RU2427808C1 - Heat indicating method - Google Patents
Heat indicating method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2427808C1 RU2427808C1 RU2010113662/28A RU2010113662A RU2427808C1 RU 2427808 C1 RU2427808 C1 RU 2427808C1 RU 2010113662/28 A RU2010113662/28 A RU 2010113662/28A RU 2010113662 A RU2010113662 A RU 2010113662A RU 2427808 C1 RU2427808 C1 RU 2427808C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- temperature
- nickel
- ignition
- components
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 53
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 229910000907 nickel aluminide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- -1 nickel metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 230000002028 premature Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004861 thermometry Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 229910018507 Al—Ni Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 101100110010 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) asd-4 gene Proteins 0.000 description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 3
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 101100110007 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) asd-1 gene Proteins 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000006992 Color Vision Defects Diseases 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003310 Ni-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004616 Pyrometry Methods 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- HOWJQLVNDUGZBI-UHFFFAOYSA-N butane;propane Chemical compound CCC.CCCC HOWJQLVNDUGZBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 201000007254 color blindness Diseases 0.000 description 1
- 238000005049 combustion synthesis Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- DECCZIUVGMLHKQ-UHFFFAOYSA-N rhenium tungsten Chemical compound [W].[Re] DECCZIUVGMLHKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000029257 vision disease Diseases 0.000 description 1
- 230000004393 visual impairment Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к термометрии, а именно к термоиндикаторным составам, предназначенным для определения температуры в рабочем объеме печей или на поверхности нагретых металлических деталей в металлургии, машиностроении и термической металлообработке.The invention relates to thermometry, in particular to thermo-indicator compositions intended for determining the temperature in the working volume of furnaces or on the surface of heated metal parts in metallurgy, mechanical engineering and thermal metal processing.
Известны различные способы измерения температуры на поверхности или в объеме, основанные на обратимых физических или физико-химических процессах, протекающих под воздействием температуры в материалах, из которых изготавливается рабочее тело или термочувствительные элементы специальных контактных или бесконтактных измерительных приборов (тепловое расширение или сжатие вещества в жидкостных и газовых термометрах, изменение сопротивления проводника или полупроводника в термоэлектрических термометрах и термометрах сопротивления, изменение электродвижущей силы в спаях термопар, изменение излучательной способности нагретого тела в пирометрии и пр.) [Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств. 3 изд. - М.: 1983. С.38-85; Промышленные приборы и средства автоматизации. Справочник. / Под ред. В.В.Черенкова. - Л.: 1987. С.27-46], однако, несмотря на широкое использование устройств, реализующих эти способы, в отдельных случаях их применение не позволяет получить требуемую информацию о температуре объекта, либо сопряжено с большими техническими трудностями (исследование температурных градиентов в объеме и на поверхности, термометрия внутри агрегатов или на подвижных деталях, измерение температуры в труднодоступных зонах).There are various methods of measuring temperature on the surface or in volume, based on reversible physical or physico-chemical processes that occur under the influence of temperature in the materials from which the working fluid or heat-sensitive elements of special contact or non-contact measuring devices are made (thermal expansion or compression of a substance in liquid and gas thermometers, a change in the resistance of a conductor or semiconductor in thermoelectric thermometers and resistance thermometers, and Menen electromotive force in the junctions of the thermocouple, change the emissivity of the heated body in pyrometry, etc.) [Kulakov MV Technological measurements and devices for chemical production. 3rd ed. - M .: 1983. S.38-85; Industrial devices and automation equipment. Directory. / Ed. V.V. Cherenkova. - L .: 1987. P.27-46], however, despite the wide use of devices that implement these methods, in some cases their use does not allow to obtain the required information about the temperature of the object, or is fraught with great technical difficulties (the study of temperature gradients in volume and on the surface, thermometry inside the units or on moving parts, temperature measurement in hard-to-reach areas).
