Исследование активности и полноты окисления дисперсного алюминия, модифицированного ПАВ различной природы (Ca, Ba, V2O5) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат наук Еселевич Данил Александрович

• Еселевич Данил Александрович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Еселевич Данил Александрович

Содержание

Перечень использованных сокращений

Введение

Глава 1 Физико-химические свойства смесевых ракетных топлив, металлических горючих и обоснование выбора объектов и методов исследования

1.1 Ракетные топлива

1.2 Металлическое горючее

1.3 Особенности окисления дисперсных металлов

1.4 Окисление дисперсных сплавов

1.5 Воздействие модифицирующих добавок непосредственно

на оксидную пленку алюминия

Выводы

Глава 2 Методика эксперимента

2.1 Исследование фазового состава непосредственно в ходе окисления

порошков

2.2 Методика обработки данных

2.3 Дополнительные методы исследования

2.4 Синтез сплавов А1-ЩЗМ и получение порошков

Глава 3 Окисление легированных И модифицированных порошков алюминия

3.1 Некоторые физико-химические свойства Са и Ва и

их сплавов с алюминием

3.2 Поверхностная сегрегация Са и Ва в сплавах на основе

алюминия и особенности их окисления

3.2.1 Методика исследования поверхностной сегрегации

3.2.2 Сегрегация кальция в системе А1-Са

3.2.3 Сегрегация бария в сплавах А1-Ва

3.3 Исследование окисления порошков Al-Ca и Al-Ba

Выводы

Глава 4 Исследование in-situ продуктов фазообразования непосредственно в ходе программируемого нагрева на воздухе порошка алюминия, легированного Ca и Ba

4.1 Особенности фазообразования в ходе окисления порошка в системе Al-Ca

4.2 Фазообразование в ходе окисления порошка системы Al-Ba

4.3 Механизм воздействия легирования кальция и бария на процесс окисления порошков сплавов на основе алюминия

4.4 Результаты изучения баллистических характеристик легированных порошков в модельных и реальных составах смесевых твердых топлив

Выводы

Глава 5 Исследование окисления порошков алюминия, модифицированных ванадийсодержащими гидрогелями

5.1 Методика получения гидрогелей и модификации поверхности порошка алюминия

5.2 Свойства модифицированной поверхности АСД-4

5.3 Термокинетические исследования окисления модифицированных порошков алюминия

5.4 Результаты дифракционных исследований и механизм влияния V2O5

на процесс окисления АСД-4

Выводы

Заключение

Литература

Приложение

Перечень использованных сокращений

АСД - алюминий сферический дисперсный АМД - алюминий магний дисперсный БА - бор аморфный БК - бор кристаллический ВВ - взрывчатое вещество

ДСК - дифференциально-сканирующая калориметрия

ИК-спектроскопия - инфракрасная спектроскопия

КТР - коэффициент теплового расширения

МПФ - порошок магниевый

ОВБ - оксидная ванадиевая бронза

ПАМ - порошок алюминиево-магниевый

ПО - программное обеспечение

ПС - продукты сгорания

РДТТ - ракетный двигатель на твердом топливе РЗМ - редкоземельный металл

РФЭС - рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия СИ - синхротронное излучение

СТРТ - смесевое твердое ракетное топливо

СТТ - смесевое твердое топливо

ТГ - термогравиметрия

ТРТ - твердое ракетное топливо

УДП - ультрадисперсный порошок

ЩЗМ - щелочноземельный металл

ЭВП - электрический взрыв проводника

ЭКС - энергетическая конденсированная система

БЭХ - энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование активности и полноты окисления дисперсного алюминия, модифицированного ПАВ различной природы (Ca, Ba, V2O5)»

Введение

Интерес к металлическому горючему для ракетных топлив появился уже в первой половине ХХ века, когда Ю.В. Кондратюк и Ф.А. Цандер предложили использовать металлы в качестве энергетических компонентов ракетных топлив. Это связано с высокой теплотой их сгорания, которая значительно превышает теплоту сгорания органических составляющих топлив. Например, для полного сжигания 1 кг алюминия требуется почти вчетверо меньше кислорода, чем для 1 кг керосина. Кроме того, алюминий может окисляться не только свободным кислородом, но и связанным, входящим в состав воды или углекислого газа. При «сгорании» алюминия в воде на 1 кг продуктов выделяется 8800 кДж; это в 1.8 раза меньше, чем при сгорании металла в чистом кислороде, но в 1.3 раза больше, чем при сгорании на воздухе. Значит, в качестве окислителя такого топлива можно использовать вместо опасных и дорогостоящих соединений простую воду. Идея использования алюминиевого порошка в качестве добавки к ракетному топливу успешно применяется: большинство известных в настоящее время твердых ракетных топлив содержат металлический алюминий в виде тонкоизмельченного порошка. Добавление 15% алюминия к топливу может на тысячу градусов повысить температуру продуктов сгорания (с 2200 до 3200 К); заметно возрастает и скорость истечения продуктов сгорания из сопла двигателя - главный энергетический показатель, определяющий эффективность ракетного топлива [1, 2]. В этом плане конкуренцию алюминию могут составить только литий, бор, бериллий, но все они имеют ограничения при использовании в реальных композициях СТРТ. Литий слишком активен и в чистом виде не может быть совмещен с другими компонентами СТРТ, продукты окисления бериллия токсичны, бор очень трудно воспламенить из-за высокой температуры плавления и наличия на его поверхности легкоплавкой фазы оксида, затрудняющей доставку окислителя (кислорода) к его поверхности.

В настоящее время годовой выпуск алюминиевых порошков составил около 200 тысяч тонн в год [3], а разработанные способы их получения позволяют

производить порошки различной формы и дисперсности - от десятка микрометров до нанометров [4, 5]. В таблице 1.1 приведены способы получения, основные характеристики и области применения порошков алюминия [4].

Таблица 1.1

Характеристики порошков алюминия и области их применения

Способ Форма Средн Удельна Насыпна Содер Область

получения частиц ий я я плот- жание применения

разме р, мкм поверхность, ность, г/см3 А12О3, %

м2/г

Распыление:

Ракетное

Овальная, с топливо,

воздухом неровной поверхность ю 40-60 0.05-0.1 0.8-1.2 До 1.0 химикаты, ВВ, пигменты, металлургия

водой Неправильна я 150 - 0.5 0.9-2.5 Химия, металлургия

Ракетное

нейтральным Сферическая 20-60 0.07-0.5 0.9-1.4 До 1.5 топливо,

газом химия, металлургия

Конденсация Ракетное

из газовой Сферическая <0.2 20-30 - - топливо

среды

Механическое Пиротехника,

измельчение Осколочная - - - - металлургия, химия

Россия по объему производства алюминия занимает ведущее место в мире [6], т.е. имеется надежная сырьевая база для производства порошков на его основе.

Актуальность работы. Практика использования металлического алюминия в составах энергетических конденсированных систем (ракетное топливо, пиротехнические составы, взрывчатые вещества) различного назначения, к сожалению, не всегда успешна. Несмотря на высокий уровень

энергоемкости, до сих пор не удается полностью реализовать его потенциальные возможности, что связано как со сравнительно крупными размерами используемых частиц, так и наличием на их поверхности оксидной пленки, обладающей высокими защитными свойствами. Особую роль играет низкая температура плавления алюминия, близкая к температуре поверхности горения смесевого топлива, приводящая к агломерации продуктов горения [7].

