Macrokinetics of combustion of layered compositions with a low-melting inert layer
The mathematical model of gasless combustion of a layered composition is considered. Inner layer of the composition consists of an inert low-melting metal. Other layers consist of a highly exothermic gasless mixture. In the inner layer, metal melts during combustion of the adjacent layers. Affected by surface tension forces, the melt flows into the porous combustion products of gasless mixture to form a composite material. The capillary flow of melt in the porous channels is limited by skeleton temperature equal to the melting point. The time spent for passing through an inert layer by combustion wave is found depending on the thickness and thermal conductivity of the layer. The modes of synthesis for layered composite materials in combustion regime are determined. The dynamics of structure formation of the composite materials is considered depending on the thickness of inner metal layer and on the external heat exchange coefficient.
Keywords
cамораспространяющийся высокотемпературный синтез,
пористая среда,
капиллярное течение,
композиционный материал,
моделирование,
self-propagating high-temperature synthesis,
porous medium,
capillary flow,
composite material,
modelingAuthors
| Prokofev Vadim G. | Tomsk State University | pvg@ftf.tsu.ru |
| Lapshin Oleg V. | Tomsk Research Center | ovlap@mail.ru |
| Smolyakov Victor K. | Tomsk Research Center | |
Всего: 3
References
Мержанов А.Г., Мукасьян А.С. Твердопламенное горение. М.: ТОРУС ПРЕСС, 2007.
Байдельдинова А.Н., Ксандопуло Г.И. Квазиадиабатический самораспространяющийся высокотемпературный синтез материалов в композициях из сопряженных слоев // Неорганические материалы. 2003. Т. 39. № 10. С.1204-1207.
Ксандопуло Г.И., Байдельдинова А.Н. Горение в системе сопряженных слоев и высокотемпературный синтез материалов // Журнал прикладной химии. 2004. Т. 77. Вып. 3. С. 370-374.
Sytschev A.E., Vre, D., Boyarchenko O.D., Roshchupkin D.V., Sachkova N.V. Combustion synthesis in bi-layered (Ti-Al)/(Ni-Al) system // J. Materials Processing Technology. 2017. V. 240. P. 60-67.
Shchukin A.S., Sytschev A.E. Fine structure of transition layer formed between NiAl melt and W substrate during self-propagating high-temperature synthesis // Letters on Materials. 2017. V. 7 (3). P. 244-248.
Писклов А.В., Прокофьев В.Г., Смоляков В.К. Безгазовое горение слоевого пакета в неадиабатических условиях // Изв. вузов. Цветная металлургия. 2006. № 5. С. 102-108.
Прокофьев В.Г., Смоляков В.К. К теории процессов самораспространяющегося синтеза в слоевых системах // Физика горения и взрыва. 2012. Т. 48. № 5. C. 160-166.
Prokof'ev V. G., Smofyakov V. K. Gasless combustion in two-layer structures: A theoretical model // Intern. J. of SHS. 2013. V. 22. No. 1. P. 5-10.
Прокофьев В.Г., Смоляков В.К. Безгазовое горение системы термически сопряженных слоев // Физика горения и взрыва. 2016. Т. 52. № 1. C. 70-75.
Алигожина К.А., Князева А.Г. Моделирование распространения твердофазной реакции в условиях сопряженного теплообмена // Физика горения и взрыва. 2017. Т. 53. № 4. C. 48-57.
Фирсов А.Н., Шкадинский К.Г. Нестационарные режимы горения безгазовых конденсированных веществ, периодически разбавленных инертными добавками // Физика горения и взрыва. 1988. Т. 24. № 6. C. 93-98.
Кришеник П.М., Мержанов А.Г., Шкадинский К.Г. Режимы фронтального превращения высокоэнергетических структурированных гетерогенных систем // Физика горения и взрыва. 2005. Т. 41. № 2. C. 51-61.
Прокофьев В.Г., Смоляков В.К. К теории горения и синтеза композиционных материалов в поле массовых сил // Физика горения и взрыва. 2014. Т. 50. № 4. C. 22-28.
Хейфиц Л.И., Неймарк А.В. Многофазные процессы в пористых средах. М.: Химия, 1982.
Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: ГИФМЛ, 1959.
Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. М.: Наука, 1975.
Smotyakov V.K., Prokofiev V.G. The theory of self-propagating high-temperature-synthesis of functionally gradient materials // Int. J. SHS. 2003. V.12. No. 1. Р. 1-10.
Крайнов А.Ю. Влияние теплофизических характеристик инертной преграды и теплопотерь на распространение волны горения // Физика горения и взрыва. 1987. Т. 23. № 6. C. 16-19.