Для устранения указанных трудностей и упрощения измерений был разработан способ цветовой индикации температуры (аналог), основанный на обратимом или необратимом изменении цвета индивидуальных веществ или смесей при достижении ими определенных температур за счет химического взаимодействия, фазовых переходов или температурного изменения спектральных поглощательных или излучательных характеристик [Абрамович Б.Г., Картавцев В.Ф. Цветовые индикаторы температуры. - М.: Энергия, 1978. С.101-105, 113-114]. Использование термочувствительных веществ в этом аналоге позволяет дистанционно определять температуру поверхности нагретых тел, с предварительно нанесенным на них термочувствительным составом, без применения дополнительных технических устройств. Недостатками аналога являются невозможность измерения температуры в рабочем объеме печи, низкая достоверность субъективного фиксирования температуры по изменению цвета индикаторов, невозможность применения в затемненных пространствах и людьми с цветовыми нарушениями зрения, например, дальтонизмом.To eliminate these difficulties and simplify measurements, a color temperature indication method (analog) was developed, based on the reversible or irreversible color change of individual substances or mixtures when they reach certain temperatures due to chemical interaction, phase transitions, or temperature changes in spectral absorption or radiation characteristics [Abramovich B.G., Kartavtsev V.F. Color indicators of temperature. - M .: Energy, 1978. S.101-105, 113-114]. The use of thermosensitive substances in this analogue allows one to remotely determine the surface temperature of heated bodies, with a thermosensitive composition previously applied to them, without the use of additional technical devices. The disadvantages of the analogue are the impossibility of measuring the temperature in the working volume of the furnace, the low reliability of the subjective fixation of temperature by the color change of the indicators, the inability to use in darkened spaces and people with color visual impairments, for example, color blindness.
Техническим результатом предлагаемого способа термоиндикации является исключение возможности преждевременного воспламенения термоиндикаторного состава, снижение зависимости температуры его воспламенения от состава смеси и качества компонентов, а также расширение области возможной термоиндикации.The technical result of the proposed method of thermal indication is the exclusion of the possibility of premature ignition of the thermal indicator composition, reducing the dependence of the temperature of its ignition on the composition of the mixture and the quality of the components, as well as expanding the range of possible thermal indication.
Технический результат достигается тем, что в способе термоиндикации, включающем определение заданного интервала температур по воспламенению состава компонентов, в качестве компонентов состава используют порошки металлов алюминия и никеля, образующих между собой в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза алюминиды никеля - NixAly, синтез осуществляют в режиме теплового взрыва, а металлы берут в следующих количествах, мас.%:The technical result is achieved by the fact that in the method of thermal indication, which includes determining a predetermined temperature range by igniting the composition of the components, powders of aluminum and nickel metals are used as components of the composition, forming between themselves in the mode of self-propagating high-temperature synthesis of nickel aluminide - Ni x Al y , the synthesis is carried out in thermal explosion mode, and metals are taken in the following amounts, wt.%:
порошок алюминия 13-58,aluminum powder 13-58,
порошок никеля - остальное.nickel powder - the rest.
При взаимодействии смеси порошков многих металлов происходят экзотермические реакции с образованием продуктов - интерметаллидов определенного состава:During the interaction of a mixture of powders of many metals, exothermic reactions occur with the formation of products - intermetallic compounds of a certain composition:
Высокие энтальпии образования интерметаллидов из простых веществ, порошкообразное состояние реагирующих металлов, и особые условия распространения тепла в этих системах определяют протекание таких реакций в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), который может осуществляться по нескольким механизмам, причем наиболее распространенными из них являются режим послойного горения и режим теплового взрыва [Химия синтеза сжиганием. / Ред. М.Коидзуми. Пер. с японск. - М.: Мир, 1998. С.44-51].The high enthalpies of the formation of intermetallic compounds from simple substances, the powdered state of reacting metals, and the special conditions of heat distribution in these systems determine the course of such reactions in the mode of self-propagating high-temperature synthesis (SHS), which can be carried out by several mechanisms, the most common of which are layer-by-layer combustion and thermal explosion mode [Combustion synthesis chemistry. / Ed. M. Koizumi. Per. with japanese. - M .: Mir, 1998. P.44-51].
