[go: up one dir, main page]

RU2692352C1 - Plant for measuring shs process characteristics of inorganic compounds in autowave mode - Google Patents

Plant for measuring shs process characteristics of inorganic compounds in autowave mode Download PDF

Info

Publication number
RU2692352C1
RU2692352C1 RU2019101925A RU2019101925A RU2692352C1 RU 2692352 C1 RU2692352 C1 RU 2692352C1 RU 2019101925 A RU2019101925 A RU 2019101925A RU 2019101925 A RU2019101925 A RU 2019101925A RU 2692352 C1 RU2692352 C1 RU 2692352C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thermocouple
reactor
connector
electronic
optical fibers
Prior art date
Application number
RU2019101925A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Сергеевич Седегов
Кирилл Сиднов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority to RU2019101925A priority Critical patent/RU2692352C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2692352C1 publication Critical patent/RU2692352C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G1/00Weighing apparatus involving the use of a counterweight or other counterbalancing mass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, particularly, to plants (devices) for reactors for self-propagating high-temperature synthesis. It can be used for synthesis of materials from reaction mixtures consisting of solid-phase reagents or with introduction of gas-phase reagents into the working area of the reactor, as well as for performance of scientific research works in laboratory conditions. Proposed device comprises a reactor housing, a transparent front cover, a rear cover with a sealed electrical connector, pressure rings with a thread, electronic or mechanical pressure sensor, gas supply and discharge pipe from working space, fiery spiral holder with clamps, initiating device, gate with holes for light guides, upper and lower light guides, support of light guides, two photodiodes (upper and lower), a crucible with a hole for a thermocouple, a thermocouple, a table of steel, attachment of a table to the back cover, a connector for connection of a thermocouple, an electric connector for connection of a controlled electronic valve, a power supply unit. All electronic components of the reactor are connected to each other in a single system by means of a microcontroller board.EFFECT: creation of a compact unit for SHS designed for operation in laboratory conditions, due to the most effective use of the internal space of the reaction chamber when placing the main elements and structures, as well as by simplifying the reactor design with the possibility of using electronic measuring systems located in the reactor working space.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к установкам (устройствам) реакторам для проведения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, далее реактор СВС.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to installations (devices) reactors for carrying out self-propagating high-temperature synthesis, then a SHS reactor.

Известно достаточно большое количество устройств для проведения СВС: SU 874165, В01J 19/08, 23.10.1981, "Устройство для синтеза халькогенидов"; RU 1834845 A3, С01В 31/30, 15.08.1993, "Способ получения тугоплавких соединений на основе карбида титана и устройство для его осуществления"; RU 2038296 С1, С01В 31/30,27.06.1995, "Способ получения карбида титана и устройство для его осуществления"; RU 2061580 10.06.1996 С1 - «Установка для получения заготовок самораспространяющимся высокотемпературным синтезом»; RU 2091312 С1, С01G 1/00, 27.09.1997, "Способ получения тугоплавких неорганических соединений и устройство для его осуществления"; RU 2541065 С2, 08.04.2013, «Способ получения сульфидов титана»; RU 147203 27.10.2014 U1 - «Устройство для получения люминофоров»; RU 2665852 04.09.2018 С1 - «Способ изготовления порошковых тугоплавких продуктов свс и устройство для его осуществления»; RU 2665669 03.09.2018 С1 - «Линия для изготовления порошковых тугоплавких продуктов СВС».A sufficiently large number of devices for SVS are known: SU 874165, B01J 19/08, 10.23.1981, "Device for the synthesis of chalcogenides"; RU 1834845 A3, СВВ 31/30, 15.08.1993, "A method for producing refractory compounds based on titanium carbide and a device for its implementation"; RU 2038296 C1, C01B 31 / 30,27.06.1995, "A method of producing titanium carbide and a device for its implementation"; RU 2061580 06/10/1996 C1 - "Installation for producing blanks by self-propagating high-temperature synthesis"; RU 2091312 C1, C01G 1/00, 09/27/1997, "A method of obtaining refractory inorganic compounds and a device for its implementation"; RU 2541065 C2, 08.04.2013, “A method for producing titanium sulphides”; RU 147203 10.27.2014 U1 - “A device for producing phosphors”; RU 2665852 09/04/2018 C1 - "A method of manufacturing powder refractory products of the SVS and a device for its implementation"; RU 2665669 03.09.2018 C1 - "Line for the production of powder refractory products of SVS".

