Wpływ dodatków aluminium na zapłon mieszanek wolframowo-teflonowych

• Autorzy: Alymov M. , Vadchenko S. , Gorpodolova I.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.7675

Warianty tytułu

EN

Effect of aluminum additives on the ignition of tungsten–Teflon mixtures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Analizy termodynamiczne oraz badania procesu spalania i tworzenia struktury produktów przeprowadzono w mieszankach proszkowych wolframu i politetrafluoroetylenu (Teflon, Tf) z dodatkami aluminium. Składniki mieszanki wybrano do wytwarzania skondensowanych produktów o wysokiej gęstości, z wysoką temperaturą zapłonu. Aluminium zastosowano jako energetyczny dodatek przyspieszający proces zapłonu i zwiększający temperaturę spalania mieszanki. W mieszankach ustalono stosunek wolfram/Teflon; zawartość aluminium została zmieniona zgodnie ze wzorem (1 - x) (0,8W + 0,2Tf) + xAl = const. Mechanicznie aktywowane mieszanki wtłaczano do próbek i ogrzewano w specjalnym tyglu z kontrolowaną prędkością ogrzewania. Wykazano, że wzrost prędkości ogrzewania zmienia nieznacznie temperaturę zapłonu układów, ale silnie wpływa na strukturę produktów spalania. Zapłon i spalanie zestawu składników o niskiej zawartości aluminium prowadzi do dużej objętości produktów gazowych, które rozpraszają się lub tworzą strukturę o dużej porowatości. Przy wysokim stężeniu Al, wyniki eksperymentów i obliczenia termodynamiczne są wystarczająco różne, co można wytłumaczyć brakiem danych termodynamicznych na temat aluminidków wolframu w używanym programie oraz faktem, że rzeczywiste warunki reakcji są dalekie od równowagi i adiabatyczne. Dane obliczeniowe i eksperymentalne wykazały, że optymalna zawartość aluminium do tworzenia stopionych produktów o dużej gęstości (ρ (W2C) = 17,2 g/cm3) wynosi około 10% wag. Przy wysokim stężeniu Al, główny produkt spalania (aluminidek wolframu WAl4) ma niższą gęstość (ρ(WAl4) = 6,6 g/cm3), co jest niewystarczające do zastosowania w praktyce.

EN

Thermodynamic analysis and studies of combustion and structure formation of products were carried out in the powder mixtures of tungsten and polytetrafluoroethylene (Teflon, Tf) with aluminum additives. The mixture components were selected to fabricate high-density condensed products with high ignition temperature. Aluminum was used as an energetic additive accelerating the ignition process and increasing the mixture combustion temperature. In the mixtures, a tungsten/Tf ratio was fixed; the aluminum content was varied according to the following formula: (1– x)(0.8W + 0.2Tf) + xAl = const. Mechanically activated mixtures were pressed into the samples and heated in a special crucible with the controlled heating rate. It was shown that an increase in the heating rate changes insignificantly the ignition temperature of systems, but strongly affects the structure of combustion products. The ignition and combustion of the compositions with low aluminum content results in a large volume of gaseous products, which fly apart or form a high-porous structure. At high Al concentration, the results of the experiments and thermodynamic calculations are sufficiently different, which can be explained by the lack of thermodynamic data on tungsten aluminides in the used program and by the fact that real conditions of the reaction are far from equilibrium and adiabatic ones. The calculated and experimental data has shown that the optimal aluminum content to form the melted products with a high density (ρ(W2C) = 17.2 g/cm3) is about 10 wt %. At high Al concentration, the main combustion product (tungsten aluminide WAl4) has the lower density (ρ(WAl4) = 6.6 g/cm3), which is insufficient for a practical application.

Słowa kluczowe

PL

wysokoenergetyczne mieszanki metali z teflonem; zapłon; spalanie; tworzenie struktur

EN

high-energetic mixtures of metals with Teflon; ignition; combustion; structure formation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 3
• Strony: 33--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Alymov M.

• Russian Academy of Sciences, Chernogolovka

autor

Vadchenko S.

autor

Gorpodolova I.

• Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science

Bibliografia

• 1. Barambojm N.K. Mechano-chemistry of polymers. M.: Rostehizdat, 1961.252 p.
• 2. Boldyrev V.V. and others. Fundamentals of mechanical activation, and mechanоsynthesis are considered chemical technologies. Ed. Avvakumov E.G. Novosibirsk: Publishing House of the SB RAS. 2009. 342 p.
• 3. Malkin A.I., Kiselev M.R., Kliuev V.A., Loznecova N.N., Toporov Yu.P.: Influence of mechanical activation on the thermal properties of powder mixtures of aluminium with politetraftorjetilenom. „Material science” 2012, issue 3. p. 10–14.
• 4. Gorokhovskiy G.A.: Surface dispersion dynamically contacting polymers and metals. Kiev: IZD-vo „Naukova dumka” 1972.
• 5. Laptenkov V.N., Saltanov L.S, Svidinskij A.V., Belov V.Yu., Baranov G.V., Krylov V.P.: Composite material for the implementation of the vzryvopronikajushhego actions. Patent 2579586 (RF). 2016.
• 6. Vadchenko S.G., Alymov M.I.: Ignition of W–Teflon–Al Powder Mixtures. „International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis” 2017. vol. 26, issue 2. p. 137–139.
• 7. Buznik V.M., Kurjavyj V.G.: Morphology and structure of Micron and nano-sized powders of PTFE received gazofaznym method. „Ros. Chem. J.” (J. Ros. Chem. Obschestvaim. D.I. Mendeleyev) 2008. vol. LII. iaaue 3, p. 131–139.
• 8. Alikhanyan A.S., Archangelskiy I.V. Tarasov A.V.: Interaction of fluoropolymers with transition metals. „Inorganic materials” 2009, vol. 45. issue 7, p. 871–876.