В режиме теплового взрыва разогрев образцов осуществляется в две стадии. При температурах окружающей среды температура образцов плавно повышается, однако СВС-процесс не инициируется (1 стадия), после достижения температуры плавления легкоплавкого компонента или температуры плавления эвтектики в системе происходит мгновенный саморазогрев (2 стадия), так как начинается реакция синтеза интерметаллида по механизму т.+ж., происходит тепловой взрыв и СВС-процесс хорошо заметен визуально, так как происходит возгорание всего образца. Граница между этими стадиями определяется не скоростью нагрева или глубиной химического превращения в системе, а температурой плавления, которой соответствует отчетливый излом на термограммах, обусловленный резким увеличением скорости тепловыделения при СВС [Итин В.И., Найбороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. - Томск: Изд-во ТГУ, 1989. С.78-80].In the thermal explosion mode, the samples are heated in two stages. At ambient temperatures, the temperature of the samples gradually increases, however, the SHS process is not initiated (stage 1), after reaching the melting point of the low-melting component or the melting point of the eutectic, instantaneous self-heating occurs in the system (stage 2), since the reaction of synthesis of intermetallic compound by the t mechanism begins. + Well, a thermal explosion occurs and the SHS process is clearly visible visually, since the entire sample is ignited. The boundary between these stages is determined not by the heating rate or the depth of the chemical transformation in the system, but by the melting temperature, which corresponds to a distinct break in the thermograms due to a sharp increase in the rate of heat release during SHS [Itin V.I., Nayborodenko Yu.S. High temperature synthesis of intermetallic compounds. - Tomsk: Publishing house of TSU, 1989. S.78-80].
Таким образом, момент индикации определенной температуры составами, реагирующими по уравнению 1, совпадает с моментом теплового взрыва и температурой соответствующего фазового перехода в системе Ме-Ме′, не зависит от колебаний температуры и состава системы в пределах области существования соответствующей жидкой фазы на диаграмме состояния. Фиг.1. Фотографии образца по примеру 3 в различные моменты времени:Thus, the moment of indication of a certain temperature by compositions reacting according to equation 1 coincides with the moment of thermal explosion and the temperature of the corresponding phase transition in the Me-Me system, does not depend on temperature fluctuations and the composition of the system within the region of existence of the corresponding liquid phase in the state diagram. Figure 1. Photos of the sample according to example 3 at various points in time:
а) - до возгорания (t=144 с, Т=645°С);a) before ignition (t = 144 s, T = 645 ° C);
б) - в момент возгорания (t=166 с, Т=660°С);b) - at the time of ignition (t = 166 s, T = 660 ° C);
в) - после возгорания (t=173 с, Т=765°С).c) after ignition (t = 173 s, T = 765 ° C).
Фиг.2. Термограммы нагрева образцов по примерам 1-3 различного состава, мас.%:Figure 2. Thermograms of heating samples according to examples 1-3 of different composition, wt.%:
1-58 (Al), 42 (Ni); 2-15 (Al), 85 (Ni); 3-36 (Al), 64 (Ni).1-58 (Al), 42 (Ni); 2-15 (Al), 85 (Ni); 3-36 (Al), 64 (Ni).
Способ термоиндикации иллюстрируется следующими примерами.The thermal indication method is illustrated by the following examples.
Пример 1. Термоиндикаторный состав для реализации способа готовили, смешивая в течение 0,5-1,0 ч в биконусном смесителе навески порошков алюминия марки АСД-1 и никеля марки ПНЭ-1 в соотношениях (Al/Ni), мас.%: 58/42.Example 1. The thermal indicator composition for the implementation of the method was prepared by mixing for 0.5-1.0 hours in a biconical mixer, weighed samples of aluminum powders of grade ASD-1 and nickel of grade PNE-1 in ratios (Al / Ni), wt.%: 58 / 42.
