Процесс получения и свойства нанопорошков алюминия, приготовленных из массивных алюминиевых сплавов в результате воздействия на них эвтектического сплава In-Ga

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Флюсы и рециклинг алюминия, 130.43kb.
• Тема: сварка алюминия и его сплавов, 56.75kb.
• Реферат по курсу материаловедение на тему «Свойства алюминия и его сплавов», 115.17kb.
• Реферат по курсу стонх на тему «Свойства алюминия и его сплавов», 110.32kb.
• Технические возможности производств Литейное производство, 219.58kb.
• Свойства литейных алюминиевых сплавов и области их применения. Литейные алюминиевые, 53.7kb.
• Темы рефератов по дисциплине «Материаловедение», 19.05kb.
• Электропроводность тонких пленок ni и сплавов ni-Cu в слабых магнитных полях в интервале, 253.63kb.
• Управления оптическими модулями проектируемого байкальского глубоководного нейтринного, 240.86kb.
• Мент метод получения информации об изменениях показателей о деятельности социального, 64.31kb.

А.И. НИЗОВСКИЙ¹, М.В. ТРЕНИХИН², В.Н. КРУЧИНИН¹,

И.П. ПРОСВИРИН¹, В.И. БУХТИЯРОВ<sup>1

1</sup>Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск

²Институт проблем переработки углеводородов СО РАН, Омск


ПОЛУЧЕНИЕ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПОРОШКОВ

АЛЮМИНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭВТЕКТИЧЕСКОГО СПЛАВА In-Ga


В работе методами рентгеноэлектронной спектроскопии, растровой электронной микроскопии, эллипсометрии исследовался процесс получения и свойства нанопорошков алюминия, приготовленных из массивных алюминиевых сплавов в результате воздействия на них эвтектического сплава In-Ga. Получены данные


Взаимодействие алюминия и сплавов на его основе с жидким металлическим сплавом In-Ga приводило к резкому изменению физических и химических свойств исходных образцов. Механическая прочность снижалась, образцы разрушались хрупко, резко повышалась реакционная способность по отношению к воде и спиртам, при взаимодействии с которыми, происходило быстрое разрушение материала, наблюдался интенсивный разогрев и выделение водорода. В дальнейшем формировалась однородная масса, состоящая из высокоактивных наноразмерных частиц металла с размером, зависящим от условий приготовления образца.

Целью настоящей работы является исследование процесса получения нанопорошков металлического алюминия с использованием эффекта активирования алюминия жидким сплавом In-Ga и изучение физико-химических свойств полученных материалов.

Методами рентгеноэлектронной спектроскопии (РЭС), растровой электронной микроскопии (РЭМ), эллипсометрии исследовался процесс взаимодействия эвтектического сплава, состоящего из In 24% (масс.), Ga 76% (масс.) с T_пл.=15.9ºС с алюминием и сплавами на его основе. Специально созданные условия разрушения материала предотвращали дальнейшее превращение полученных порошков металлического алюминия в гидроксиды и алкоголяты.

В процессе взаимодействия активированного материала с водой и спиртами происходило разрушение материала на крупные фрагменты, форма и размер которых зависели от способа и условий получения исходного алюминиевого сплава (прокат, литье и т.д.). Результатом последующей стадии разрушения были порошки, имевшие размер зерен исходного материала. Финальная стадия разрушения позволяла получать нанопорошки алюминия со средним размером 50 мкм.

Все исследованные промышленные и специально приготовленные сплавы, а также образцы чистого алюминия, приготовленные разными способами, после активирования жидким металлическим сплавом In-Ga, взаимодействовали с водой и одноатомными спиртами. Существенного взаимодействия активированных сплавов с многоатомными спиртами не наблюдалось. Интерметаллиды, входящие в состав активированных алюминиевых сплавов, при взаимодействии с водой и спиртами в реакцию не вступали. Нанопорошки, изолированные от контакта с атмосферными газами, в течение продолжительного времени не теряли своей активности.

Водород, выделяющийся при взаимодействии активированного алюминия с водой, не содержит посторонних примесей и может быть использован в топливных элементах без дополнительной очистки. Использование реакции окисления алюминия водой с выделением водорода позволяет принципиально упростить вопросы, связанные с транспортировкой и использованием водорода в качестве потенциального энергоносителя. При использовании 1 кг алюминия можно получить 1.24 м³ водорода при нормальных условиях. Из всех металлов алюминий является рекордсменом по этому показателю, уступая только литию.

Индий, входящий в эвтектический сплав после реакции активированного продукта с водой выделялся из системы в виде металлического In. Конкретные соединения галлия не были достоверно идентифицированы в составе конечного продукта.

Методом эллипсометрии в специальном модельном эксперименте, в котором были пространственно разделены границы фаз эвтектический сплав In-Ga/Al и In-Ga/пары воды, показано, что во влажной среде происходит образование гидроксидной пленки на поверхности эвтектического сплава.

Предполагается, что механизм разрушения массивного материала и формирования нанопорошков связан с диффузионным переносом алюминия в межзеренном слое In-Ga с образованием тройного жидкого сплава Al-In-Ga с содержанием Al~1%. Высокая локальная температура обеспечивала высокую скорость диффузии растворенного алюминия к поверхности раздела сплав/вода (спирт).