Для наиболее полной реализации потенциальных возможностей порошкообразного алюминия в последние годы большое внимание уделяют разработке методов активации и оптимизации процессов их горения. На данный момент можно выделить следующие наиболее распространенные методы активации горения порошков алюминия:

1) Метод высокоэнергетического размола дает возможность получать наноразмерные порошки алюминия с линейными размерами частиц порядка 10-20 пт, обладающие очень высокой энергоемкостью [8-11].

2) Метод тефлонирования порошкообразного алюминия позволяет использовать как нано-, так и микроразмерные порошки металла [10, 12-15].

3) Метод добавок более активных металлов и металлоидов, например, магния, лантаноидов, бора и углерода [16-24], которые вводят в качестве компонентов сплавов или механических смесей. Обеспечивает более раннее воспламенение, увеличивает вероятность протекания реакции в паровой фазе, вызывает фрагментацию горящих частиц металла.

4) Метод, основанный на капсулировании частиц порошка алюминия ё-металлами (Бе, Со, N1, Си) [25, 26]. Эффект активации достигается за счет более высокой окислительной активности ё-металлов по сравнению с алюминием при температурах ниже его точки плавления (933 К) и их способности образовывать интерметаллиды Ме-А1, которые, как показано в работе [7], окисляются более активно, чем А1 и их роль усиливается в случае высокой поверхностной активности Капсулирование понижает степень агломерации металлического горючего.

5) Метод добавок оксидантов WO3, Мо03, У2Э5, Та205, 1205, ТЮ2, Сг203, Бе203, Ы203, Си0, являющихся сильными окислителями при повышенных температурах и направляющих реакцию по термитному типу (реакция с большим выделением тепла при взаимодействии более активного Ме с менее активным Ме) [15, 20, 27-35].

6) Метод добавок низкоплавких поливанадатов щелочных металлов составов Ка2У1203г7.4И20, К2У1203г6Н20 и оксидной ванадиевой бронзы Ка2У^030, которые рассматриваются как эффективные переносчики кислорода через промежуточный оксидный слой и катализаторы окисления алюминия [36].

Добавки таких веществ обеспечивают снижение времени задержки воспламенения порошка металла и активируют процесс горения за счет модифицирования его поверхности и образования реакционно- и каталитически активных составляющих.

Следует отметить, что кроме высокоэнергетического размола, в настоящее время успешно разрабатываются методы получения ультрадисперсных порошков алюминия электрическим взрывом проводников. Этот метод разработан в институте высоких напряжений при Томском политехническом университете [5]. Наноразмерные порошки получают методом плазмохимической переконденсации [37].

Анализ активности высокодисперсных порошков алюминия, полученных этими методами, приведен в работе [38]. Характеристики ультра- и наноразмерных порошков сплавов алюминия с редкоземельными металлами исследованы в работе [39].

Каждый из перечисленных методов имеет свои достоинства и недостатки. Например, суперактивные нанопорошки алюминия требуют создания особых условий для их хранения и применения, поскольку могут воспламеняться при контакте с компонентами воздушной среды даже без нагревания. Для метода ЭВП требуется наличие производства проволоки из материала (сплава), представляющего интерес для использования в качестве металлического

горючего. В настоящее время наиболее исследованными в составах ЭКС, а также соответствующими технологическим возможностям получения смесевых составов являются порошки микронных размеров типа АСД.

В работе [40] установлено, что замена микроразмерного порошка АСД-1 (7 мкм) на ультрадисперсный порошок алюминия Alex (0.5-0.01 мкм) в ЭКС на основе перхлората аммония и бутилкаучука приводит к увеличению скорости горения до 2.6 раза в зависимости от давления окружающей среды [40]. Однако стоимость этого порошка, полученного методом электрического взрыва, на порядок выше стоимости АСД-1.

В [7] показано, что одним из наиболее перспективных направлений управления реакционной активностью дисперсного алюминия является легирование его металлами, способными изменить как свойства металлического ядра частиц порошка, так и свойства ее поверхности. При изучении окисления порошков алюминия, редкоземельных элементов и их сплавов установлены физико-химические параметры, определяющие реакционную активность поверхности частиц дисперсных материалов, представляющие интерес в качестве горючих компонентов для энергетических конденсированных систем различного назначения. Такими свойствами легирующих элементов являются их поверхностная активность по отношению к алюминию и реакционная активность при взаимодействии с окислительной газовой средой [17].

Ранее методом Оже-электронной спектроскопии [41] установлена сегрегация церия в поверхностных слоях сплава с алюминием, наблюдалось изменение концентрационного профиля элементов по глубине при ионном травлении. Это приводило к значительной степени селективности окисления Ce, имеющего более высокую реакционную активность при взаимодействии с кислородом, чем алюминий. Позднее, в работе [42], выявлена определяющая роль интерметаллидов в процессе окисления порошков сплавов алюминия с редкоземельными элементами. Чем выше их реакционная активность, тем эффективнее идет процесс взаимодействия с окислительной средой. Известно, что магний и его сплавы с алюминием нашли широкое применение в

энергетических конденсированных системах различного назначения. В работах [43, 44] отмечается, что скорость окисления некоторых алюминиево-магниевых сплавов и их воспламеняемость выше, чем у магния. Горение сплавов идет в две стадии. На первой идет выгорание магния и в оксидной пленке преобладает М§0 [5]. На второй стадии идет окисление (горение) алюминия. Все особенности поведения сплавов объясняются высоким давлением паров магния и повышенной проницаемостью его оксидной пленки [43, 44].

На наш взгляд, кроме этих факторов, на процесс окисления большое влияние оказывает поверхностная активность магния по отношению к алюминию. Введение в алюминий 1-2% М§ снижает поверхностное натяжение А1 более чем в два раза [45]. Поэтому, поверхность сплавов должна быть значительно обогащена магнием, тем более, что температура плавления эвтектики в системе А1-М§ на 200 градусов ниже температуры плавления компонентов (723 К) [46]. Поэтому большой интерес для активизации окисления алюминия представляют Са и Ва. Их положительная роль установлена в работе [47], однако, механизм воздействия остался неустановленным. Существенными преимуществами обладают также методы активации горения микронных порошков алюминия, основанные на добавлении к ним примесей активаторов, например, оксидов металлов [14, 18, 25-35] и поливанадатов [36]. Однако для гомогенезации реакционных смесей А1-М0Х и А1-М2У12031пН20 (М = К) требуется перетирание их компонентов, что может привести к негативным последствиям, в частности, к изменению морфологии частиц порошка алюминия. Тем не менее поставленная задача может быть решена путем пропитки поверхности частиц алюминия (его оксидного слоя) ванадий содержащими гидрогелями с последующим просушиванием полученной массы на воздухе при низкой температуре [48].

Настоящая работа посвящена экспериментальному исследованию физико-химических процессов, происходящих при окислении на воздухе порошков на основе алюминия, легированных Са, Ва, а также модифицированных пентоксидом ванадия У205.