Для удобства дальнейшего применения приготовленный состав компактировали, для чего полученные смеси смачивали 1%-ным раствором канифоли в спирте и перемешивали до получения однородной кашицеобразной массы, из которой на ручном прессе формовали таблетки или штабики диаметром 10 мм и высотой 15-20 мм при давлении 0,5-0,8 МПа в разъемной пресс-форме. Полученные заготовки сушили в сушильном шкафу при температуре 35-45°С в течение 2-3 ч. Готовые образцы обладали хорошей прочностью, не раскалывались и не крошились при переноске и установке их в печь или на поверхность термообрабатываемой детали.For convenience of further use, the prepared composition was compacted, for which the resulting mixtures were moistened with a 1% solution of rosin in alcohol and mixed until a homogeneous paste-like mass was obtained, from which tablets or racks 10 mm in diameter and 15-20 mm high were formed at a pressure of 0 , 5-0.8 MPa in a split mold. The resulting blanks were dried in an oven at a temperature of 35-45 ° C for 2-3 hours. The finished samples had good strength, did not crack and did not crumble when carried and installed in an oven or on the surface of a heat-treating part.
Для контроля температуры воспламенения подготовленных таким образом образцов использовали вольфрам-рениевую термопару с диаметром 0,2 мм, которую с помощью конденсаторной контактной сварки приваривали к пластине из стали 1Х18Н9Т размером 40×60×5 мм, а в непосредственной близости от термопары устанавливали образец.To control the ignition temperature of the samples thus prepared, a tungsten-rhenium thermocouple with a diameter of 0.2 mm was used, which was welded to a 40 × 60 × 5 mm steel plate 1X18H9T using capacitor contact welding, and a sample was installed in the immediate vicinity of the thermocouple.
Измерения температуры осуществляли следующим образом. После предварительной калибровки термопару подключали к АЦП К57ПВ1А и осуществляли считывание, оцифровку и передачу на персональную ЭВМ (с установленным на ней ПО регистрации данных - ADC.com, и чтения данных и калибровки устройств - ADC.mcd, функционирующем в системе «Mathcad») ее показаний со скоростью до 36 сек-1, что позволяло фиксировать быстропротекающий процесс СВС интерметаллида, происходивший при постепенном прогреве стальной пластины с образцом с нижней стороны с помощью пропан-бутановой газовой горелки. Для серии параллельных измерений, индицируемой составом температуры, использовали по три образца одинакового состава, которые зажигали по очереди. Общая погрешность измерения температуры при таком аппаратурном оформлении с использованным программно-аппаратным комплексом не превысила 4,5%.Temperature measurements were carried out as follows. After preliminary calibration, the thermocouple was connected to the K57PV1A ADC and read, digitized, and transferred to a personal computer (with the data recording software ADC.com installed on it and data reading and device calibration ADC.mcd operating in the Mathcad system) readings at a speed of up to 36 sec -1 , which made it possible to record the fast-flowing SHS intermetallic process that occurred during the gradual heating of a steel plate with a sample from the bottom using a propane-butane gas burner. For a series of parallel measurements, indicated by the composition of the temperature, three samples of the same composition were used, which were lit in turn. The total error of temperature measurement with this hardware design with the used software and hardware complex did not exceed 4.5%.
За момент индикации составом определенной температуры принимали момент начала СВС в исследуемой системе Al-Ni, сопровождавшийся мгновенным воспламенением образца по всему объему, при котором происходила яркая вспышка (фиг.1), и скачкообразным подъемом температуры (тепловым взрывом) - фиг.2.At the time of the indication by the composition of a certain temperature, the start time of the SHS in the Al-Ni system under study was taken, which was accompanied by instantaneous ignition of the sample over the entire volume at which a bright flash occurred (Fig. 1) and an abrupt rise in temperature (thermal explosion) - Fig. 2.
После сгорания образцов проводили их измельчение и рентгенофазовый анализ на дифрактометре ДРОН-2 (Со Кα-излучение) для установления полноты протекания реакции и химической формулы образовавшихся продуктов.After combustion of the samples, they were crushed and X-ray phase analysis using a DRON-2 diffractometer (Co K α radiation) to establish the completeness of the reaction and the chemical formula of the resulting products.
Результаты определения температуры возгорания серии из пяти образцов термоиндикаторного состава по прим.1, дающего при СВС интерметаллид NiAl3, и фазовый состав получившихся продуктов, приведены в табл.1.The results of determining the ignition temperature of a series of five samples of a thermal indicator composition according to Example 1, which gives NiAl 3 intermetallic compound during SHS, and the phase composition of the resulting products are given in Table 1.
