Исследование процессов динамического уплотнения реагирующей порошковой смеси Hf-B
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?ивации Е0=95 ккал / моль и предэкспоненциальный множитель k= 1,5e10. Результаты вычислительного эксперимента приведены в таблице 2 в сравнении с экспериментальными данными [4]. Скорость горения определялась так: длина образца задавалась (в модели) такая же, как и в эксперименте делилась на время спекания (получаемое с помощью модели).
Таблица 2
Концентрация разбавителяСкорость горения, м/секРасчётЭксперимент10%0,06390,06230%0,01940,021
Как видно из таблицы, полученные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными.
3.2 Описание полученных результатов
В вычислительном эксперименте, частицы гафния и бора имеют одинаковый размер равный 20 мкм, и было задано их стехиометрическое соотношение со средней пористостью 30%. Параметры исходной структуры изображены на рис. 2.
На рис. 3 приведен прогноз выхода продукта реакции - HfB2. Из рисунка видно, что с увеличением амплитуды ударного нагружения происходит практически монотонное увеличение выхода продукта реакции с 0,18 до 0,5.
Для порошкового материала гафний-бор с начальной пористостью П0=0,3 вычислительный эксперимент проводился в интервале давлений ударного нагружения от 1 до 30 ГПа. На рис. 4 приведен прогноз распределения относительных энергий вязкой деформации суспензии, затраченный на уплотнение порошковой среды, вдоль образца. Видно, что уплотнение порошкового компакта при амплитуде ударного нагружения 9 ГПа, происходит только за счет процессов пластической деформации твердых порошковых частиц (рис. 4, а)). На рис. 4, б) - 4, в) видно, что с увеличение амплитуды ударного нагружения до 10 ГПа уплотнение порошкового материала происходит преимущественно за счет вязкой деформации суспензии. При амплитуде ударного импульса 10 ГПа происходит смена режима уплотнения с пластического деформирования твердых порошковых частиц на вязкопластическое течение суспензии взаимодействующих частиц в расплаве. Такая смена режима уплотнения наблюдается вплоть до 30 ГПа.
При амплитудах ударного нагружения выше 15 ГПа распределения энергий вязкой деформации суспензии остаются теми же что и для 15 ГПа, вплоть до 30 ГПа.
а) Амплитуда ударного импульса P=9 ГПа
б) Амплитуда ударного импульса P=10 ГПа
Распределение энергий вязкого уплотнения отнесенной к удельной диссипируемой энергии Ed вдоль образца длинной b с начальной пористостью ПО=3,0 в интервале амплитуд ударного импульса 9-15 ГПа
Серия вычислительных экспериментов при разных начальных температурах порошкового компакта в диапазоне от 300 К до 700 К показала, что порошковая смесь Hf-B в этом интервале температур так же ведет себя как пористая суспензия взаимодействующих частиц в расплаве. При этом, распределение относительных энергий деформации при различных температурах остается точно таким же, как на рис. 4.
Заключение
В результате проделанной работы получены следующие результаты и выводы:
. Изучена специфика поведения порошковых материалов типа гафний - бор под действием ударного импульса. При определенной амплитуде ударного нагружения может произойти смена механизмов внутреннего уплотнения с пластического деформирования твердых порошковых частиц на вязкопластическое течение суспензии взаимодействующих частиц в расплаве. В этом и заключается, специфика поведения порошкового материала типа гафний-бор в процессе ударного нагружения.
. Модернизирована компьютерная модель физико-химических процессов в реагирующей порошковой среде гафний-бор. Сделан учет возможности плавления второй частицы порошковой смеси - бора в процессе ударного нагружения.
. Проведён вычислительный эксперимент для системы гафний - бор. Результаты компьютерного моделирования позволяют сделать вывод, что смена режима уплотнения с пластического деформирования твердых порошковых частиц на вязкопластическое течение суспензии взаимодействующих частиц в расплаве наблюдается и является одним из определяющих факторов физико-химических превращений в динамически нагруженных порошковых системах рассматриваемого типа наряду с параметрами структуры и интенсивности механического воздействия.
Полученные данные позволяют выработать рекомендации к промышленному производству диборида гафния с возможностью задания формы детали.
Литература
1. Скороход В.В. Порошковые материалы на основе тугоплавких соединений. - К.: Техника, - 1982. - 162 с.
. Бальшин М.Ю., Кипарисов С.С. Металлургия; М. 1978.
. Раковский B.C., Саклинский В.В. Порошковая металлургия в машиностроении. Машиностроение; М. 1973.
. Либенсон Г.А. Основы порошковой металлургии. Металлургия; М. 1975.
. Лейцин В.Н., Дмитриева М.А., Компьютерное моделирование Физико-химических процессов в динамически уплотненных средах // Вестник государственного университета. Бюллетень оперативной научной информации. - Томск, 2003. - №13.
. Федорченко И.В., Францевич И.Н., Радомысельский И.Д., и др. - Справочник: порошковая металлургия. - Киев: Наук. Думка, 1985. - 624 с.
. Самсонов Г.В. Бориды /Г.В. Самсонов, Т.И. Серебряков, В.А. Неронов. - М.: Мир, 1975. - 373 с.
. Боровинская И.П., Мержанова А.Г., Новикова Н.П., Филоненко А.К. Безгазовое горение смесей порошков переходных металлов с бором // Физика горения и взрыва. - 1974. - Т. 15, №1. - С. 4 -15.
. Лейцин В.Н., Дмитриева М.А., Кобраль И.В. Исследование процессов динамического уплотнения реагирующих порошковых смесей типа Ti-C // Вестник государственно