Цели и задачи. В работе поставлена цель разработать способы активации окисления порошков алюминия путем объемного и поверхностного модифицирования. Цель предполагает решение следующих задач:

1. Исследование влияния Са, Ва и У2Э5 на полноту и активность окисления порошков алюминия типа АСД-4.

2. Исследование поверхностной концентрации легирующих добавок и влияния сегрегации Са и Ва на состав и структуру поверхности частиц.

3. Разработка способа модификации поверхности частиц алюминия за счет пропитки оксидного слоя гидрогелем У2Э5.

4. Изучение процессов фазообразования при окислении на воздухе модифицированных порошков непосредственно в ходе программируемого нагрева методом рентгеновского фазового анализа с использованием источника синхротронного излучения.

5. Разработка механизмов воздействия легирования и поверхностного модифицирования на активность и полноту окисления порошков типа АСД-4.

Исследование выполнено в рамках тем, включенных в планы фундаментальных научных исследований Института химии твердого тела УрО РАН «Свойства конденсированных систем на основе элементов П-УШ групп Периодической системы, взаимодействия в объеме и на межфазных границах, масштабные эффекты и новые материалы» (№ гос. регистр.: 01201054470); «Синтез, физико-химические свойства и реакционная активность энергонасыщенных систем на основе алюминия при взаимодействии с активными газовыми средами и водой» (№ гос. регистр.: 01201364485); НИР «Модифицирование алюминиевого горючего для составов с повышенной эффективностью и быстротой». Государственный контракт № 10411.1003902.16.05 между ФГУП «НИИПМ» и Минпромторгом России; молодежного проекта РФФИ № 12-02-31401 «Эллипсометрические исследования процессов окисления поверхности сплавов алюминий-РЗМ»;

координационного плана Научного совета по адсорбции и хроматографии РАН. «Наработка опытных образцов активированных порошков для повышения энергетики РДТТ с целью применения на изделиях типа 3М-14 (3М-14КВ1) и 3М-54 (3М-54КВ1)» (Договор № 065-2014).

Научная новизна. В диссертации впервые:

• Впервые установлено многократное увеличение концентрации Са и Ва в поверхностных слоях частиц порошков сплавов на основе алюминия;

• На основе анализа данных о поверхностной сегрегации Са и Ва, а также результатов дифракционных исследований методом СИ, установлено наличие в структуре частиц интерметаллических соединений наиболее богатых алюминием;

• Впервые методом рентгеновской дифракции с использованием СИ получена информация об изменении фазового состава оксидной оболочки и металлического ядра частиц модифицированных порошков алюминия непосредственно в процессе окисления;

• Установленные последовательности фазообразования позволили разработать механизмы воздействия модификаторов на активность и полноту окисления дисперсного алюминия;

• Разработан способ активизации окисления алюминия за счет пропитки оксидного слоя гидрогелем У205.

Практическая значимость. Закономерности взаимодействия с кислородом при окислении легированных порошков на основе алюминия расширяют представления о влиянии процессов адсорбции и фазообразования на реакционную активность дисперсных систем, позволяют целенаправленно управлять свойствами межфазных поверхностей. Изученные модификаторы позволяют активировать алюминий, используемый в качестве металлического горючего в ЭКС различного назначения. За счет создания наноструктурированного слоя на поверхности микроразмерных алюминиевых частиц достигнута полнота и скорость окисления в аналогичных условиях

нагрева, характерные для УДП Alex. Новизна и практическая значимость предложенного решения подтверждена патентом России № 2509790.

Положения, выносимые на защиту.

• При введении в алюминий 1.5 мас. % Ca и Ba, поверхностная концентрация легирующих элементов за счет их высокой поверхностной активности, возрастает в 40 - 50 раз;

• Имеющиеся в структуре порошков сплавов интерметаллические соединения Al4Ca, Al2Ca, Al4Ba способствуют ускорению окисления порошков за счет их высокой реакционной активности, а также структурной и фазовой неоднородности образующихся продуктов окисления;

• Изменения состава оксидной оболочки и металлического ядра, происходящие в ходе окисления, являются причиной возникновения напряжений, приводящих к потере защитных свойств и активизации окисления;

• Последовательность фазообразования, установленная непосредственно в ходе окисления, определяет механизм воздействия металлических модификаторов на активность и полноту окисления порошков;

• В случае модификации поверхности АСД-4 пропиткой оксидного слоя гидрогелем V2O5 низкотемпературная активация окисления связана с протеканием термитной реакции и разрушением оксидной оболочки с образованием AlVO4.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях: ВМК «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (Москва, 2012); ВК «Химия твердого тела и функциональные материалы» (ИХТТ УрО РАН, Екатеринбург, 2012); ВК «Физикохимия ультрадисперсных систем» (НИЯУ МИФИ, Москва, 2012); 4th Russian-German Travelling Seminar Physics and Chemistry of Nanomaterials (PCnano) and Synchrotron Radiation, TS & PCnano-2012 (Germany-France, 2012); МНК «Плазменные технологии исследования, модификации и получения

материалов различной физической природы» и Международная школа молодых ученых и специалистов «Плазменные технологии в исследовании и получении новых материалов», ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет (Казань, 2012 г); Abstracts of International Conference "Functional Materials", ICFM'2013 (Ukraine, 2013); V Всероссийская конференция по наноматериалам «НАНО 2013» (Москва, 2013); V ВНК «Физикохимия процессов переработки полимеров» (2013); Третья международная конференция стран СНГ «Золь-гель 2014» (Суздаль, 2014); Научная сессия «НИЯУ МИФИ-2014» (Москва, 2014); ХХ Национальная конференция по использованию Синхротронного Излучения «СИ-2014» (Новосибирск, 2014); 5th Russian-German Travelling Seminar on Physics and Chemistry of Nanomaterials, TS & PCnano-2014 (Russia, 2014).

Личный вклад автора. Автором или при его личном участии получена основная часть экспериментальных результатов, приведенных в диссертационной работе. Обсуждение полученных результатов и написание научных статей проведено автором совместно с научным руководителем. Автором освоены экспериментальный метод дифракционного анализа с использованием источника синхротронного излучения на базе оборудования ЦКПСЦСТИ ИЯФ СО РАН и обработка полученных результатов.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 20 печатных работах, в том числе в 5 статьях в рецензируемых научных журналах, соответствующих перечню ВАК:

1. Поверхностная сегрегация Ca и ее влияние на кинетику окисления порошков сплавов на основе алюминия / В.Г. Шевченко, М.В. Кузнецов, С.А. Бибанаева, А.В. Конюкова, И.А. Чупова, И.Н. Латош, В.А. Кочедыков, Д.А. Еселевич // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2012. - Т. 48, № 6. - С. 631-635.

2. Поверхностная активность Ba и ее влияние на реакционную способность порошка на основе алюминия / В.Г. Шевченко, М.В. Кузнецов, А.В.

Конюкова, И.А. Чупова, И.Н. Латош, С.А. Бибанаева, Д.А. Еселевич // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2013. - Т. 49, № 6. - С. 649-653.

