Исследование и разработка технологии получения высокопористых ячеистых материалов на основе никеля и железа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.06, кандидат технических наук Дубынина, Любовь Вячеславовна

• Дубынина, Любовь Вячеславовна
• кандидат технических наук
• 0

Оглавление диссертации кандидат технических наук Дубынина, Любовь Вячеславовна

ВВЕДЕНИЕ

1. Аналитический обзор литературы

1.1. Высокопористые проницаемые материалы

1.1.1. Структура ВПЯМ

1.1.2. Свойства ВПЯМ

1.2. Способы получения высокопористых ячеистых материалов

1.2.1. Получение ВПЯМ с помощью ячеистых материалов носителей

1.2.2. Получение ВПЯМ по традиционной технологии порошковой металлургии с помощью удаляемых порообразователей

2. Методики проведения экспериментов

2.1. Получение порошка железа

2.2. Подготовка солевого компонента

2.3. Определение свойств исходных материалов

2.4. Определение удельной поверхности

2.5. Смешивание '

2.6. Прессование

3. Исходные материалы, разработка технологии смешивания компонентов и прессования

3.1. Исходные материалы

3.2. Смешивание металлических порошков с порообразователями

3.3. Прессование смесей металлических порошков с порообразователями

4. Исследование термо-кинетических параметров спекания прессовок

4.1. Механизмы и движущие силы массопереноса при спекании

4.2. Теплофизические свойства прессовок при нагреве

4.3. Линейное расширение прессовок при нагреве

4.4. Разработка режима спекания ВПЯМ при использовании в качестве порообразователей карбоната и гидрокарбоната натрия

5. Исследование свойств ВПЯМ

5.1. Определение удельного электрического сопротивления

5.2. Определение размера пор

5.3. Исследование прочности

5.4. Определение проницаемости 116 Основные выводы 120 Список литературы 122 Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка технологии получения высокопористых ячеистых материалов на основе никеля и железа»

В последние десятилетия бурное развитие получили высокопористые ячеистые материалы (ВПЯМ), которые используют в самых разнообразных целях: фильтрации газов, жидкостей и расплавов металлов; демпфирование механических нагрузок, особенно импульсных, в автомобилях, кораблях, различного вида оборудовании; каркасах электродов, наполненных активной массой; катализаторах в различных физико-химических процессах; поглощении и экранировании электромагнитных волн, огня, звука, а также шума; изготовлении различных легких и сверхлегких конструкционных элементов, которые могут быть термо- и теплостойкими.

Разработка химических источников тока (ХИТ) со стабильными и высокими удельными характеристиками является одним из важнейших направлений, обеспечивающих развитие объектов военного и гражданского назначения с автономным электропитанием. В последние годы значительно повысились требования к энергоемкости, сохраняемости, надежности, сроку службы и диапазону рабочих температур ХИТ. Каркасы электродов для ХИТ из ВПЯМ могут содержать активную массу до 95% объемных, обеспечивая удельную емкость до 500 А/м

Специфичные свойства ВПЯМ и их функциональные возможности в значительной мере определяются особенностями структурной организации таких материалов. Комплексное сочетание разнообразных требований к заготовкам для изготовления электродов аккумуляторов; повышенная ячеистая пористость, обеспечивающая размещение в электроде большого количества активной массы; прочность и коррозионная стойкость электродов, остающиеся стабильными при повышенных температурах, давлениях и воздействии коррозионных сред; высокая электропроводность материала электродов возможна только при осуществлении современных технологий изготовления электродов.

Необходимость применения в существующих технологиях ВПЯМ полимерных основ-каркасов создает проблемы технологического плана, среди которых можно выделить необходимость специальной обработки полимеров щелочными растворами для облегчения их удаления при нагреве, что существенно осложняет крупнотоннажное производство.

Применение классической технологии порошковой металлургии при получении ВПЯМ позволяет существенно удешевить производственный процесс при сохранении и улучшении их свойств.

Заключение диссертации по теме «Порошковая металлургия и композиционные материалы», Дубынина, Любовь Вячеславовна

Выводы по главе 5.

1. ВГ1ЯМ, полученные по предлагаемым технологиям смешивания исходных компонентов и спекания прессовок, имеют по сравнению с известными более совершенную структурную организацию, более прочные металлические связи между контактирующими частицами металлического порошка, пониженную дефектность металлической фазы и отличаются повышенными электропроводностью и проницаемостью.

2. Диаграммы деформирования ВПЯМ при испытании их на квазистатический изгиб и фрактографические исследования позволяет судить о закономерностях деформирования и начальном этапе разрушения разработанных материалов.