Пример 2. Термоиндикаторный состав для реализации способа готовили аналогично примеру 1, с той разницей, что смешивали порошки алюминия марки АСД-4 и никеля марки ПНК-1 ВЛ7 в соотношениях (Al/Ni), мас.%: 13/87.Example 2. Thermal indicator composition for the implementation of the method was prepared analogously to example 1, with the difference that powders of aluminum grade ASD-4 and nickel grade PNA-1 VL7 were mixed in ratios (Al / Ni), wt.%: 13/87.
Подготовку образцов, определение индицируемой ими температуры и установление состава продуктов (Ni3Al) также осуществляли аналогично примеру 1. Полученные результаты приведены в табл.1.Sample preparation, determination of the temperature indicated by them, and determination of the composition of the products (Ni 3 Al) were also carried out analogously to Example 1. The results obtained are shown in Table 1.
Пример 3. Термоиндикаторный состав готовили аналогично примеру 1, смешивая порошки алюминия марки АСД-4 и никеля марки ПНК-1Л5 в соотношениях (Al/Ni), мас.%: 36/64.Example 3. Thermal indicator composition was prepared analogously to example 1, mixing powders of aluminum grade ASD-4 and Nickel grade PNA-1L5 in ratios (Al / Ni), wt.%: 36/64.
Подготовку образцов и определение индицируемой ими температуры проводили аналогично примеру 1. Результаты определения температуры возгорания образцов термоиндикаторного состава, дающего при СВС интерметаллид NiAl, также приведены в табл.1.Sample preparation and determination of the temperature indicated by them was carried out analogously to Example 1. The results of determining the ignition temperature of samples of a thermo-indicator composition giving NiAl intermetallic compound in SHS are also given in Table 1.
В дальнейшем использование термопар, иных измерительных устройств и оборудования для реализации способа не предусматривается, так как в прим. 1-3 они применяются для тарировки термоиндикаторных составов и установления момента теплового взрыва.In the future, the use of thermocouples, other measuring devices and equipment for implementing the method is not provided, since in approx. 1-3 they are used to calibrate the thermo-indicator compositions and establish the moment of thermal explosion.
В рассмотренной по прим. 1-3 системе Al-Ni возможно образование сразу нескольких интерметаллидов: NiAl3, Ni2Al3, Ni3Al и Ni3Al, области существования которых на соответствующей фазовой диаграмме по температуре ограничены температурами плавления интерметаллидов, их плавления с разложением или с образованием эвтектик с другими компонентами системы, а по составу - стехиометрическими соотношениями Al и Ni в смеси и концентрационными границами существования фаз.In reviewed by approx. 1-3 of the Al-Ni system, the formation of several intermetallic compounds is possible at once: NiAl 3 , Ni 2 Al 3 , Ni 3 Al and Ni 3 Al, the regions of existence of which in the corresponding phase diagram are temperature-limited by the melting points of the intermetallic compounds, their melting with decomposition or with the formation eutectic with other components of the system, and in composition - stoichiometric ratios of Al and Ni in the mixture and concentration boundaries of the phases.
При нагревании смесей порошков металлов, в стехиометрических соотношениях, отвечающих формуле того или иного интерметаллида, момент осуществления СВС в смеси в режиме теплового взрыва совпадает с достижением температуры плавления наиболее легкоплавкой фазы, которой в исследованной системе Al-Ni является алюминий (Тпл.=660,4°С), так как температуры плавления остальных эвтектик и перитектик находятся при более высоких температурах.When heating mixtures of metal powders in stoichiometric proportions corresponding to the formula of one or another intermetallic compound, the moment of SHS in the mixture in the heat explosion mode coincides with the melting point of the most low-melting phase, which is aluminum in the studied Al-Ni system (T pl = 660 , 4 ° С), since the melting points of the remaining eutectics and peritectic are at higher temperatures.