3. Влияние кальция на кинетику окисления и фазовый состав продуктов взаимодействия порошков на основе алюминия / В.Г. Шевченко, Д.А. Еселевич, А.И. Анчаров, Б.П. Толочко // Физика горения и взрыва. - 2014. -Т. 50, № 5. - С. 39-42.

4. Влияние ванадийсодержащих активирующих добавок на окисление порошков алюминия / В.Г. Шевченко, В.Н. Красильников, А.В. Конюкова, Д.А. Еселевич // Химическая физика. - 2014. - Т. 33, № 10. - С. 1-8.

5. Влияние бария на кинетику окисления порошка сплава на основе алюминия В.Г. Шевченко, Д.А. Еселевич, А.И. Анчаров, Б.П. Толочко // Физика горения и взрыва. - 2014. - Т. 50, № 6. - С. 28-33.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, приложения и списка цитируемой литературы. Материал изложен на 121 страницах, включает 49 рисунков, 3 таблицы. Список цитируемой литературы содержит 125 наименования.

Глава 1 Физико-химические свойства смесевых ракетных топлив,

металлических горючих и обоснование выбора объектов и методов

исследования

1.1 Ракетные топлива

Двадцатое столетие, особенно его вторая половина, ознаменовалось бурным развитием ракетной техники. Созданы многочисленные конструкции самого разного назначения - от небольших реактивных снарядов до огромных межконтинентальных баллистических ракет и ракет-носителей, способных выводить на околоземную орбиту многотонные космические аппараты и корабли многоразового действия. Во всех ракетах и космических аппаратах установлены жидкостные или твердотопливные двигатели. Основным источником энергии в ракетных двигателях в настоящее время является химическая энергия топлива.

Носителем химической энергии являются химические вещества, способные выделять тепло в результате химических превращений [49]. Наиболее важное требование к топливам - максимальное выделение энергии при сгорании:

АИх = I 1ШС - I ^.х , (1.1.1)

где I 1шС - энтальпия образования продуктов сгорания; I 1|.х - полная энтальпия образования компонентов топлива.

Полная энтальпия образования вещества включает энтальпию его образования из простых веществ АИ°£0, отнесенную к температуре 0 К, энтальпию нагрева до выбранной температуры ДН°х, а также энтальпию фазовых и полиморфных переходов плавления, кипения и т.д. (Хил., ^кип., ^пм). Она выражается формулой:

10х = ДН/,0 + ДН0 X + Хпл. + Хкип. + Хпмо (1.1.2)

Химическая энергия выделяется в результате химических реакций: окисления-восстановления и разложения. Реакции диссоциации во внутрикамерном процессе ракетного двигателя идут наоборот с поглощением тепла.

Фазовый состав, структура, химический состав являются теми фундаментальными характеристиками, которые определяют все свойства твердых топлив и зарядов [49].

Смесевые твердые топлива являются ярко выраженными гетерогенными, многофазными взрывчатыми системами, представляющими собой смесь, как правило, неорганического окислителя, органического высокомолекулярного горючего-связующего и содержащие специальные добавки (энергетические, эксплуатационные, технологические). По своей структуре СТТ -высоконаполненные (до 95%) композиционные материалы, в полимерной матрице которых равномерно распределены мелкодисперсные окислитель, металлическое (металлосодержащее) горючее и другие компоненты [49].

1.2 Металлическое горючее

Металл в составе топлива по существу является энергетической добавкой. Повышение теплопроизводительности и удельного импульса СТТ обусловлено высоким тепловым эффектом окисления металла, а также уменьшением средней молекулярной массы газообразных продуктов сгорания в результате восстановления Н20 и СО2 при взаимодействии их с металлом. Некоторые СТТ специального назначения, например, гидрореагирующие, могут содержать до 80% металла, который в этом случае является основным горючим. Зависимость удельного импульса от содержания металлического горючего в твердом топливе носит экстремальный характер (рисунок 1.2.1), что связано с уменьшением удельного газообразования за счет повышения в продуктах горения большого количества оксида металла [50].

Рис. 1.2.1. Зависимость 1туд. (удельный импульс), Та (температура на срезе сопла) и Тк (температура в камере сгорания) от содержания А1 в полибутадиеновом

топливе.

В качестве металлических горючих твердых топлив может использоваться целый ряд металлов, свойства которых представлены в таблице 1.2.1. Однако реально используются в основном порошки алюминия, магния и их сплавов [50].

Наряду с энергетическими характеристиками металлы и металлосодержащие вещества увеличивают плотность топлива, что также повышает эффективность применения их в ракетных двигателях на твердом топливе [51]. Продукты сгорания металлов - оксиды, кроме того, являются стабилизаторами процесса горения.

Использование порошкообразных металлов в качестве горючих ТРТ обеспечивает повышение удельного импульса и плотности топлива, а также устойчивости внутрикамерных процессов. Путем модификации характеристик металла представляется возможным регулировать и баллистические характеристики топлив (скорость горения, температура, скорость движения газа).

Возможность и целесообразность использования в ТРТ того или иного металлического горючего определяется необходимостью обеспечения

комплекса требований, предъявляемых к топливам. При выборе металла необходимо учитывать химическую совместимость его с другими компонентами, экологическую чистоту продуктов сгорания, наличие сырьевой базы, стоимость и др. [52].

Наиболее распространенным в природе, относительно дешевым и достаточно энергоемким металлическим горючим для ТРТ, удовлетворяющим основным требованиям, как это отмечалось во введении, является алюминий. Вместе с тем в некоторых топливах, прежде всего в баллиститных, частицы А1 из-за низкой окислительной активности кислородсодержащих продуктов горения воспламеняются с большой задержкой по времени и сгорают не полностью. В таких топливах используют Мд или его сплавы с А1, частицы которых воспламеняются быстрее, чем А1, и практически полностью сгорают.

Среди характеристик, влияющих на эффективность применения порошков металлических горючих в составе ТРТ, важнейшими являются содержание активного (не окисленного) металла, форма частиц и их размер. В таблице 1.2.1 представлены основные характеристики металлических порошков, использующихся в штатных ТРТ [50].

Таблица 1.2.1

Характеристики порошкообразных металлических горючих

Марка Удельная Среднемассовый Содержание активных

металлическо поверхность, диаметр частиц, металлов, %

го горючего м2/г мкм всего в том числе

А1 Мд

АСД-1 0.15-0.17 15 99 99 -

АСД-4 0.34-0.38 7 98 98 -

АСД-6 0.55-0.65 4 98 98 -

АМД-1 0.05 39 97 87 10

АМД-5 0.03 88 97 50 50

ПАМ-4 0.1 36 97 50 45

МПФ-4 0.03 75 97 - 97

УДА 5.200 0.5-0.01 94 - -

БА 10.200 0.01-0.2 99 - -

БК 0.05-0.4 7.40 98 - -

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Еселевич Данил Александрович, 2015 год

Литература

1. Горение порошкообразных металлов в активных средах / П.Ф. Похил, А.Ф. Белаев, Ю.В. Фролов [и др.]. - М.: Наука, 1972. - 294 с.

2. Цуцуран, В.И. Военно-технический анализ и перспективы развития ракетных топлив / И.В. Цуцуран, П.В. Петрухин, С.А. Гусев. - М.: МОРФ, 1999. - 322 с.

