Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.
Скачать (прямая ссылка):
2 7—1483 33
прпаче и химическому взаимодействию. Эти пр0цес. Л0ПївиЇЇт друг от друга, однако на практике обЫЧн0 СЫ 3- из них протекает намного медленнее осталь. какой-либо из /зыва1ОТ лимитирующим. В табл. і
р^йонной и химической кинетики - в предположу диффузион из этих стадий является лимитирующей.
ЕЇЇи процессы осуществляются в изотермических уело. =мат то эти уравнения можно представить в масштабе приведенного времени Hk^ где / ~ текущее время; *w ^ віемя полупревращения. Такое преобразование позволяет исключить влияние константы скорости на процесс и сравнить возможные лимитирующие стадии (а — степень превращения сырья; k — константа скорости).
ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ
В настоящее время установлено [49], что физико-химические свойства твердых веществ зависят не только от их химического и фазового составов, но и от состояния кристаллической решетки, морфологии и химического состава поверхности частичек, обусловленных методом их приготовления. Известно также, что свойства твердых веществ на микро- и макроуровне обусловлены образованием в них различных дефектов [44].
Многочисленными экспериментальными исследованиями доказано, что полученные в условиях низкотемпературной плазмы порошки тугоплавких соединений обладают отличными от традиционных порошков свойствами (повышенной химической активностью, более низкой температурой спекания, высокой адсорбционной способностью и др.). В этой связи изучение таких свойств плазменных порошков, как дисперсность, химический и фазовый составы, морфология частичек, вид и концентрация дефектов, химическая активность, представляет собой нашГГиН!ауЧТ задачУ« позволяющую расширить "о и имїг fin„B °блаСТИ *изики и химии твердого тела,
Дис^снїї-°е«РаКТИЧеСКОе значение • ' перенести n^It' В литеРатуре для обозначения дис-^мые^"н^азмохимических порошков используются
микроннїе °SH3nf ТерМИНы: Ультрадисперсные, суб-ропорошки и „°нк°диспеРсные, мелкодисперсные, мик-описании их ХАлїТО ВН0СИт определенные трудности при их особенностей и физико-химических свойств.
Таблица 1. Модельные уравнения процессов в слое частичек
Ноиер формулы Процесс, определяющий скорость реакции Основное уравнение
1 Диффузия одномерная а2 = Ы
2 двухмерная (1 — а) In(I — а) + а = Ы
3 трехмерная (сферическая симметрия, уравнение Яндера) [1 _(1 — а)1/а]а = &*
4 трехмерная (уравнение Гист-линга — Броунштейна) 1 — -|-а — (1 — а)3/' = U
5 трехмерная (уравнение Журавлева — Лесохина) [0 -arv'+ I]* = ft*
6 трехмерная (уравнение анти-Ян-Дера) [(1 + а)1'» _ 1]2 = ы
Уравнение в масштабе приведенной времени
і _ а"
'м °.25
(1-а) In(I —а)+ а 0,1534
1--|-а-(1-а)!/' Toy-' ода
f [1 — (і — а)'^ = °.°426
f _ [(1-«)-'/. + !]? '0.5 ~ 6.1072
< f(l+g)V» — IP
<0.5 u.°2094
'0.5
W
с-
Номер формулы
Процесс, определяющий скорость реакции
7 I трехмерная (уравнение анти-Гистлинга)
Реакции на границе раздела фаз 8 I цилиндрическая симметрия
сферическая симметрия
10
11
12
Образование и рост зародышей (уравнение Ерофеева — Аврами)
Химическая реакция первого порядка
второго порядка
Основное уравнение
+ }a-(!+a)J/« =
I—(1—a)v» = M 1-(1 — a)v» = « [- In (1-а)]1/" = fc
— In (1 — a) =
Продолжение табл. I
Уравнение в масштабе приведенного времени
t _і+-|-а-(1-°ог/'
«0,5 0,0229
t 1 —(1 — «)v»
- U,2929
< _ 1 — (1 — а)'7' *ов ~ 0,2UoO
L_ _ [— >"0 — а)]1/п в,з ~ 0,69311/п
t In (1 — а) _г__ _ 0,5
'о.5 " 1~а
Чтобы избежать этого, внесем некоторую определенность в терминологию, распределив порошки на три класса: ультрадисперсные, высокодисперсные и порошки микронных размеров. Ультрадисперсными будем называть порошки со средним размером частичек от 1 до 30—50 нм. Это название является общепризнанным в отечественной научной литературе [2, 57]. К высокодисперсным будем относить порошки со средним размером частичек от 30— 50 до 100—500 нм. Этот термин также часто используется в литературе, однако порошки этого класса иногда называют мелкодисперсными, тонкодисперсными и т. д., внося определенную путаницу в характеристики. Порошками микронных размеров будем называть плазмо-химические порошки со средним размером частичек 0,1— 100 мкм в отличие от микропорошков, получаемых измельчением.
Структурные параметры и поверхностные свойства порошков зависят от их дисперсности. У ультрадисперсных порошков наблюдается значительная неупорядоченность кристаллической структуры, некоторые из них аморфны. Предполагают [57], что при таких размерах на поверхности частичек происходит перестройка расположения атомов и изменение типа межатомных связей, следствием которой является структурная, фазовая и концентрационная неоднородность. Строго пространственная периодичность расположения атомов, характерная для монокристаллов, нарушается, хотя дальний порядок сохраняется. Межатомное расстояние закономерно изменяется при переходе от центра частички к ее поверхности. По этим признакам ультрадисперсные среды предложено отличать .от других типов конденсированного состояния вещества: жидкого, аморфного и стеклообразного, а также от поликристаллов. Предполагается также, что из ультрадисперсных порошков методами порошковой металлургии могут быть приготовлены особо-мелкозернистые материалы и керамические изделия, обладающие сверхпластичностью, уникальными плотностью и прочностью, тепло- и жароустойчивостью, стойкостью в агрессивных средах, особыми электрофизическими свойствами, имеющими, в частности, высокую температуру перехода в сверхпроводящее состояние.