Все вышеперечисленные устройства отличаются узко специфической областью применения и не обладают универсальностью, необходимой для лабораторных применений. Кроме того, эти устройства предназначены для получения достаточного больших количеств СВС-продукта, что обуславливает их габариты и массу, а также, в сочетании с характеристиками синтеза определенных материалов, обладают дополнительными усложнениями конструкции реакционных камер, например оснащение системами охлаждения. Эти параметры также являются важными в условиях лабораторных исследований. Так, для исследования фундаментальных характеристик СВС, таких как температура и скорость горения, зачастую ограничиваются небольшими размерами образцов.All of the above devices are narrowly specific field of application and do not have the versatility required for laboratory applications. In addition, these devices are designed to produce sufficiently large amounts of the SHS product, which determines their dimensions and weight, and, in combination with the characteristics of the synthesis of certain materials, have additional complications of the design of the reaction chambers, such as cooling equipment. These parameters are also important in laboratory conditions. For example, to study the fundamental characteristics of SHS, such as temperature and burning rate, are often limited to small sample sizes.

Известно устройство (реактор СВС) для синтеза, приведенное в тексте патента RU 2240860 0,13.03.2003, «Способ синтеза порошковых материалов, преимущественно тугоплавких, и устройство для его осуществления», обладающее определенной универсальностью. Однако данное устройство ориентировано на промышленные применения, оно не предназначено для установки дополнительного измерительного оборудования и не может быть использовано в лабораторных условиях.A device (SHS reactor) for the synthesis, described in the text of the patent RU 2240860 0.03.03.2003, "Method for the synthesis of powder materials, mainly refractory, and a device for its implementation," which has a certain universality, is known. However, this device is focused on industrial applications, it is not intended for installation of additional measuring equipment and cannot be used in laboratory conditions.

RU 2245222 27.01.2005 С1 - «Устройство для проведения СВС в космосе». Данное устройство спроектировано для особых применений, а именно проведения СВС в космосе.RU 2245222 01/27/2005 C1 - "A device for conducting SVS in space." This device is designed for special applications, namely, the conduct of the CBC in space.

Известно устройство «СВС-Аз-4,5» (Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов: Учеб. пособ. / Под научной редакцией В.Н. Анциферова. - М.: Машиностроение-1, 2007, с 311.), отличающееся ограниченной областью применения - «азидная технология».The SVS-Az-4.5 device is known (Amosov A.P., Borovinskaya I.P., Merzhanov A.G. Powder technology of self-propagating high-temperature synthesis of materials: Textbook. Under the editorship of VN Antsiferov. - M .: Mashinostroenie-1, 2007, p. 311.), characterized by its limited scope - “azide technology”.

Наиболее близким аналогом выбрана установка «СВС-Аз-4,5», приведенная в тексте учебного пособия Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов: Учеб. пособ. / Под научной редакцией В.Н. Анциферова. - М.: Машиностроение-1, 2007, с 311.The closest analogue is the installation “SVS-Az-4.5”, given in the text of the textbook Amosov A.P., Borovinskaya I.P., Merzhanov A.G. Powder technology of self-propagating high-temperature synthesis of materials: Proc. benefit / Under the scientific editorship of V.N. Antsiferova. - M .: Mashinostroenie-1, 2007, p. 311.

Лабораторный реактор СВС-Аз-4,5 предназначен для изучения закономерностей процесса СВС при взаимодействии с азотом, измерения линейных скоростей и температур горения. Реактор имеет смотровые окна. Устройство реактора, также, предусматривает возможность подключения термопар и инициирующих устройств. Реактор снабжен массивным грибковым затвором. Конструкция реакционной камеры представляет собой металлический цилиндр с дном. Рабочее положение устройства - вертикальное, затвором вверх. Предметный столик жестко прикреплен к затвору.Laboratory reactor SVS-Az-4,5 is designed to study the laws of the process of SHS when interacting with nitrogen, measuring linear velocities and temperatures of combustion. The reactor has observation windows. The reactor device also provides for the possibility of connecting thermocouples and initiating devices. The reactor is equipped with a massive fungal gate. The design of the reaction chamber is a metal cylinder with a bottom. The working position of the device is vertical, upwards. The object table is rigidly attached to the shutter.