3. Пористые композиты на основе оксид-алюминиевых керметов (синтез и свойства) / С.Ф. Тихов, В.Е. Ромадинов, В.А. Сазыков [и др.]. -Новосибирск: СО РАН, филиал «ГЕО», 2004. - 205 с.

4. Производство и применение алюминиевых порошков и пудр / В.Г. Гопиенко, Б.Р. Осипов, Б.П. Назаров [и др.]. - М.: Металлургия, 1980. - 68 с.

5. Котов, Ю.А. Импульсные технологии и наноматериалы / Ю.А. Котов. -Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2013. - 458 с.

6. Алюминиевая промышленность. - М.: Металлоснабжение и сбыт, 2007, № 8. - 120 с.

7. Кононенко, В.И. Физикохимия активации дисперсных систем на основе алюминия / В.И. Кононенко, В.Г. Шевченко. - Екатеринбург: УрО РАН, 2006. - 238 с.

8. Mechanochemically activated nano-aluminiurn: oxidation behavior / A. Pivkina, A. Streletskii, I. Kolbanev [et all] // Mater. Sci. - 2004. - Vol. 29. - P. 54515453.

9. Mechanochemically activated aluminium: preparation, structure, and chemical properties / A.N. Streletskii, I.V. Kolbanev, A.B. Borunova [et all] // J. Mater. Sci. - 2004. - Vol. 39. - P. 5175-5179.

10. Структура механически активированных высокоэнергетических нанокомпозитов Al + политетрафторэтилен / А.Н. Стрелецкий, А.Ю. Долгобородов, И.В. Колбанев [и др.]. - М.: Коллоидный журнал, 2009. - Т. 71. - С. 835-843.

11. Федоров, С.Г. Нанодисперсные порошки металлов в энергетических конденсированных системах / С.Г. Федоров, Ш.Л. Гусейнов, П.А. Стороженко. - М.: Российские нанотехнологии, 2010. - Т. 5. - С. 27-39.

12. Hazard Characterization of Aluminum Nanopowder Compositions D.E.G. Jnes, R. Turcotte, R.C. Fouchard [et all] // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. -2003. - Vol. 28. - P. 120-131.

13. Watson, K.W. Fast reactions with nano- and micrometer aluminum: a study on oxidation versus fluorination / K.W. Watson, M.L. Pantoya, V.I. Levitas // Combustion and Flame. - 2008. - Vol. 155. - P. 619-634.

14. Wallley, S.M. Particle size effect on strength, failure, and shock behavior in polytetrafluoroethylene-Al-W granular composite materials / S.M. Wallley, W.G. Proud // J. Appl. Phys. - 2008. - Vol. 104. - 103903 P.

15. Matrirosyan, K.S. Nanoenergetic Nanoenergetic Gas-Generators: principles and applications / K.S. Matrirosyan // J. Mater. Chem. - 2001. - Vol. 21. - P. 94009405.

16. Badiola, C. Combustion characteristics of micron-sized aluminum particles in oxygenated environments / C. Badiola, R.J. Gill, E.L. Dreizin // Combustion and Flame. - 2011. - Vol. 158. - P. 2064-2070.

17. Шевченко, В.Г. Направление модификации дисперсного алюминия для энергет-х конденсированных систем / В.Г. Шевченко. - Челябинск: Вестник ЮрГУ, серия «Машино-е», 2012. - № 33. - С. 101-106.

18. Plasma synthesized nano-aluminum powders: structure, thermal properties and combustion behavior / A. Pivkina, D. Ivanov, Yu. Frolov [et all] // J. Thermal Analysis and Calorimetry. - 2006. - Vol. 86. - P. 733-738.

19. Shock Wave and Power Generation Using on-Chip Nanoenergetic Material / S. Gangopadhyay, S. Apperson, K. Gangopadhyay [et all] // Patent US № US 2009/01152873 A1. - Pab. 18.06.2009.

20. Guanidine-thermite igniter composition for use in gas generators / S. Zeuner, A. Hofmann, A. Schropp [et all] // United States Patent № US 6,599,380 B2. - Pab. 29.07.2003.

21. Gan, Y. Combustion characteristics of fuel droplets with addition of nano and micron-sized aluminum particles / Y. Gan, L. Qiao // Combustion and Flame. -2011. - Vol. 158. - P. 354-368.

22. Kwon, Y.S. Passivation of the surface of aluminum nanopowders by protective coatings of the different chemical origin / Y.S. Kwon, A.A. Gromov, J.I. Strokova // Appl. Surf. Sci. - 2007. - Vol. 253. - P. 5558-5564.

23. Yen, N.H. Reactive metals in explosives / N.H. Yen, L.Y. Wang // Propellants Explos. Pyrotech. - 2012. - Vol. 37. - P. 143-155.

24. Aly, Y. Ignition and combustion of mechanically alloyed Al-Mg powders with customized particle sizes / Y. Aly, M. Schoenitz, E.L. Dreizin // Combustion and Flame. - 2013. - Vol. 160. - P. 835-842.

25. Hahma, A. Combustion of activated aluminum / A. Hahma, A. Gany, K. Polovuori // Combustion and Flame. - 2006. - Vol. 145. - P. 464-480.

26. Combustion characteristics of novel hybrid nanoenergetic formulations / R. Thiruvengadathan, A. Bezmelnitsyn, S. Apperson [et all] // Combustion and Flame. - 2011. - Vol. 158. - P. 964.

27. Ромоданова, Л.Д. О механизме действия добавки V2O5 на скорость горения составов на основе перхлората аммония и металлических горючих / Л.Д. Ромоданова, П.Ф. Похил, Э.С. Каданер. - Новосибирск: Физика горения и взрыва, 1968. - Т. 3. - С. 330-333.

28. Puszynski, Processing and Ignition Characteristics of Aluminum-Bismuth Trioxide Nanothermite System / J.A. Puszynski, C.J. Bulian, J.J. Swiatkiewicz // J. Propuls. Power. - 2007. - Vol. 23. - P. 698-706.

29. Nanoenergetic Composites of CuO Nanorods, Nanowires, and Al-Nanoparticles / R. Shende, S. Subramanian, S. Hasan [et all] // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. - 2008. - Vol. 33. - P. 122-130.

30. Piercey, D.G. Nanoscale Aluminum - Metal Oxide (Thermite) Reactions for Application in Energetic Materials / D.G. Piercey, T.M. Klapotke // Central European Journal of Energetic Materials. - 2010. - Vol. 7. - P. 115-129.

31. Fabrication of Al Matrix Composite Reinforced with Submicrometer-Sized Al2O3 Particles Formed by Combustion Reaction between HEMM Al and V2O5 Composite Particles during Sintering / K.D. Woo, J.H. Kim, E.P. Kwon [et all] // Met. Mater. Int. - 2010. - Vol. 16. - P. 213-218.

32. Consolidation and mechanical properties of reactive nanocomposite powders / D. Stamatis, X. Zhu, M. Schoenitz [et all] // Powder Technology. - 2011. - Vol. 208. - P. 637-642.

33. Ilunga, K. The effect of Si-Bi2O3 on the Al-CuO thermite / K. Ilunga, O. Fabbro, L. Yapi, W.W. Focke // Powder Technology. - 2011. - Vol. 205. - P. 97-102.

