ИСТИНА

Применение композиционных порошков системы «Al-2B» является одним из перспективных направлений в области создания новых энергетических материалов. По теплоте сгорания в расчете на единицу массы и объема такие композиции соответственно не уступают и значительно превосходят углеводородные топлива. Однако значимый эффект от применения композиционных порошков «A1-2B» может быть достигнут лишь при рациональных кинетических параметрах превращений. Последние существенно зависят от фракционного состава и структурно-морфологических характеристик порошков, таких, как распределение композиционных частиц по размерам, форма и состояние поверхности частиц, степень однородности состава, удельная площадь межфазной поверхности между компонентами. В связи с этим возникает проблема установления зависимости «технология-структура-свойства» композиционных порошков «Al-2B», выявления количественных закономерностей формирования структуры и ее влияния на химическую активность и кинетику превращений. В работе представлены результаты исследования структуры и реакционной способности композиционных порошков «Al-2B», изготавливаемых методом механического легирования – путем совместной механической обработки порошковой смеси в охлаждаемых шаровых мельницах-активаторах. Теоретический анализ экспериментальных данных позволил сформулировать обоснованную физическую картину эволюции структурно-морфологических характеристик и фракционного состава композиционных порошков в процессе синтеза. Особый интерес представляют результаты исследования кинетики превращений и высокотемпературного окисления композиционных порошков. Установлен двухстадийный характер превращения. На низкотемпературной стадии происходит образование метастабильной фазы, отсутствующей на фазовой диаграмме системы «алюминий-бор» и устойчивой до температуры 630 °C. На второй стадии формируется термодинамически равновесный диборид алюминия. Аргументированное объяснение наблюдаемого эффекта заключается в кинетическом запрете на образование равновесных боридов алюминия при низких температурах из-за большого вклада энергии упругой деформации в величину энергетического барьера. Обнаружено, что кинетика формирования метастабильной фазы существенно зависит от состава технологической среды, в которой изготавливался порошок, что объясняется влиянием адсорбции компонентов среды или продуктов их механодеструкции на скорость переноса атомов бора через межфазную поверхность «бор-метастабильная фаза». Соответственно, наиболее вероятной лимитирующей стадией процесса формирования метастабильной фазы является перенос атомов бора через границу. Последнее согласуется с экспериментальными данными о структуре метастабильной фазы, свидетельствующими о ее аномально высокой диффузионной проницаемости. Установлено, что взаимодействие алюминия с бором оказывает специфичное влияние на кинетику высокотемпературного окисления композиционных порошков. Низкотемпературная стадия слабо сказывается на кинетике окисления. На стадии распада метастабильной фазы и формирования диборида алюминия имеет место скачкообразное увеличение скорости окисления.