ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ БОРНОГО АНГИДРИДА АЛЮМИНИЕМ - Акназаров, Сестагер; Байракова, Ольга; Пономарева, Елена; Мутушев, Алибек; Головченко, Ольга (Academic Journal of Physical and Chemical Sciences, 2021)
Произведены термодинамические расчеты получения борида алюминия в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) с использованием Al и B2O3 в качестве сырья. Результаты расчетов показали, что адиабатическая температура составляет 2365 К, свободная энергия Гиббса реакции восстановления борного ангидрида меньше 0 и, следовательно, процесс может протекать в самопроизвольном режиме, что согласуется с результатами эксперимента. Проведены исследования влияния факторов на кинетические характеристики синтеза боридов алюминия. 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. Экспериментально исследованы закономерности горения системы B2O3 – Al при внепечном алюминотермическом способе. Установлено влияние различных факторов: крупность исходных компонентов, количество флюсующих и подогревающих добавок, способ подготовки сырья, на параметры процесса – кинетику, необходимую теплоту, температуру, выход целевого компонента. Установлена зависимость масштабного фактора на практический выход сплава. В результате проведенной работы определены оптимальные параметры процесса, обеспечивающие хорошее фазоразделение продуктов реакции и выход сплава.