Недостатком наиболее близкого аналога является ограниченная область применения - «азидная технология». Конструкция реактора предполагает наличие массивного грибкового затвора. Данная установка достаточно сложна в обслуживании, т.к. она обладает не разборной конструкцией, а ее эксплуатация предполагается только в вертикальном положении.The disadvantage of the closest analogue is the limited scope - "azide technology". The design of the reactor involves the presence of a massive fungal gate. This installation is quite difficult to maintain, because it does not have a collapsible design, and its operation is assumed only in a vertical position.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, которое может быть использовано в лабораторных условиях для изучения особенностей процессов СВС, а именно, для получения данных по фундаментальным физико-химическим, теплофизическим и газодинамическим характеристикам процесса.The task of the invention is to create a device that can be used in the laboratory to study the features of SHS processes, namely, to obtain data on the fundamental physico-chemical, thermal and gas-dynamic characteristics of the process.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является:The technical result of the invention is:

- снижение ресурсоемкое™ и увеличение эффективности работы реактора за счет уменьшения физических размеров;- reduction of resource-intensive ™ and increase in the efficiency of the reactor by reducing the physical dimensions;

- облегчение эксплуатации и обслуживания реактора в лабораторных условиях, за счет наиболее эффективного использования внутреннего пространства реакционной камеры при размещении основных элементов и конструкций, а также, за счет упрощения конструкции реактора;- facilitating the operation and maintenance of the reactor in the laboratory, due to the most efficient use of the internal space of the reaction chamber when placing the main elements and structures, as well as by simplifying the design of the reactor;

- возможность применения электронных измерительных систем, располагающихся в рабочем пространстве реактора.- the possibility of using electronic measuring systems located in the working space of the reactor.

Технический результат достигается тем, что установка для измерения характеристик процесса СВС неорганических соединений в автоволновом режиме содержит цилиндрический корпус в виде трубы, прижимающие кольца с резьбой и крышки, закрывающие трубу с образованием камеры для размещения порошковой экзотермической реакционной смеси (прессовки), и инициирующее устройство, размещенное в рабочем пространстве установки, согласно изобретению, конструкция устройства позволяет применять электронные газовые клапаны, при необходимости подключаемые через специальный разъем. Корпус закреплен горизонтально, на опоре с возможностью установки поворотной станины, для облегчения эксплуатации и обслуживания реактора, в случае использования дополнительного оборудования (камеры, пирометры и др.)The technical result is achieved in that the installation for measuring the characteristics of the SHS process of inorganic compounds in autowave mode includes a cylindrical tube-shaped body, threaded pressing rings and caps covering the tube to form a chamber for accommodating an exothermic powder reaction mixture (pressing), and an initiator, placed in the working space of the installation according to the invention, the design of the device allows the use of electronic gas valves, if necessary, connect ie via a special connector. The case is fixed horizontally, on a support with the possibility of installing a rotating bed, to facilitate the operation and maintenance of the reactor, in the case of using additional equipment (chambers, pyrometers, etc.)

Для лабораторного реактора необходимыми требованиями являются: возможность установки оборудования для измерения температуры и скорости горения.For a laboratory reactor, the necessary requirements are: the ability to install equipment for measuring temperature and burning rate.

Кроме того, измерения скорости горения могут проводиться как с помощью внешнего оборудования (камеры, пирометры) так и при помощи оборудования, стационарно размещенного внутри реактора.In addition, measurements of the burning rate can be carried out with the help of external equipment (chambers, pyrometers) or with the help of equipment permanently located inside the reactor.

Известно, что для таких целей можно применить фотодиоды, установленных вдоль вертикальной оси симметрии образца на известном расстоянии друг от друга. Очевидно, что набор выходных напряжений, полученный при измерениях светимости волны горения в образце, позволяет установить скорость перемещения волны горения в соответствующей плоскости образца.It is known that for such purposes it is possible to apply photodiodes installed along the vertical axis of symmetry of the sample at a known distance from each other. Obviously, the set of output voltages obtained by measuring the luminosity of the combustion wave in the sample allows us to establish the speed of movement of the combustion wave in the corresponding sample plane.

