // ФХОМ. — 1994. — № 3. — С. 94−97.
27. Ильин А. П., Проскуровская Л. Т. окисление алюминия в ультрадисперсном состоянии на воздухе // Порошковая металлургия. — 1990. — № 9. — С. 31−36.
28. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. — М.: Химия, 1988. — 464 с.
29. Дамаскин Б. Б., Петрий О. П., Подловченко Б. И. и др. Практикум по электрохимии: Учебн. пособие для хим. спец. вузов. — М.: Высшая школа, 1991. — С. 165 166.
30. Хауффе К. Реакции в твердых телах и на их поверхности. Ч. II. — М.: ИЛ, 1963. — 275 с.
31. Ильин А. П., Проскуровская Л. Т., Терещенко А. Г. Влияние относительной влажности воздуха на стабильность ультрадисперсных порошков алюминия // Получение, свойства и применение энергонасыщенных порошков металлов и их соединений: Тез. докл. Всеросс. конф. — Томск: НИИ ВН, 1993. — С. 52.
32. Колотыркин Я. М., Алексеев Ю. В. // Электрохимия.
— 1992. — Т. 31. — № 1. — С. 5−10.
33. Кубашевский О., Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов / Пер. с англ. А. В. Алексеева — М.: Металлургия, 1965. — 428 с.
34. Свиридов В. В. Фотохимия и радиационная химия твердых неорганических веществ. — Минск: Высшая школа, 1964. — 390 с.
35. Ильин А. П., Громов А. А. Горение алюминия и бора в сверхтонком состоянии. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. — 154 с.
УДК 621. 311.1. 001. 5
РАЗВИТИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ
А. С. Заворин, Ю. А. Загромов, Л.А. Беляев
Особенностью основных научных школ теплоэнергетического факультета, развивавшихся на протяжении его 80-летней истории, является органичная связь с проблемами инженерной практики.
Научные исследования стали необходимой частью образовательной деятельности с момента возникновения теплоэнергетического образования в ТПУ. Тогда же определились в качестве ведущих принципов системный подход к решению задач повышения экономичности энергопроизводства и сочетание теоретического изучения проблемных вопросов с практической реализацией новейших разработок. Такая методология обоснована много-уровневостью самой проблемы повышения тепловой эффективности в общей постановке: термодинамические и теплофизические процессы, функциональность и надежность основного и вспомогательного оборудования, переменные режимы эксплуатации, коммуникации систем теплоснабжения и др.
Главная заслуга в постановке направлений, вокруг которых сформировались научные школы теплоэнергетического факультета, принадлежит профессору И. Н. Бутакову. Целенаправленная научная деятельность в области теплоэнергетики началась на организованной им в 1923 г. кафедре теплосиловых установок в составе механического факультета. В этот период в энергетике страны наступила пора широкого внедрения паровых турбин вместо паровых машин, а затем началось бурное развитие теплофикации и комбинированного производства энергии. И. Н. Бутаков с сотрудниками разработал методику определения КПД, основанную на уравнениях теплового баланса, и показал ее применимость для анализа переменного режима работы теплоэлектростанции и всей энергосистемы. По

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой