The modification of thermochemical parameters of iron nanoand micropowder after irradiation by accelerated electron beam
Changing of material properties can be observed after converting metals from massive to dispersed aggregation. Some new properties are revealed for nanosized powders, an energy storage. The value of total stored energy connected with the surface energy of nanoparticles as well as the energy stored in the particles structure. The powders of iron are widely used for powder metallurgy, for 3D printing and as a component of pyrotechnic mixtures. The development and propagation of resource-efficient and energy-efficient technologies requires the creation of powder materials, which are resistant to oxidation in air. One of proposal decision for described issues is a high-energy irradiation of powder materials. High energy irradiation by electron beams causes significant changes in physicochemical properties of metal nanopowders. The high-energy electron beam (4 MeV) was used in while the powder heating was not being under control. The heating of the powder by irradiation changed the heat effect presumably. The changes of properties can be explained by accumulation of positive charge inside the metal particle insulated by oxide-hydroxide coating and relaxation of charges when heated. The purpose of the current research is a studying of influence of regularities of electron beam (360 keV) irradiation on to thermochemical properties of iron micro and nanopowders when heated in the air. It was determined that the electron beam irradiation (360 keV) of micro- and nanopowders provides the initial oxidation temperature increasing at 30 degrees for both of powders. For the same time the oxidation rate changes a little (~1%) during the heating of powders up to 1000°C. This way the modification of iron micro- and nanopowders by electron beam irradiation provides increasing of their thermal oxidation resistance (the initial oxidation temperature increasing) without any degradation of chemical activity parameters.
Keywords
нанопорошок железа,
микронный порошок железа,
электронный пучок,
параметры химической активности,
пиротехнические смеси,
порошковая металлургия,
electron beam,
powder metallurgy,
iron powder,
powder materials,
na-nopowder,
sintering aidsAuthors
| Mostovshchikov Andrei V. | Tomsk Polytechnic University | pasembellum@mail.ru |
| Ilyin Aleksandr P. | Tomsk Polytechnic University | genchem@mail.ru |
| Egorov Ivan S. | Tomsk Polytechnic University | genchem@mail.ru |
| Sharafutdinova Anastasia S. | Tomsk Polytechnic University | genchem@mail.ru |
Всего: 4
References
Ильин А.П., Роот Л.О., Мостовщиков А.В. Повышение запасенной энергии в нанопорошках металлов // Журнал технической физики. 2012. Т. 82, вып. 8. С. 140142.
Ильин А.П., Роот Л.О., Мостовщиков А.В., Дитц А.А. Энергетика малых металлических частиц // Известия вузов. Физика. 2011. № 11 (3). С. 336-342.
Hauffe K. Reactions in and on solids. US : Atomic Energy Commission, Division of Technical Information. 1962.
Gromov A.A., Teipel U. Metal Nanopowders: Production, Characterization, and Energetic Applications, Wiley-VCH. Weinheim, 2014.
Ellern H. Military and Civilian Pyrotechnics. Chemical Publisher, 1968.
Khabas T.A. Solid-phase synthesis and sintering in oxide-metal mixtures of highly dispersed powders // Glass and Ceramics. 2002. Vol. 59. P. 404-408.
Коршунов А.В. Кинетика окисления электровзрывного нанопорошка железа при нагревании в воздухе // Химическая физика. 2012. Т. 31, № 5. С. 27-35.
Мостовщиков А.В., Ильин А.П., Егоров И.С., Захарова М.А. Изменение термохимических параметров нанопорошка алюминия после облучения потоком ускоренных электронов // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2015. № 2. C. 6-13.
Мостовщиков А.В., Ильин А.П., Чумерин П.Ю., Юшков Ю.Г., Ваулин В.А., Алексеев Б.А. Влияние СВЧ-излучения на термическую стабильность нанопорошка алюминия // Письма в ЖТФ. 2016. Т. 42, вып. 7. C. 17-22.
Egorov I., Esipov V., Remnev G., Kaikanov M., Lukonin E., Poloskov A. A high-repetition rate pulsed electron accelerator // Proceedings of the 2012 IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference, IPMHVC 2012. 2012. С. 716-719.
Кайканов М.И., Ремнев Г.Е., Юдина Н.В., Егоров И.С., Лоскутова Ю.В. Исследование реологических свойств нефти при облучении импульсным сильноточным электронным пучком // Известия вузов. Физика. 2012. Т. 55, № 6-2. С. 37-41.
Ремнев Г.Е., Степанов А.В., Войно Д.А., Егоров И.С., Кайканов М.И., Маслов А.С., Меринова Л.Р., Попов А.В., Сярг Б.А., Шиян Л.Н. Очистка и стерилизация промышленно-бытовых сточных вод импульсным электронным пучком наносекундной длительности // Ядерная и радиационная физика. 8-я Международная конференция: доклады. Институт ядерной физики Национального ядерного центра Республики Казахстан / отв. ред. К.К. Кадыржанов. 2011. С. 506-509.
Egorov I.S., Kaikanov M.I., Kolokolov D.Yu., Merinova L.R., Remnev G.E., Sazonov R.V., Stepanov A.V., Voyno D.A., Maslov A.S., Siarg B.A. Treatment of industrial and household waste water with the pulse electron accelerator-based setup // Известия высших учебных заведений. Физика. 2012. Т. 55, № 10/3. С. 61-64.
Wendlandt W.W. Thermal Methods of Analysis. NY : John Wiley & Sons, 1974.
Мостовщиков А.В., Ильин А.П., Захарова М.А. Запасание энергии нанопорошком алюминия в напряженно-деформированном состоянии кристаллической решетки // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327, № 2. C. 77-80.
Ильин А.П., Тимченко Н.А., Мостовщиков А.В., Роот Л.О., Звягинцева Е.С., Галимов Р.М. Изучение зарождения, роста и формирования AlN при горении в воздухе нанопорошка алюминия с использованием синхротронного излучения // Известия вузов. Физика. 2011. № 11 (3). С. 307-311.
Ильин А.П., Мостовщиков А.В., Тимченко Н.А. Изучение последовательности фазообразования при горении прессованного нанопорошка алюминия в воздухе с применением синхротронного излучения // Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49, № 3. С. 72-76.