Поскольку термопарные измерениия зарекомендовали себя, как наиболее надежный и универсальный метод измерения температур при исследованиях СВС, для измерения температуры горения предлагается использовать термопару, устанавливаемую внутри порошкового образца, полученного при помощи специальной пресс-формы или термопары, запрессованной в образец. Расположение термопары в отверстии в нижней части тигля позволяет упростить установку и замену термопары.Since thermocouple measurements have proven to be the most reliable and versatile method for measuring temperatures in SHS studies, it is proposed to use a thermocouple installed inside a powder sample prepared using a special mold or thermocouple pressed into the sample to measure the combustion temperature. The location of the thermocouple in the hole in the bottom of the crucible allows you to simplify the installation and replacement of the thermocouple.

На чертеже представлена схема заявляемого реактора в продольном разрезе (общий вид), где:The drawing shows the scheme of the proposed reactor in longitudinal section (general view), where:

1 электронный датчик давления;1 electronic pressure sensor;

2 патрубок для подвода и отвода газа из камеры;2 pipe for the supply and removal of gas from the chamber;

3 держатель поджигающей спирали с зажимами;3 holder for igniting helix with clips;

4 поджигающая спираль, либо иное инициирующее устройство;4 firing spiral, or other initiating device;

5 заслонка для защиты электронных компонентов, установленных внутри реакционной камеры, с отверстиями для световодов;5 valve to protect the electronic components installed inside the reaction chamber, with openings for optical fibers;

6 верхний и нижний световоды, выполненные в виде трубок;6 upper and lower optical fibers, made in the form of tubes;

7 опора фотодиодов и световодов;7 support photodiodes and light guides;

8 верхний и нижний фотодиоды, предназначенные для измерения скорости горения;8 upper and lower photodiodes designed to measure the burning rate;

9 тигель с отверстием для термопары, изготовленный из тугоплавкого диэлектрического материала;9 crucible with a thermocouple bore made of a refractory dielectric material;

10 термопара;10 thermocouples;

11 стальной предметный столик;11 steel stage;

12 крепление столика к задней крышке;12 mounting the table to the back cover;

13 электрический разъем для подключения термопары;13 electrical connector for thermocouple;

14 внутренний электрический разъем для подключения электронных компонентов к управляющей плате;14 internal electrical connector for connecting electronic components to the control board;

15 герметичный электрический разъем;15 sealed electrical connector;

16 внешний разъем для подключения электронных компонентов, к управляющей плате;16 external connector for connecting electronic components to the control board;

17 управляющая плата;17 control board;

18 персональный компьютер;18 personal computer;

19 блок питания;19 power supply;

20 фронтальная крышка реакционной камеры из прозрачного материала; 21, 23 резьбовые крышки;20 front cover of the reaction chamber of a transparent material; 21, 23 screw caps;

22 реакционная камера, представляющий собой полый стальной цилиндр;22 reaction chamber, which is a hollow steel cylinder;

24 задняя крышка реакционной камеры;24 back cover of the reaction chamber;

25 герметизирующие резиновые кольца;25 rubber sealing rings;

26 опора для поворотного крепления;26 support for swivel mount;

27 электромагнитный клапан.27 solenoid valve.

Работа реактора СВС. В исходном состоянии реакционная камера реактора остается открытой: прижимающее кольцо 21 и крышка 20 сняты, крышка 24 прижата кольцом 23, подача электрического тока на инициирующее устройство 4 и подача газа не осуществляются. К персональному компьютеру 18 подключена управляющая плата 17.The operation of the SVS reactor. In the initial state, the reaction chamber of the reactor remains open: the pressing ring 21 and the cover 20 are removed, the cover 24 is pressed by the ring 23, the supply of electric current to the initiating device 4 and the gas supply are not carried out. A control board 17 is connected to the personal computer 18.

Управляющая плата 17 предназначена для:Control Board 17 is designed for:

- управления блоком питания 19;- control of power supply 19;

- управления подачей тока на инициирующее устройство 4;- control of current supply to the initiating device 4;

- управления работой электронного клапана, подключаемого к разъему 27 и сообщающегося с рабочим пространством корпуса 22 через патрубок 2;- control of the operation of the electronic valve connected to the connector 27 and communicating with the working space of the housing 22 through the nozzle 2;

- для обработки выходных сигналов фотодиодов 8 и термопары 10 и передачи обработанных данных на персональный компьютер 18.- for processing the output signals of the photodiodes 8 and thermocouple 10 and transfer the processed data to the personal computer 18.