Так, в системе по примеру 1, дающей при СВС-процессе алюминид никеля состава NiAl3 на соответствующей фазовой диаграмме область его существования по оси составов ограничена пределами содержания алюминия, мас.% от 42 до 58, а по оси температур от 1115°С (температура перитектического плавления интерметаллида NiAl3) до 1540°С (температура, соответствующая максимальной растворимости интерметаллида NiAl3 в расплавленном никеле), а первая жидкая фаза, образующаяся при нагревании такой системы, - расплавленный алюминий, поэтому при реализации СВС в системе Al-Ni в режиме теплового взрыва все составы, содержащие по массе от 42 до 58% алюминия, будут загораться при температуре, близкой к 660°С.So, in the system according to example 1, which gives a nickel aluminide of composition NiAl 3 in the corresponding phase diagram during the SHS process, the region of its existence along the composition axis is limited by the aluminum content, wt.% From 42 to 58, and along the temperature axis from 1115 ° С ( the peritectic melting temperature of NiAl 3 intermetallic) up to 1540 ° С (the temperature corresponding to the maximum solubility of NiAl 3 intermetallic in molten nickel), and the first liquid phase formed upon heating of such a system is molten aluminum, therefore, when SHS is implemented in system A l-Ni in the thermal explosion mode, all compositions containing by weight from 42 to 58% aluminum will ignite at a temperature close to 660 ° C.
Аналогично осуществляется воспламенение и других смесей, дающих при горении интерметаллиды другого состава по прим. 2-3, что и отражают данные табл.1.Ignition of other mixtures is likewise carried out, which, when burning, give intermetallic compounds of a different composition according to approx. 2-3, which is reflected in the data in Table 1.
Таким образом, использование в предлагаемом способе термоиндикации в качестве компонентов, сигнализирующих наступление заданного интервала температур, только порошков металлов без применения сильных окислителей или восстановителей позволяет исключить возможность их преждевременного воспламенения от соприкосновения с горячими поверхностями или открытым пламенем.Thus, the use in the proposed method of thermal indication as components that signal the occurrence of a given temperature range, only metal powders without the use of strong oxidizing agents or reducing agents, eliminates the possibility of their premature ignition from contact with hot surfaces or an open flame.
Снижение зависимости температуры воспламенения смесей от их состава и расширение области возможной термоиндикации достигается применением в способе различных металлов, дающих интерметаллиды различной стехиометрии, существующие только в определенных температурных и концентрационных областях диаграмм состояния систем Ме-Ме', жидкие фазы при нагревании которых образуются только в определенном температурном интервале.Reducing the dependence of the ignition temperature of the mixtures on their composition and expanding the range of possible thermoindication is achieved by using various metals in the method that give intermetallic compounds of various stoichiometries that exist only in certain temperature and concentration regions of the state diagrams of Me-Me 'systems, the liquid phases of which are formed only in a certain temperature range.
Использование предлагаемого способа, как следует из примеров 1-3, позволяет также снизить зависимость температуры термоиндикации используемых составов от качества компонентов, так как температура возгорания составов зависит в основном от фазового перехода в системе Ni-Al, a не от марок и дисперсности порошков металлов (никель марок ПНЭ-1, ПНК-1 ВЛ7, ПНК-1Л5, алюминий марок АСД-1, АСД-4).The use of the proposed method, as follows from examples 1-3, can also reduce the dependence of the temperature of the thermally indicated compositions on the quality of the components, since the ignition temperature of the compositions depends mainly on the phase transition in the Ni-Al system, and not on the grades and dispersion of metal powders ( Nickel grades PNE-1, PNK-1 VL7, PNK-1L5, aluminum grades ASD-1, ASD-4).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010113662/28A RU2427808C1 (en) | 2010-04-07 | 2010-04-07 | Heat indicating method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010113662/28A RU2427808C1 (en) | 2010-04-07 | 2010-04-07 | Heat indicating method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2427808C1 true RU2427808C1 (en) | 2011-08-27 |
Family
ID=44756838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010113662/28A RU2427808C1 (en) | 2010-04-07 | 2010-04-07 | Heat indicating method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2427808C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2560409C2 (en) * | 2010-03-25 | 2015-08-20 | Ииттала Груп Ой Аб | Temperature indicator for material or device with variable temperature and method of fabrication of such device |
