Elektro patlayıcı nanomaterial powder uygulamasının umut verici alanlarından biri, metaller arası ve yüksek sıcaklık bileşiklerinin sentezidir. Çalışmalar, elektro patlayıcı nanomaterial powder parçacıklarının yüksek kusurluluğa sahip olduğunu göstermektedir. Bazı nanomaterial powder’ların ısıtıldığında kimyasal işlemlerle ilgisi olmayan enerjiyi (? ?) boşaltmasının nedeni bu gibi görünüyor. Böyle bir etki, metallerin [1, 2] elektro patlayıcı nanomaterial powderleri, örneğin gümüş [3, 4] ısıtıldığında gözlendi.
İncir. 1. Argon atmosferinde ısıtıldığında gümüş elektro patlayıcı nanomaterialpowder’ın türetme şeması
İncir. 1, sıcaklığın 215’e yükseldiğini gösterir…Argon atmosferinde 220 ºC, gümüş elektro patlayıcı tozda ekzotermik bir işlem başlatır. Enerji ? ? metal füzyon ısısının %37’sidir (? ? = 38,73 kJ/kg, gümüş füzyon ısısı değeri 104,7 kJ/kg’dır). Deney, ABD’nin Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’nda gerçekleştirildi.
Tablo 1. İntermetalik bileşiklerin üretimi
Yüksek aktivite ve nanomaterial powderlerin enerji durumunun özellikleri, çeşitli erime sıcaklıklarına sahip metal bileşiklerinin üretimine izin verir, örn. alfer [5]. Tablo 1, intermetalik bileşikler oluşturmak için elektro patlayıcı nanomaterial powderların kullanıldığı bazı reaksiyonların örneklerini göstermektedir [6]. Reaksiyonlarda metal 1, nanomaterial powder’lar, metal 2 – ticari bir toz veya elektro patlayıcı nanomaterial powder ile temsil edildi. Tüm reaksiyonlar kendiliğinden yayılan yüksek sıcaklık sentezi modunda çalıştı.
Yüksek kimyasal aktivite nedeniyle, elektro patlayıcı nanomaterial powder’lar, tungsten karbür gibi yüksek ısılı kimyasal bileşiklerin sentezi için hammadde olarak da kullanılabilir [7].
İncir. 2. Tungsten tozunun tipik görünümü: (a) – taramalı elektron mikroskobu, (b) – transmisyon elektron mikroskobu
Karbonizasyon amacıyla tungsten tozu (Şek. 2) ve spektral saf grafit yongaları karıştırıldı. Karışım paslanmaz çelik sızdırmaz bir kaba konuldu (Şek. 3).
İncir. 3. Tungsten tozu karbonizasyonu için bir cihazın temel şeması: 1 – tungsten tozu, 2-spektral saf grafit yongaları, 3-kap, 4-ısıtıcı, 5-ısı yalıtımı, 6-nipel, 7-dişli motor
Reaksiyon bileşenleri stokiyometrik bir oranda tartıldı: grafit yongalarının ağırlığının %1’i için – tungsten tozunun ağırlığının %15.3’ü. Karışım 1.000’e ısıtıldı ?? 14 saat boyunca. Reaksiyon bileşenlerinin daha eşit teması ve toz aglomerasyonunun önlenmesi için, kap dakikada 0,5 devir hızında döndürüldü. Kaptaki aşırı basınç, bir meme ucu vasıtasıyla azaltıldı. X-ışını faz analizi, reaksiyon ürününün tungsten karbür WC (tungstenin %94’ü, karbonun %6’sı) olduğunu ortaya koymaktadır.
Tungsten karbür parçacıklarının tipik görünümleri Şek. 4. Büyük parçacıklar (Şek. 4, b, c) bloklardan oluşur ve yüzeylerinde çatlaklar bulunur.
İncir. 4. Taramalı elektron mikroskobu ile üretilen tungsten karbür tozlarının tipik görüntüleri: oklar tek parçacıklarda çatlaklar gösterir
İncir. 5 tungsten ve tungsten karbür tozları için partikül büyüklüğü dağılım fonksiyonlarını gösterir. Dağılım fonksiyonlarının analizi, WC eğrisi zirvesinin, tozda hem ince hem de kaba tane oranının azalmasıyla bir miktar daha büyük boyutlardaki alana kaydırıldığını göstermektedir.
İnce tanecik oranının azalması, ısıtma sırasında partikül sinterlemesi ile ilişkili görünürken, büyük partikül sayısının azalması, karbidizasyon sırasında çatlamaları ile ilgilidir.
Tungsten karbür tozundaki büyük parçacıkların varlığı, kaynak tungsten tozunun polidispersitesinden kaynaklanmaktadır. Tungsten partikül boyutları 10-9 µm < ? < 10-4 µm aralığında, Tungsten karbür partikül boyutları-10-7 µm ≤ ? < 10-5 µm aralığındadır.
REFERANSLAR
1. Ilyin A. P. Elektro patlayıcı ultra ince tozların yapısal ve enerji durumu ve bunlardaki gevşeme süreçleri / / Yüksek öğretim kurumlarının bildirileri. Fizik. – 1996. – 4 Numara. – S. 136 – 144.
2. Ilyin A. P. Tel yönteminin Elektrik Patlamasıyla üretilen ultra ince tozların fazla enerjisi hakkında / / Malzeme işleme fiziği ve kimyası.- 1994. – 3 Numara. – S. 94.
3. Tepper F. Lerner M. Ginley D. Metalik Nanomaterial powders / / Dekker Nanobilim ve Nanoteknoloji Ansiklopedisi. – Marcel Dekker, Inc., N. Y., 2004. – S. 1921-1933.
4. Yavorovskiy N. A., Ilyin A. P., Lerner M. I., Proskurovskaya L. T. Saf metallerin ultra ince tozlarında termal patlama fenomeni / / Makroskopik kinetik ve kimyasal gaz dinamiği birinci ulusal sempozyumu. Raporların tezleri. – Çernogolovka, 1984. – V. 1. – Bölüm 1. – S. 55-56.
5. A. s. 1287611 (SSCB). Yaşla sertleştirilmiş demir-alüminyum alaşımı üretim yöntemi / Karateeva E. A., Lerner M. I., Khabas T. A., Proskurovskaya L. T., Ilyin A. P. – 1986.
6. Ivanov G., Lerner M., Tepper F. Elektro-Patlayan Tellerle Üretilen Nanofaz Metal Tozlarından Metaller Arası Alaşım Oluşumu // Toz Metalurjisi ve Partikül Malzemelerdeki Gelişmeler. – 1996. – Cilt. 4. – ?. 15/55-15/63.
7. Dammer V., Davydovich V., Eckl W., Eisenreih N., Kirilov V., Lerner M., Sakovich G., Vorozhtsov A., Weller F. WC nanosize toz üretiminin yeni yöntemi // Enerjiselmalzemelerin Performansı ve Güvenliği. 36. Uluslararası BİT Yıllık Konferansı ve 32. Uluslararası Piroteknik Semineri. 28 Haziran-1 Temmuz. – Karlsruhe, Federal Almanya Cumhuriyeti, 2005. – P. 38-1 – 38 – 6.