Для проведения синтеза СВС в тигель 9 размещенный внутри реакционной камеры 22 на предметном столике 11, который жестко закреплен на задней крышке 24, загружают реакционную экзотермическую смесь исходных реагентов, в виде прессовки или порошка.To carry out the synthesis of SHS in the crucible 9 placed inside the reaction chamber 22 on the stage 11, which is rigidly fixed on the back cover 24, load the reaction exothermic mixture of initial reagents, in the form of pressing or powder.

Прессование реакционной смеси осуществляют при помощи специальной пресс-формы, имеющей нижний пуансон с, расположенной в его центре, иглой диаметром 1-3 мм. Либо, при помощи иной специальной пресс-формы, позволяющей размещать термопару 10 внутри прессовки.Pressing the reaction mixture is carried out using a special mold having a lower punch with a needle with a diameter of 1-3 mm located in its center. Or, with the help of another special mold that allows you to place a thermocouple 10 inside the compact.

В случае загрузки реакционной смеси в виде порошка, его засыпают таким образом, чтобы, расположенная в тигле, термопара 10, оказалась полностью покрытой реакционной смесью.In the case of loading the reaction mixture in the form of a powder, it is filled up so that the thermocouple 10 located in the crucible is completely covered by the reaction mixture.

Установленное в разъем 3, инициирующее устройство 4, в виде спирали, выполненной из вольфрамовой, молибденовой или нихромовой проволоки диаметром до 1,0 мм, приводят в контакт с загруженной реакционной смесью для осуществления локального инициирования реакции.Installed in the connector 3, the initiating device 4, in the form of a spiral made of tungsten, molybdenum or nichrome wire with a diameter of up to 1.0 mm, is brought into contact with the loaded reaction mixture to effect local initiation of the reaction.

В зависимости от диапазона температур, которые могут быть достигнуты при синтезе, тигель 9 может быть выполнен из графита, огнеупорного материала, тугоплавкого металла или стали.Depending on the temperature range that can be achieved during the synthesis, the crucible 9 can be made of graphite, refractory material, refractory metal or steel.

Затем, в реакционную камеру 22 устанавливается крышка 20, прижимается кольцом с резьбой 21 и герметично закрывает рабочее пространство посредством герметизирующих резиновых колец 25.Then, a cover 20 is installed in the reaction chamber 22, pressed by a threaded ring 21 and hermetically closes the working space by means of sealing rubber rings 25.

После чего, внутри корпуса реактора, через патрубок 2 при необходимости создают вакуум, проток газа или избыточное давление газа (инертного или реагирующего - азота).Then, inside the reactor vessel, through the nozzle 2, if necessary, create a vacuum, gas flow or excessive gas pressure (inert or reactive - nitrogen).

Конструкция устройства подразумевает применение электромагнитного газового клапана 27, подключаемого к патрубку 2. Управление таким клапаном осуществляется при помощи управляющей платы 17, блока питания 19 и персонального компьютера 18.The design of the device involves the use of an electromagnetic gas valve 27 connected to the nozzle 2. This valve is controlled by the control board 17, the power supply unit 19 and the personal computer 18.

Для создания специальной атмосферы внутри реактора применяются программные средства, позволяющие коммутировать работу электронного клапана 27, с показаниями датчика 1, при помощи управляющей платы 17. Затем производят инициирование процесса СВС.To create a special atmosphere inside the reactor, software is used to switch the operation of the electronic valve 27, with the readings of sensor 1, using the control board 17. Then, the CBC process is initiated.

Инициирование процесса СВС осуществляют с помощью блока питания 19 вручную или с помощью управляющей компьютерной программы, установленной на подключенном персональный компьютер 18, подачей импульса электрического тока при напряжении до 50 В и тока до 80 А на инициирующее устройство 4, в виде спирали. В случае использования персональный компьютер 18, целесообразно применять программные средства, позволяющие автоматически прекращать подачу тока на инициирующее устройство 4, при достижении определенной температуры, достигаемой за счет экзотермического эффекта реакции синтеза.The SVS process is initiated using the power supply 19 manually or using a control computer program installed on the connected personal computer 18, by applying an electric current pulse at a voltage of up to 50 V and a current of up to 80 A to the initiating device 4, in the form of a spiral. In the case of using a personal computer 18, it is advisable to use software tools that allow you to automatically stop the flow of current to the initiating device 4, when a certain temperature is reached, achieved through the exothermic effect of the synthesis reaction.