| RU2587648C1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО АГАУ) | Composition for heat indication |
| RU2601746C1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО АГАУ) | Composition for heat indication |
| CN110819841A (en) * | 2018-08-07 | 2020-02-21 | 南京理工大学 | In-situ synthesis method of particle reinforced NiAl-based composite material |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU865878A1 (en) * | 1979-02-05 | 1981-09-23 | Предприятие П/Я А-3917 | Method of thermoindicator melting |
| RU2154261C1 (en) * | 1999-05-26 | 2000-08-10 | Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН | Composition for chemical temperature and time indicator |
| RU2327123C1 (en) * | 2006-10-04 | 2008-06-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" | Thermal indication compound |
-
2010
- 2010-04-07 RU RU2010113662/28A patent/RU2427808C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU865878A1 (en) * | 1979-02-05 | 1981-09-23 | Предприятие П/Я А-3917 | Method of thermoindicator melting |
| RU2154261C1 (en) * | 1999-05-26 | 2000-08-10 | Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН | Composition for chemical temperature and time indicator |
| RU2327123C1 (en) * | 2006-10-04 | 2008-06-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" | Thermal indication compound |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2560409C2 (en) * | 2010-03-25 | 2015-08-20 | Ииттала Груп Ой Аб | Temperature indicator for material or device with variable temperature and method of fabrication of such device |
| RU2587648C1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО АГАУ) | Composition for heat indication |
| RU2601746C1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО АГАУ) | Composition for heat indication |
| CN110819841A (en) * | 2018-08-07 | 2020-02-21 | 南京理工大学 | In-situ synthesis method of particle reinforced NiAl-based composite material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Thiers et al. | Thermal explosion in Ni-Al system: influence of reaction medium microstructure | |
| RU2427808C1 (en) | Heat indicating method | |
| Esparza et al. | Mechanically activated combustion synthesis of molybdenum borosilicides for ultrahigh-temperature structural applications | |
| Yeh et al. | Formation of Ti5Si3 and V5Si3 by self-propagating high-temperature synthesis and evaluation of combustion wave kinetics | |
| Charsley et al. | Differential thermal analysis and temperature profile analysis of pyrotechnic delay systems: ternary mixtures of silicon, boron and potassium dichromate | |
| Boa et al. | The ternary bismuth–iron–antimony system: Experimental phase diagram study and thermodynamic evaluation | |
| Campbell et al. | A thermoanalytical study of the ignition and combustion reactions of black powder | |
| Vassilev et al. | Enthalpies of formation of Ni–Sn compounds | |
| Turcotte et al. | Hot‐Wire Ignition of AN‐Based Emulsions | |
| Solozhenko et al. | Thermoanalytical study of the polymorphic transformation of cubic into graphite-like boron nitride | |
| Horvitz et al. | New approach to measuring the activation energy of thermal explosion and its application to Mg–Si system | |
| Sritharan et al. | Synthesis of aluminium–iron–silicon intermetallics by reaction of elemental powders | |
| Charsley et al. | Differential thermal analysis and temperature profile analysis of pyrotechnic delay systems: mixtures of tungsten and potassium dichromate | |
| Shmelev et al. | Specifics of the combustion of aluminum-water mixtures | |
| Kajikawa et al. | Reassessment of liquid/solid equilibrium in Ni-rich side of Ni-Nb and Ni-Ti systems | |
| RU2327123C1 (en) | Thermal indication compound | |
| Delsante et al. | Thermochemical investigation of Sm–Mg alloys | |
| Wang et al. | DSC Research on Critical Temperature in Thermal Explosion Synthesis Reaction Ti+ 3Al→ TiAl 3 | |
| Lukyanova et al. | The standard enthalpy of formation of silver pivalate | |
| Sudavtsova et al. | Thermodynamic properties of Al-Mn melts | |
| KIRBY et al. | Reactions near the burning surface of double-base propellants | |
| Aleksandrov et al. | Solidification of the eutectic Ga–Sn alloy | |
| RU2587648C1 (en) | Composition for heat indication | |
| Nguyen et al. | Temperature Combustion Profiles of KNO₃, CsNO₃, and NaNO₃-Based Energetic Materials at Atmospheric Pressure | |
| Terlicka et al. | Calorimetric measurements of the LiPd system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120408 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130220 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170408 |