Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2005 номер 2

Методами компьютерного моделирования исследованы механизмы процессов синтеза и механохимические реакции в динамически нагруженном слое порошковой смеси, способной к безгазовому самораспространяющемуся высокотемпературному синтезу (СВС). В рамках модели реагирующей порошковой среды рассмотрены связанные задачи ударного уплотнения, установления теплового баланса, фильтрации расплава легкоплавкого компонента и макрокинетики химических превращений. Учитывается наличие макроскопической структуры концентрационной неоднородности исходной порошковой смеси, возможность механической активации реагирующих компонентов в процессе ударного сжатия и модификация параметров состояния и структуры на всех этапах синтеза. Пластическая деформация кристаллической структуры и разрушение поверхностных слоев порошковых частиц считаются определяющими факторами механической активации.
Использована модель реакционной ячейки аррениусового типа с переменными макрокинетическими параметрами. Энергия активации реагирующей смеси считается линейной функцией от работ пластической деформации и разрушения поверхностных слоев частиц. Значение предэкспоненциального множителя согласуется со степенным законом реакционной диффузии. Порошковое тело представлено модельной системой порошковых компонентов с заданными структурными параметрами, физическими и химическими характеристиками; структура порошкового слоя - модельной регулярной структурой ячеек концентрационной неоднородности. В вычислительном эксперименте рассмотрены порошковые смеси типа Ti-Al и Ti-C, предварительно спрессованные до заданного значения средней пористости. Исследованы факторы, определяющие изменение реакционной способности реагирующей порошковой среды в процессе механического нагружения, а также эффекты формирования структуры с нанометрическими морфологическими элементами.