34. Yeh, C.L. Formation of Ta-Al intermetallics by combustion synthesis involving Al-based thermite reactions / C.L. Yeh, H.J. Wang // J. Alloys and Compounds. - 2010. - Vol. 491. - P. 153-158.

35. Nano-Aluminum Thermite Formulations: Characterizing the Fate Properties of a Nanotechnology during Use / A.R. Poda, R.D. Moser, M.F. Cuddy [et all] // J. Nanomater. Mol. Nanotechnol. - 2013. - Vol. 2. - P. 100105.

36. Влияние поливанадатов натрия и калия на процесс окисления порошка алюминия / В.Г. Шевченко, В.Л. Волков, В.И. Кононенко [и др.]. -Новосибирск: Физика горения и взрыва, 1996. - Т. 32. - С. 91-94.

37. Гусев, А.И. Нанокристаллические материалы. Методы получения и свойства / А.И. Гусев. - Екатеринбург: УрО РАН, 1998. - 119 С.

38. Горение нанопорошков металлов / А.А. Громов, Т.А. Хабас, А.П. Ильин [и др.]. - Томск: Дельтаплан, 2008. - 382 С.

39. Свойства высокодисперсных сплавов Al-РЗМ, полученных методом плазменной переконденсации / В.Г. Шевченко, И.Н. Латош, И.А. Чупова [и др.]. - М.: Перспективные материалы, 2010. - № 1. - С. 68-75.

40. Коротких, А.Г. Влияние дисперсности порошка алюминия на процессы зажигания и нестационарного горения гетерогенных конденсированных систем / А.Г. Коротких. Диссертация на соиск. уч. степ. д. ф.- м.н. - Томск, 2012. - 302 С.

41. Элементный состав поверхности алюминия в присутствии церия / В.Н. Кожанов, В.Г. Шевченко, Ю.М. Ярмошенко [и др.]. - Санкт-Петербург: Прикл. Химия, 1998. - Т. 71. - № 5. - С. 712-715.

42. Роль интерметаллидов в процессе окисления порошков систем Al-РЗМ / В.Г. Шевченко, И.Н. Латош, И.С. Григоров [и др.]. - Екатеринбург: Расплавы, 2009. - № 3. - С. 60-68.

43. Мальцев, В.М. Основные характеристики горения / В.М. Мальцев, М.И. Мальцев, Р.Я. Кашпоров. - М.: Химия, 1997. - 320 С.

44. Бжустовский, Т. Парофазные диффузионные пламена при горении магния и алюминия / Т. Бжустовский, Н. Гласслен. - М.: Мир, 1967. - С. 91-163.

45. Hand book of AES / L.E. Davis, M. Donald, P.W. Palmberg [et all] // Endina phis. Electron Indastry. - 1976. - 253 P.

46. Арсеньев, Б.А. Химия редких элементов / Б.А. Арсеньев, Л.М. Ковба, С.А. Богдасаров. - М.: Наука, 1983. - 164 С.

47. Шевченко, В.Г. Влияние легирования на кинетику и механизм окисления порошков сплавов на основе алюминия с редко- и щелочноземельными металлами / В.Г. Шевченко. - Новосибирск: Физика горения и взрыва, 2011. - Т. 47. - № 2. - С. 45-53.

48. Пат. № 2509790 РФ. Способ активации порошка алюминия / В.Г. Шевченко, Д.А. Еселевич, А.В. Конюкова, В.Н. Красильников. - Опубл. 20.03.2014. - Бюл. № 8.

49. Григорьев, А.И. Твердые ракетные топлива / А.И. Григоров. -М.: Химия, 1969. - 114 С.

50. Терминологический словарь по ракетным топливам и ВВ // Учебно-методические материалы. -М.: Военная академия РВСН им. Петра Великого, 2000. - 100 С.

51. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь // Под ред. Б.П. Жукова. -П.: Янус-К, 1999. - 596 С.

52. Горение порошкообразных металлов в активных средах / П.Ф. Похил, А.Ф. Беляев, Ю.В. Фролов. -М.: Наука, 1972. - 294 С.

53. Engell, H.J. Electrochem / H.J. Engell, K. Hauffe, B.Z. Ilschner // Ber. Bunsenges. Physic. Chem. - 1954. - Vol. 58. P. 467-478.

54. Cabrera, N. Theory of the oxidation of Metals / N. Cabrera, N.F. Mott // Rept. Progr. Phys. - 1949. - Vol. 12. - P. 163-184.

55. Мотта, Н. Ф. Теория формирования защитной оксидной пленки на металлах / Н.Ф. Мотта. - М.: Металлургия, 1940. - 483 С.

56. Фельнер, Ф.П. Низкотемпературное окисление / Ф.П Фельнер, Н.Ф. Morra. - М.: Металлургия, 1970. - 99 С.

57. Фромхолд, А.Т. Теория окисления металла / А.Т. Фромхолд. Оксфорд: Северная-Голландия, 1976. - 545 С.

58. Вагнер, K.3. Физхимия / К.З. Вагнер. - М.: Металлургия, 1936. - 447 С.

59. Гульбрансен, E.A. Особенности окисления Al / Е.А. Гульбрансен. - М.: Металлургия, 1943. - 301 С.

60. Pilliag, N. The oxidation of metals at high temperatures / N. Pilliag, R. Bedworth // J. inst. Metals. - 1923. - Vol. 29. - P. 529-530.

61. О механизме окисления порошкообразных металлов в процессе их нагревания на воздухе / В.Г. Шевченко, В.И. Кононенко, М.А. Булатов [и др.]. - Новосибирск: Физика горения и взрыва, 1988. - Т. 34. - № 1. - С. 4549.

62. Puri, P. Multi-Scale Modeling of Nano Aluminum Particle Ignition and Combustion / P. Puri, V. Yang // The Pennsylvania State University. - 2008. -20 P.

63. Экспериментальное исследование природы горения металлических порошков / В.М. Файсел, К.А. Папп, Д.П. Хальдебранд, Р.П. Сернка // Исследование ракетных двигателей на твердом топливе. - М.: ИЛ, 1963. -С.175-180.

64. Бржустовский, Т. Парофазные диффузионные пламена при горении магния и алюминия / Т. Бржустовский, Н. Глассмен // Гетерогенное горение. -М.: Мир, 1967. - С. 91-163.

65. Гопиенко, В.Т. Исследование физико-химических свойств дисперсных алюминиевых сплавов / В.Т. Гопиенко, В.Ф. Литвинов, С.Н. Удальцов // Получение, свойства и применение металлических порошков. - К.: ИПМ АН УССР, 1979. - С. 67-73.

66. Несмеянов, А.Н. Давление пара химических элементов / А.Н. Несмеянов. -М.: АН СССР, 1961. - 369 С.

67. Роль интерметаллидов в процессе окисления порошков систем Al-РЗМ / В.Г. Шевченко, И.Н. Латош, И.Г. Григоров [и др.]. - Екатеринбург: Расплавы, 2009. - № 3. - С. 61-68.

