Т. 329, № 11

Синтез нитрида ниобия в условиях теплового взрыва смесей нанопорошка алюминия с пентаоксидом ниобия

Актуальность. Результативность геофизических, геологоразведочных, метеорологических работ и работ по мониторингу окружающей среды во многом определяется системами электропитания испытательной и исследовательской аппаратуры. Специфика таких работ зачастую подразумевает использование полевых автономных систем. Первичными источниками энергии в таких системах, как правило, являются возобновляемые источники энергии, например, солнечные батареи, ветро- или гидроэлектроустановки, а вторичными источниками энергии - аккумуляторные батареи. Источники энергии объединяются в систему электропитания посредством импульсных преобразователей энергии, которые выполняют функции по передаче энергии от её источников к потребителям, стабилизации напряжения на выходных шинах, предназначенных для питания потребителей и по повышению энергетической эффективности первичных источников энергии за счёт обеспечения их работы в режиме генерации максимальной мощности. Потребителем электроэнергии таких систем электропитания является сложная и разнородная аппаратура, часто имеющая импульсный характер энергопотребления, что приводит к значительным отклонениям напряжения на выходных шинах системы электропитания от стабильного уровня и, как следствие, к взаимному влиянию отдельных потребителей, приводящему к сбоям в их работе. Таким образом, импульсные преобразователи энергии должны обладать как способностью обеспечения работы первичных источников энергии в режиме генерации максимальной мощности, так и способностью обеспечивать режим стабилизации напряжения на выходных шинах. Методы: рентгенофазовый анализ (дифрактометр Дифрей-401), дифференциальный термический анализ (термоанализатор SDT Q600, фирма Instrument). На основании результатов дифференциального термического анализа были рассчитаны четыре параметра активности смeсей: температура начала окисления (t н.о , °C), степень окисленности ( α , %), максимальная скорость окисления (v max , мг/мин), удельный тепловой эффект ( Ʌ Н, Дж/г). Рентгенофазовый анализ использовали для изучения фазового состава продуктов окисления. Результаты. Процесс горения смесей нанопорошка алюминия с пентаоксидом ниобия в воздухе протекал в две стадии с формированием нитрида ниобия Nb 2 N. Согласно рентгенофазовому анализу, выход нитрида ниобия в продукте сгорания смеси НП Al:Nb 2 O 5 =3:1 в мольном соотношении (при массе смесей НП Al:Nb 2 O 5 =2,64:1,36) достигал максимума и составлял 47 отн. %. Расчет изобарно-изотермического потенциала показал, что нитрид ниобия должен окисляться кислородом воздуха. Причиной стабилизации кристаллической фазы Nb 2 N является дезактивация кислорода воздуха излучением горящего нанопорошка алюминия.

Ключевые слова:

нитрид ниобия, тепловые взрывы, нанопорошки, алюминий, азот воздуха, рентгенофазовый анализ, дифференциальный анализ, нитрид алюминия, параметры активности, тугоплавкие нитриды, синтез, продукты сгорания, рентгенофазовый анализ, дифференциальный термический анализ, электронный ресурс, труды учёных ТПУ,

Авторы:

Чудинова Александра Олеговна

Ильин Александр Петрович

Роот Людмила Олеговна

Мостовщиков Андрей Владимирович

Беспалова Екатерина Александровна

Атулиа Манурадж

Скачать PDF