За ходом процесса можно наблюдать через прозрачную фронтальную крышку 20 и фиксировать его при помощи дополнительного оборудования, а также по показаниям термопары 10 и фотодиодов 8, защищенных от воздействия высоких температур и продуктов реакции при помощи световодов 6, и защитным экраном 5.The process can be observed through the transparent front cover 20 and fix it with additional equipment, as well as the indications of thermocouple 10 and photodiodes 8, protected from high temperatures and reaction products using optical fibers 6, and a protective screen 5.

После завершения процесса, выполняется выравнивание давления в корпусе реактора с атмосферным, прижимающее кольцо 21 и крышку 20 снимают, полученные продукты реакции выгружаются из тигля 9.After the process is completed, pressure is equalized in the reactor vessel with atmospheric pressure, pressure ring 21 and cover 20 are removed, the resulting reaction products are discharged from crucible 9.

Определение скорости распространения волны горения осуществляют, сравнивая время появления наибольшего импульса в спектрах выходных напряжений фотодиодов 8, установленных на известном расстоянии друг от друга или используя внешнее оборудование (видеокамеры или высокоскоростные пирометры), температуру реакции также определяют по показаниям термопары 10.Determination of the speed of propagation of the combustion wave is carried out by comparing the time of appearance of the largest pulse in the output voltage spectra of photodiodes 8 installed at a known distance from each other or using external equipment (video cameras or high-speed pyrometers), the reaction temperature is also determined by thermocouple readings 10.

Изменение давления в рабочем пространстве реактора, вызванное появлением газообразных продуктов реакции или абсорбцией газообразного реагента, измеряют при помощи электронного датчика давления 1.The change in pressure in the working space of the reactor, caused by the appearance of gaseous reaction products or the absorption of gaseous reactant, is measured using an electronic pressure sensor 1.

Регистрацию выходных напряжений датчиков и передачу на персональный компьютер 18 осуществляют при помощи управляющей платы 17.Registration of the output voltages of the sensors and transfer to the personal computer 18 is carried out using the control card 17.

Пример 1 (устройство-прототип). Прессовку реакционной смеси, содержащую две запрессованные термопары на определенном расстоянии, помещают на предметный столик, жестко прикрепленный к затвору реактора. После этого, производится подключение термопар к проводам, подключенным к герметичному разъему в затворе. Образец приводится в контакт с инициирующим устройством посредством регулирующих гаек, удерживающих предметный столик. Затем, затвор с предметным столиком помещается внутрь реактора, находящегося в вертикальном положении, через отверстие в верхней части. Затвор фиксируется при помощи прижимающего кольца. После чего, производится вакуумирование, и, затем., рабочее пространство реактора заполняется реагирующим газом - азотом. Инициирование процесса СВС осуществляют подачей импульса электрического тока на инициирующее устройство, в виде спирали.Example 1 (device prototype). Pressing the reaction mixture, containing two pressed thermocouples at a certain distance, is placed on an object table, rigidly attached to the gate of the reactor. After that, the thermocouple is connected to the wires connected to the sealed connector in the gate. The sample is brought into contact with the initiating device by means of adjusting nuts holding the stage. Then, the shutter with the stage is placed inside the reactor, which is in a vertical position, through an opening in the upper part. The shutter is fixed with a clamping ring. After that, vacuuming is performed, and, then., The working space of the reactor is filled with a reacting gas — nitrogen. The initiation of the SVS process is carried out by applying a pulse of electric current to the initiating device, in the form of a spiral.

Определение скорости распространения волны горения осуществляют, сравнивая время начала реакции по показаниям термопар, установленных на известном расстоянии друг от друга, температуру реакции также определяют по показаниям термопар.The determination of the speed of propagation of the combustion wave is carried out by comparing the start time of the reaction from the readings of thermocouples installed at a known distance from each other, the reaction temperature is also determined from the readings of the thermocouples.