68. Поверхностная активность бария и ее влияние на реакционную способность порошка на основе алюминия / В.Г. Шевченко, М.В. Кузнецов, А.В, Конюкова [и др.]. - М.: Физикохимия поверхности и защита материалов, 2013. - Т. 49. - № 6. - С. 1-5.

69. Кипарисов, С.С. Порошковая металлургия / С.С. Кипарисов, Г.А. Либенсон. - М.: Металлургия, 1991. - 432 С.

70. Лагуткин, С.В. Разработка технологии и оборудования для производства металлических порошков центробежно-газодинамическим распылением расплава / С.В. Лагуткин // Дисс. канд. тех. наук. - Новоуральск, 2003. -169 С.

71. Волков, В.Л. Фазы внедрения на основе оксидов Ванадия / В.Л. Волков. -Свердловск: УНЦ АН СССР, 1987. - 180 С.

72. Vanadium Pentoxide Nanostructures: An Effective Control of Morphology and Crystal Structure in Hydrothermal Conditions / W. Avansi, C. Ribeiro, E.R. Leite, V.R. Mastelaro // Crystal Growth & Design. - 2009. - Vol. 9. - P. 36263631.

73. Zhao, I. Intercalation of conducting poly (У-propane sulfonic acid aniline) in V2O5xerogel / I. Zhao, G. Wang, X. Li // I. Appl. Poliener Sci. - 2007. - Vol. 103. - P. 2569-2574.

74. Фетисов, Г.В. Синхротронное излучение. Методы исследования структуры веществ. / Г.В. Фетисов, Л. А. Асланова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 672 С.

75. New station at the 4th beamline of the VEPP-3 storagering / A.I. Ancharov, A. Yu. Manakov, N.A. Mezentsev [et all] // Nucl. Inst. Meth. A. - 2001. - Vol. 470. - № 12. - P. 80-83.

76. Либенсон, Г.А. Основы порошковой металлургии / Г.А. Либенсон. -М.: Металлургия, 1975. - 200 С.

77. Анциферов, В.Н. Порошковая металлургия и напыленные покрытия // В.Н. Анциферов, Г.В. Бобров, Л.К. Дружинин. - М.: Металлургия, 1987. - 792 С.

78. Барка, Д. Порошковая металлургия материалов специального назначения / Барка Д., Вейса В. - М.: Металлургия, 1977. - 376 С.

79. Ничипоренко, О.С. Проектирование цехов и участков по производству распыленных металлических порошков. Получение, свойства и применение металлических порошков / О.С. Ничипоренко, Л.И. Ярусевич, Ю.И. Найда, Э.Г. Митров. - Киев: ИПМ АН СССР, 1976. - 88 С.

80. Силаев, В.А. Получение легированных порошков распылением расплавов азотом. Получение, свойства и применение металлических порошков / В.А. Силаев, Б.Н. Путимцев. - Киев: ИПМ АН СССР, 1976. 144 С.

81. Доронин, Н. А. Кальций / Н.А. Доронин. - М.: Госатомиздат, 1962. - 191 С.

82. Bohdansky, I.Surface Tension and density of liquid earth alkaline Metals Mg, Ca, Sr, Ba - I / I. Bohdansky, H.E. Shins // Inorg. Chem. - 1968. - Vol. 30. - № 9. - P. 2331-2337.

83. Лякишев, П.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: в 3 т: т 1 / П.П. Лякишева. - М.: Машиностроение, 1997. - 992 С.

84. Локшин, Э.П. Барий и его свойства / Э.П. Локшин, Н.Б. Воскобойников. -Апатиты: КНЦ РАН, 1996. - 168 С.

85. Магнитная восприимчивость разбавленных сплавов Al-Ce при высоких температурах / В.А. Быков, В.Б. Упоров, В.Е. Сидоров [и др.]. -Екатеринбург: Расплавы, 2006. - № 6. - С. 19-24.

86. Термодинамические свойства бария в жидких сплавах с алюминием и их прогнозирование для щелочноземельных металлов в других сплавах / А.В. Волкович, И.С. Журавлев, И.С. Трофимов, А.Е. Горбачев. - Екатеринбург: Расплавы, 2008. - № 5. - С. 16-24.

87. Взаимодействие жидких металлов и сплавов с кислородом / Н.В. Белоусова, В.М. Денисов, С.А. Истомина [и др.]. - Екатеринбург: УрО РАН, 2004. - 285 с.

88. Shirley, D.A. High-Resolution X-Ray Photoemission Spectrum of the Valence Bands of Gold / D.A. Shirley // Phys. Rev. B. - 1972. - Vol. 5. - P. 4709-4714.

89. Scofield J.H. Hartree-slater subshell photoionization cross-sections at 1254 and 1487 eV. / J.H. Scofield // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. - 1976. - Vol. 8. - P. 129-137.

90. Накамото, К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений / К. Накамото. - М.: Мир, 1996. - 411 С.

91. Шевченко, В.Г. Роль размерного фактора в процессе окисления порошков сплавов Al-Ce / В.Г. Шевченко, В.И. Кононенко, Н.В. Лукин. // Физикохимия ультрадисперсных систем. Сб. науч. Трудов. Всеросс. конф. ч.1. - Екатеринбург: УрО РАН, 2001. - С. 153-156.

92. Влияние свойств поверхностного слоя оксида на окисление порошков алюминия / В.Г. Шевченко, М.А. Булатов, В.И. Кононенко [и др.]. - М.: Порошковая металлургия, 1988. - № 2. - С. 1-5.

93. Приготовление катализаторов CuO-CeO2, нанесенных на стеклоткань методом поверхностного самораспространяющегося термосинтеза / И.В. Десятых, А.А. Ведячин, Ю.С. Китопевич, П.Г. Цырульников. -Новосибирск: Физика горения и взрыва, 2011. - Т. 47. - № 6. - С. 68-74.

94. Опыт применения синхротронного излучения для исследования детонационных процессов / В.М. Титов, Э.Р. Прудэп, К.А. Тен [и др.]. -Новосибирск: Физика горения и взрыва, 2011. - Т. 47. - № 6. - С. 3-15.

95. Поверхностная сегрегация кальция и ее влияние на кинетику окисления порошков сплавов на основе алюминия / В.Г. Шевченко, М.В. Кузнецов,

Д.А. Еселевич [и др.]. - М.: Физикохимия поверхности и защита материалов, 2012. - Т. 48. - № 6. - С. 540-545.

96. Гребенщиков, И.В. Диаграммы состояния тугоплавких оксидов: Справочник: Вып. 5. Двойные системы. ч. 1 / И.В. Гребенщикова. - Л.: Наука, 1985. - 284 С.

97. Wagner, C. The nature of the disorder phenomenon in the siever bromide / C. Wagner // Z. Phys. Chem. - 1936. - Vol. 34. - 309 P.

98. Jander, W. Anorganische und allgemeine Chemie in Einzeldarstellungen / W. Jander, W.Z. Stumm // Springer. - 1931. - Vol. 199. - P. 165.

99. Tamman, G. Lehrbuch der Metallkunde des Eisens und der Nichteisenmetalle / G. Tamman // Springer-Verlag. - 1929. - 250 P.

100. Pilling, N.B. The oxidation of metals at high temperatures / N.B. Pilling, R.E. Bedworth // J. Inst. Met. - 1923. - Vol. 29. - P. 529-591.