3. Условный модуль упругости ВПЯМ определен на ультразвуковом измерителе при пропускании через образец импульсов ультразвука с учетом реального пути, пройденного этими импульсами; отношение определенного таким образом модуля упругости к модулю упругости соответствующего компактного материала характеризует совершенство сформированных межатомных связей в межчастичных зонах.

4. Показано, что характеристики прочности получаемых ВПЯМ существенно зависят от качества смешивания исходных компонентов и условий спекания прессовок. Использование при смешивании исходных компонентов добавок олеиновой кислоты и полиэтиленгликоля, а также осуществление предложенного двухэтапного спекания при температурах выше и ниже температуры плавления порообразователя позволяет повысить характеристики прочности разработанных ВПЯМ в (1,2-1,8) раза по сравнению с образцами, полученными по другим известным технологиям.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Дубынина, Любовь Вячеславовна, 0 год

1. Pilot С. The Wordwide Rechargeable Battery Market & its Main Application 2000 2005 // Proceedingschina International Battery Fair. 2001 p. 17-24

2. Якименко JI.M. Электродные материалы. М.:Энергия.1974,- c.267

3. Van Beek J.R., Donkersloot, Willems J.J.-G//J. Power Souces. 2000, p. 174

4. Sakai Т., Muta и др. // Proc. Sump Hydrogen Storage Materials, Batteries and Electroclimistry. 1992 ,- v.2 ,-p.5-9

5. Otto A., Guther V. Development of fast kinetics metal hydride alloys and battery electrodes for high power applications // J. Alloys and Compounds. 1999 ,-1293 ,-p.734 736

6. Iwacura C., Matsuoka M., Asaik, Kohno T.//J. Power Sources 1992 ,-v38 ,-p.335

7. Chen W., Tang Z., Guo H. et. al Effects of surface treatment on performance of metal hydride electrodes and Ni -MH batteries // J. Power Sources 1992 ,-v74 ,-p.34 39

8. Березин М.Ю., Позин Ю.М. и др. Химические источники тока. Сб. научных трудов НХАИ. СПб: Энергоатомиздат. 1993 ,- с.44 -51.

9. Ikoma М., Komari К. et. al. Efffect of alkali-treatment of hydrogen storage alloy on the degradation of Ni -MH batteries // J. Alloys and Compounds. 1999 ,-v284 ,-p.92 98

10. CEI/IEC 6/951 -2. Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes. Portable sealed rechargeable single cells. Part2: Nickel-metal hydride. 2001, -p.23-28

11. Химические источники тока: Справочник./Под редакцией Коровина Н.В. и Скерыдина А.Н. М.:Издательство МЭИ,-2003. с.740

12. Патент Р.Ф. №2042236. Способ изготовления высокоактивного водородного электрода химического источника тока. Опубликован в Бюллетене изобретений 20.08.95

13. А.С. № 577095 (СССР, авторы Анциферов В.Н., Белых Ю.А., Храмцов В.Д., Чепкин В.М.) Опубликовано в Б.И., 1997,- №39,- с.32.

14. Анциферов В.Н., Пещеренко С.Н. Пористые вещества как класс материалов. // Перспективные материалы. 2000,- №5,- с.5 8.

15. Либенсон Г.А., Лопатин В.Ю., Комарницкий Г.В. //Тез. докл. Международная конференция Новейшие процессы и материалы в порошковой металлургии. (Киев, 15-22 июля 1997 г.)Киев: 1997, -с.387.

16. Беклемышев A.M. Структурные и гидравлические свойства высокопористых ячеистых материалов на металлической основе. Изд-во Пермского государственного технического университета. Пермь. 1997,-с.237

17. Малинин А.Г., Харченко В.В. Экспериментальное изучение энергопо-глощающих свойств высокопористых ячеистых материалов. Сборник. Новые порошковые материалы и технологии. Барнаул: Алтайский госуниверситет. 1993, -с.123 -126

18. Пористые проницаемые материалы. Справочник под. ред. Белова С.В. М.: Металлургия. 1987, с.335

19. Шибряев Е.Ф. Пористые проницаемые материалы. М.: Металлургия. 1982, с.169

20. Патент Р.Ф. №2086294. Опубликован в Бюллетене изобретений, 1997,-№22.

21. Кипарисов С.С., Падалко О.В. Порошковая металлургия. М.: Металлургия. 1991 ,- с.432

22. The damping properties of C60,70-copper composite//Nanstut/Mate. 1993,-v.2,-№3,-p.3.

23. Davies G.J., Shu Zhen. Metallic foams: their production, properties and applications//J. of Material science. 1983,-v.l 8,-p.l 899 1911.

24. Дорфеев Ю.Г., Дорфеев В. Ю. и др. Теория получения металлических порошков и их формования. Новочеркасск: Технический университет. 1999,- с. 14425,26.