Раздел 1

КИНЕТИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СПЛАВОВ С

ВОДНЫМ РАСТВОРОМ ЕДКОГО НАТРА

1.1 Химический состав сплавов

В качестве основных водородгенерирующих сплавов приняты (массовая доля, %):

ФС 90 – Fe - 4.0, Si - 92, Al - 3.0, Ca - 1.0;

ФС 90 Ба4 – Fe - 5.9, Si - 88.6, Ва - 4.0, Ca - 1.5;

ФС 75 Ба1 – Fe - 19.3, Si - 78.4, Al - 1.3, Ва - 1.0;

ФС 75 Ба4 – Fe - 18.1, Si - 75.1, Al - 2.0, Ва - 4.8;

ФСА 4 – Fe - 5.8, Si - 90.4, Al - 3.8;

ФСА 15 – Fe - 7, Si - 78, Al - 15;

(гранулированный)

ФСА 30 – Fe - 10.3, Si - 59.9, Al - 29.8;

ФСА 30Мн1 – Fe - 10, Si - 56.83, Al - 31.6, Mn - 1.57;

ФСА 32 – Fe - 5.5, Si - 62.3, Al - 32.2;

А-98КаМг – Al - 98.4, Ca - 0.8, Mg - 0.8;

АВ 86 – Si - 5.0, Al - 84, Cu - 4.0, Sn - 0.2, Mg - 3.0, Zn - 3.5, Pb - 0.3;

Эталон для сравнения – фса 25 - Fe - 10, Si - 65, Al - 25 .

1.2 Технология получения и физические свойства

кристаллических сплавов

Сплавы ферросиликоалюминия ФСА 4, ФСА 15, ФСА 25, ФСА 30, ФСА 30 Мн1, ФСА 32 получены в научно-исследовательском институте металлургии (НИИМ, г.Челябинск) путем сплавления алюминия, кремния и железа. Сплавы поставлены в виде порошка. Необходимую для опытов фракцию ФСА отбирали просеиванием.

Ферросилиций ФС 75 Ба1, ФС 75 Ба4, ФС 90 и ФС 90 Ба4 поставлены Челябинским электрометаллургическим комбинатом, (ЧЭМК).

Сплав на основе алюминия А-98КаМг получен из Всероссийского алюминиево-магниевого института (ВАМИ, г. С. – Петербург). Порошки изготовлены путем распыла в потоке азота.

Алюминиевый сплав АВ 86 (алюминий вторичный) поставлен Уральским институтом металлургии (Уро АН СССР, г. Свердловск).

Физические свойства порошковых тел характеризуют следующие величины: дисперсный состав, удельная поверхность, удельная плотность, насыпная плотность, пористость и морфология поверхности частиц.

Величина удельной поверхности является одним из главных диагностических показателей, характеризующих дисперсность и активность металлических порошков.

Для измерения удельной поверхности применяют следующие методы: газопроницаемости и адсорбции, основанные на физико-технических эффектах взаимодействия дисперсных тел с жидкостями (теплота адсорбции и смачивания, сорбции красителей и т.д.), радиохимические, рентгеновские, электронно-микроскопические.

Значения величин удельной поверхности порошков алюминиевых сплавов предоставлены организациями – поставщиками.

В данной работе величину удельной поверхности порошков сплавов определяли методом воздухопроницаемости, на приборах ПСХ-2 и Т-3. Калибровка приборов выполнена на ряде порошков с величинами удельной поверхности 87-1360 м²/кг.

Порошки выбирали исходя из ситового анализа, проведенного в соответствии с ГОСТ 18318-73. Данные проверки приборов позволяют сделать вывод, что погрешности приборов во всем диапазоне измерений стабильны и не выходят за величину ± 5 %.

Известно, что способ газопроницаемости дает надежные сведения о поверхности порошков при диаметре зерен менее 0,2 мм. Эти данные использованы для экстраполяции экспериментальной кривой, отражающей зависимость удельной поверхности от диаметра частиц, на область более грубых фракций порошков сплавов. Полученные значения сравнивались с расчетными данными. Методика расчета поверхности приведена в работе .

Определенные величины удельной поверхности порошка частиц сферической формы оказались ниже экспериментально найденных на 10 - 12 %. Для частиц осколочных форм погрешность достигает 25 %. Отклонения между расчетными и опытными данными учитывали введением корректирующего коэффициента. Принятую методику определения поверхности порошка проверяли на основе опытных данных работ .

Для контроля результатов применен прибор ”Сорбтометр”. Динамический метод адсорбционных измерений, положенный в основе действия прибора, заключается в использовании низкотемпературной адсорбции азота (или криптона) из смеси его с газоносителем – гелием (или водородом) с последующим определением количества адсорбированного газа по теплопроводности.

Насыпная плотность порошков, т.е. масса 1∙10^–6 м³ свободно насыпанного порошка, должна учитываться в расчетах рабочих и транспортных емкостей, технологического оборудования и т.д. В данном исследовании за основу взят ГОСТ 19440-94 ”Порошки металлические. Определение насыпной плотности”. Емкость для измерения установлена объему 25∙10^–6 м³. Предусмотрены условия, обеспечивающие минимальную погрешность измерений: изготовление измерительной емкости из немагнитного материала, полировка внутренних поверхностей.

Сравнение насыпной плотности с удельной позволяет определить степень заполнения объема.

Удельная плотность определена пикнометрическим методом по ГОСТ 2211-65. Измеренные значения сравнивались с величинами, найденными по химическому составу расчетным путем. Таким образом, при исследовании порошков сочетались опытные и расчетные методы.

Результаты измерений параметров порошков кристаллических сплавов представлены в таблицах 1.1, 1.2.

Таблица 1.1