101. Исследование кинетики окисления порошкообразного иттербия при нагреве на воздухе / В.Г. Шевченко, В.И. Кононенко, И.А. Чупова [и др.]. - М.: Металлы, 2003. - № 6. - С. 8-12.

102. Теплофизические свойства неметаллических материалов / Р.Е. Кржижановский, З.Ю. Штерн. - Ленинград: Энергия, 1973. - 334 С.

103. Рабинович, В.А. Краткий химический справочник / В.А. Рабинович, З.Я. Хавин. - М.: Химия, 1977. - 376 С.

104. Хауффе, К. Реакции в твердых телах и на их поверхности. Ч. 1 / К. Хауффе. -М.: Иностр. Лит., 1963. - 415 С.

105. Livage, J. Optical and electrical properties of vanadium oxides synthesized from alkoxides / J. Livage // Coordination Chemistry Reviews. - 1999. - Vol. 190192. - P. 391-403.

106. Electrochemical properties of a new V2O5 xerogel / S. Mege, Y. Levieux, F. Ansart [et all] // J. Appl. Electrochem. - 2000. - Vol. 30. - P. 657-664.

107. Low-temperature synthesis of Cu2V6On from V2O5 gel / X. Cao, J. Xie, H. Zhan, Y. Zhou // J. New Mater. Electrochem. Systems. - 2006. - Vol. 9. - P. 47-50.

108. An investigation of V2O5/polypyrrole composite cathode materials for lithiumion batteries synthesized by sol-gel / X. Ren, C. Shi, P. Zhang [et all] // Materials Science and Engineering B. - 2012. - Vol. 177. - P. 929- 934.

109. Structure of V2Os nH2O xerogel solved by the atomic pair distribution function technique / V. Petkov, P.N. Trikalitis, E.S. Bozin [et all] // J. Am. Chem. Soc. -2002. - Vol. 124. - P. 10157-10162.

110. Bahgat, A.A. Giant extrinsic negative thermal expansion in vanadium pentoxide nanocrystalline films / A.A. Bahgat, A. Al-Hajry, M.M. El-Desoky // Phys. Stat. Sol. - 2006. - Vol. 203. - P. 1999-2006.

111. Livage, J. Hydrothermal Synthesis of Nanostructured Vanadium Oxides / J. Livage // Materials. - 2010. - Vol. 3. - P. 4175-4195.

112. Barbosa, G.N. Thermal annealing effects on vanadium pentoxide xerogel films / G.N. Barbosa, C.F.O. Graeff, H.P. Oliveira // Ecl. Quim., Sâo Paulo. - 2005. -Vol. 30. - № 2. - P. 7-15.

113. Miller, F.A. Infrared spectra and characteristic frequencies of inorganic ions / F.A. Miller, C.H. Wilkins // Anal. Chem. - 1952. - Vol. 24. - P. 1253-1294.

114. Infrared spectra and energy band gap of potassium lithium borate glass dosimetry / H. Aboud, H. Wagiran, I. Hossain, R. Hussin // Intern. J. Phys. Sci. - 2012. - Vol. 7. - P. 922-926.

115. Synthesis and characterization of sodium vanadium oxide gels: the effects of water (n) and sodium (x) content on the electrochemistry of Na(x)V(2)O(5)center dot nH(2)O / C.Y. Lee, A.C. Marshilok, A. Subraman, E.S. Takeuchi // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2011. - Vol. 13. - P. 18047-18054.

116. V2O5/Al2O3 composite photocatalyst preparation, characterization, and the role of Al2O3 / X. Fu, W. Tang, L. Ji, S. Chen // Chem. Eng. J. - 2012. - Vol. 180. -P. 170-177.

117. Ягодников, Д.А. Экспериментальное исследование дисперсности конденсированных продуктов сгорания аэровзвеси частиц алюминия / Д.А. Ягодников, Е.И. Гусаченко. - Новосибирск: Физика горения и взрыва, 2004. - Т. 40. - С. 33-41.

118. Kumar, S. Synthesis of V-Ti-Cr alloys by aluminothermy co-reduction of its oxides / S. Kumar, N. Krishnamurthy // Processing and Application of Ceramics.

- 2011. - Vol. 5. - P. 181-186.

119. Yen, N.H. Reactive metals in explosives / N.H. Yen, L.Y. Wang // Propellants Explos. Pyrotech. - 2012. - Vol. 37. - P. 143-155.

120. Ромоданова, Л.Д. О механизме действия добавки V2O5 на скорость горения составов на основе перхлората аммония и металлических горючих / Л.Д. Ромоданова, П.Ф. Похил, Э.С. Каданер. - Новосибирск: Физика горения и взрыва, 1968. - Т. 3. - С. 330-333.

121. Фазовый состав ванадийсодержащих шлаков парогенераторов / Б.В. Слободин, М.П. Глазырин, А.А. Фотиев [и др.]. - М.: Теплоэнергетика, 1978. - № 3. - С. 40-43.

122. Lang, G. Einfluss von Zusatzelementen auf die Oberflächenspannung von flüssigem Reinstaluminium / G. Lang // Aluminium (BRD). - 1974. - Vol. 50. -№ 11. - P. 731-734.

123. Dabrowska, G. Phase Relations in the Al2O3-V2O5-MoO3 System in the Solid State. The Crystal Structure of AlVO4 / G. Dabrowska, P. Tabero, M.J. Kurzawa // Phase Equilibria and Diffusion. - 2009. - Vol. 30. - № 3. - P. 220-229.

124. Sharipova, N.S. Phase and structure transformations and mechanism of propagation of self-propagating high-temperature synthesis in V2Os-Al mixture / N.S. Sharipova, G.I. Ksandopulo // Combustion, Explosion, and Shock Waves.

- 1997. - Vol. 33. - P. 659-668.

125. Low-temperature synthesis of aluminum borate nanowhiskers on the surface of aluminum powder promoted by ball-milling pretreatment / Z. Yu, N. Zhao, E. Liu [et all] // Powder Technology. - 2011. - Vol. 212. - P. 310-315.

Приложение

АКТ

о внедрении научных результатов работы младшего научного сотрудника Еселевича Данила Александровича

Научно-техническая комиссия в составе доктора техн. наук начальника отдела 028 - Хименко Л.Л., канд. техн. наук начальника лаборатории 17 -Егорычева СМ., канд. техн. наук начальника лаборатории 28-1 - Федотова И.А., начальника ОХЗ - Бабикова А.Н. составила настоящий акт в том, что полученные в работе результаты исследований, а именно по изучению реакционной активности порошков алюминия, легированных железом, танталом, РЗМ и ЩЗМ, используемых в качестве металлических горючих в составах ЭКС, реализованы Заказчиком в рамках ОКР «Скорость-ТТП». Образцы ЭКС, изготовленные с применением легированного алюминия показали положительные результаты.

Председатель комиссии

Начальник отдела 028

Хименко Л.Л.

Члены комиссии:

1. Начальник лаборатории 17

2. Начальник лаборатории 28-1

3. Начальник ОХЗ

Егорычев С.М. Федотов И.А. Бабиков А.Н.