Пример 2 (предлагаемое устройство). Для проведения синтеза СВС в тигель, размещенный внутри реакционной камеры, загружают реакционную экзотермическую смесь исходных реагентов, в виде цилиндрической прессовки с отверстием, расположенным вдоль вертикальной оси симметрии. Образец размещается таким образом, чтобы термопара оказалась в отверстии образца. Инициирующее устройство, в виде спирали, выполненной из вольфрамовой проволоки диаметром, приводят в контакт с образцом для осуществления локального инициирования реакции.Example 2 (the proposed device). To carry out the synthesis of SHS in the crucible, placed inside the reaction chamber, load the reaction exothermic mixture of initial reagents, in the form of a cylindrical extrusion with a hole located along the vertical axis of symmetry. The sample is placed in such a way that the thermocouple is in the sample hole. The initiating device, in the form of a spiral made of tungsten wire with a diameter, is brought into contact with the sample to effect a local initiation of the reaction.

Затем, в корпус реактора устанавливается крышка и прижимается кольцом с резьбой. После чего, в рабочей области реактора создают избыточное давление инертного газа (аргона).Then, a cap is installed in the reactor vessel and pressed against the threaded ring. After that, in the working area of the reactor create an overpressure of inert gas (argon).

Для этого на персональном компьютере при помощи управляющей компьютерной программы, задается необходимое давление. Введенные данные передаются на подключенную управляющую плату, к которой подключены датчик давления и электромагнитный клапан. Подача газа автоматически прекращается при достижении заданного значения давления. Затем производят инициирование процесса СВС с помощью управляющей компьютерной программы, установленной на подключенном персональный компьютер, подачей импульса электрического тока заданной величины на инициирующее устройство, в виде спирали. Подача тока на инициирующее устройство автоматически прекращается при достижении определенной температуры отслеживаемой по показаниям термопары.For this purpose, the required pressure is set on a personal computer using a control computer program. The entered data is transmitted to the connected control board, to which the pressure sensor and the solenoid valve are connected. The gas supply automatically stops when the set pressure is reached. Then, the SVS process is initiated using a control computer program installed on a connected personal computer, by applying an electric pulse of a given magnitude to the initiating device in the form of a spiral. The supply of current to the initiating device automatically stops when a certain temperature is reached that is monitored by a thermocouple reading.

Определение скорости распространения волны горения осуществляется автоматически при помощи компьютерной программы, температуру реакции также определяют по показаниям термопар, которые автоматически фиксируются на персональном компьютере в виде графика «время-температура».The determination of the speed of propagation of the combustion wave is carried out automatically using a computer program, the reaction temperature is also determined from the readings of thermocouples, which are automatically recorded on a personal computer in the form of a time-temperature graph.

Claims (1)

Установка для проведения СВС, включающая реакционную камеру, представляющую собой полый стальной цилиндр, содержащий два отверстия в стенке и установленный на опоре с возможностью установки на поворотной станине, электронный датчик давления, патрубок, установленный в соответствующем отверстии в корпусе, для подвода и отвода газа из рабочего пространства, держатель поджигающей спирали с зажимами; поджигающую спираль, заслонку для защиты электронных компонентов, установленных внутри реакционной камеры, с отверстиями для световодов, верхний и нижний световоды, крепление световодов, тигель с отверстием для термопары, термопару, стальной предметный столик, крепление столика к задней крышке, разъем для подключения термопары, внутренний разъем для подключения электронных компонентов к управляющей плате, внешний разъем для подключения электронных компонентов к управляющей плате, блок питания, предназначенный для питания управляющей платы и электронного клапана, а также для подвода электрического тока к инициирующему устройству, разъем для подключения управляемого электронного клапана, два фотодиода, устанавливаемых за защитным экраном и дополнительно оснащенных фокусирующими световодами, выполненными в виде трубок, а также одну термопару, которые соединены между собой в единую систему посредством микроконтроллерной платы.The installation for the SVS, including the reaction chamber, which is a hollow steel cylinder containing two holes in the wall and mounted on a support that can be mounted on a rotary frame, an electronic pressure sensor, a nozzle installed in the corresponding hole in the housing for supplying and venting gas from working space, the holder of the igniting spiral with clips; ignition coil, gate for protection of electronic components installed inside the reaction chamber, with openings for optical fibers, upper and lower optical fibers, fastening of optical fibers, crucible with a hole for a thermocouple, a thermocouple, a steel stage, mounting the table to the back cover, a connector for connecting a thermocouple, internal connector for connecting electronic components to the control board; external connector for connecting electronic components to the control board; a power supply unit designed to power the control board card and electronic valve, as well as for supplying electric current to the initiating device, a connector for connecting a controlled electronic valve, two photodiodes installed behind a protective screen and additionally equipped with focusing optical fibers made in the form of tubes, as well as one thermocouple, which are interconnected in unified system through the microcontroller board.
RU2019101925A 2019-01-24 2019-01-24 Plant for measuring shs process characteristics of inorganic compounds in autowave mode RU2692352C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019101925A RU2692352C1 (en) 2019-01-24 2019-01-24 Plant for measuring shs process characteristics of inorganic compounds in autowave mode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019101925A RU2692352C1 (en) 2019-01-24 2019-01-24 Plant for measuring shs process characteristics of inorganic compounds in autowave mode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2692352C1 true RU2692352C1 (en) 2019-06-24

Family

ID=67038114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019101925A RU2692352C1 (en) 2019-01-24 2019-01-24 Plant for measuring shs process characteristics of inorganic compounds in autowave mode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2692352C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1236388A (en) * 1967-11-20 1971-06-23 Lectramatec Furnaces Ltd Improvements relating to methods of reacting powdered materials and apparatus therefor
RU2240860C1 (en) * 2003-03-13 2004-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное общество "МИПОР" Method of synthesis of powder-like materials, mainly refractory materials and a device for its realization
RU2245222C1 (en) * 2003-07-22 2005-01-27 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской Академии наук Device for conducting self-propagation high-temperature synthesis in the cosmos

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1236388A (en) * 1967-11-20 1971-06-23 Lectramatec Furnaces Ltd Improvements relating to methods of reacting powdered materials and apparatus therefor
RU2240860C1 (en) * 2003-03-13 2004-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное общество "МИПОР" Method of synthesis of powder-like materials, mainly refractory materials and a device for its realization
RU2245222C1 (en) * 2003-07-22 2005-01-27 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской Академии наук Device for conducting self-propagation high-temperature synthesis in the cosmos

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов: Учеб. пособ. / Под научной редакцией В.Н. Анциферова. - М.: Машиностроение-1, 2007, с. 311. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cook et al. Aluminized explosives
CN108802268B (en) Fuel droplet ignition temperature measuring device for visualization experiment
US9279617B2 (en) Phlegmatized metal or alloy powder and method and/or reaction vessel for its manufacture
RU2692352C1 (en) Plant for measuring shs process characteristics of inorganic compounds in autowave mode
CN105092631A (en) Thermal analysis method for testing high-activity element alloy material through seal crucible
US5246667A (en) Analytical furnace
US3669546A (en) Device for spectrographic analysis of a liquid metal
Matusiewicz et al. Simultaneous determination of hydride forming elements (As, Bi, Ge, Sb, Se) and Hg in biological and environmental reference materials by electrothermal vaporization–microwave induced plasma-optical emission spectrometry with their in situ trapping in a graphite furnace
CN111442644A (en) High temperature and high pressure synthesis method and equipment for sulfur and phosphide photoelectric functional crystals
CN2522164Y (en) Laser inducing self-spreading high-temp. synthesizing apparatus
US5635153A (en) Method for production of powders
JPH0137460B2 (en)
Yang et al. Second generation laser-heated microfurnace for the preparation of microgram-sized graphite samples
CN102944462A (en) Self-heating low-voltage arc device for carrying out high-temperature decomposition and gasification on solid material
CN218834471U (en) A self-propagating synthesis device
Garkol' et al. A new high-speed brightness pyrometry method to investigate self-propagating high-temperature synthesis
US3332745A (en) Method of quantitatively determining trace impurities in inert gas systems
US4214117A (en) Furnace heated by radiation
Mosebach et al. Monitoring of SiC deposition in an industrial CVI/CVD reactor by in-situ FTIR spectroscopy
AU2020103999A4 (en) An instrument for measuring combustion wave velocity during manufacturing of advanced materials with high-temperature self-propagating synthesis method
US4317360A (en) Apparatus for differential thermal analysis
RU2833522C2 (en) High pressure and high temperature device with diamond anvils
Calcote et al. A new flame process for synthesis of Si3N4 powders for advanced ceramics
Barefield A convenient apparatus for reactions involving gases under moderate pressure
CN111551254A (en) Method for accurately setting temperature