Техника - молодёжи 2003-01, страница 14

И 3

ИСТОРИИ

ИЗОБРЕТЕНИИ

ЧТО ТАКОЕ СВС? Еще со школы нам известно, что горение — экзотермическая (с выделением энергии) химическая реакция окисления горючих веществ. В качестве окислителя обычно выступает кислорюд (но могут быть, например, хлор и фтор), а в качестве горючего — в первую очередь, вещества, содержащие водорюд и углерод. Мы привыкли, что горение сопрювож-дается выделением тепла и света в

Игорь ЛЕБЕДЕВ, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (ИСМАН), Александр СТОЛИН,

доктор физико-математических наук,

заведующий лабораторией ИСМАН

с задержкой поджигания 0,2 — 1,2 с и температурюй 900 — 1300"С.

Для СВС-процесса необходимо соблюдение двух основных условий: смесь исходных реагентов должна обладать большой теплотворной способностью, а прюдукты горения должны быть достаточно тугоплавкими, чтобы при высоких температурах твердого пламени они оставались в твердом состоянии. В дальнейшем

ТВЕВДОЕ

виде факела пламени. При этом прю- нашими учеными прюцесс назвали са-

исходит дробление горючего и переход его в газовую фазу в виде капель и частиц, поэтому такой прюцесс принято называть газовым горением.

Диапазон практического использования огня весьма ширюк: от бытовых целей для приготовления пищи до грандиозных применений в науке и технике, например, в двигательных устрюйствах.

В 1967 г. трое наших ученых: А.Г. Мержанов, И.П. Боровинская и

мораспрххлраняющимся высокотемпературным синтезом (сокращенно СВС, на английском языке, соответственно, SHS — от Self-propagating High-Temperature Synthesis).

Открытие СВС коренным образом расширило ранее существовавшие представления о горении. Сложилась новая теория этих процессов, названная структурной макрокинетикой. Открылись и новые практические применения горения для синте-

стали изучать и так называемое «жидкое пламя» — процесс горения, продукты которого при температуре горения находятся в жидком состоянии, а при комнатной температуре — в твердом.

Приведем типичные характеристики СВС-процесса: скорость распрю-странения фронта пламени — 0,1 — 20 см/с; максимальная температура горения — 2300 — 3800К; скорюсть нагрева вещества в волне — 10³ — 10⁶ град./с.

В.М. Шкиро — обнаружили особый тип горения твердых веществ. Он был назван ТВЕРДЫМ ПЛАМЕНЕМ, так как исходные реагенты и конечные прюдукты реакции, даже при очень высокой температуре этого прюцесса, находились в твердом состоянии. В результате такого горения получено огромное количество (более тысячи) ценных веществ и материалов, которые имеют разные применения практически во всех отраслях промышленности. Если используются чистые (без примесей) исходные реагенты, газовыделение при горении практически не наблюдается, и с этой точки зрения можно говорить о возможности безгазового горения. Открытый

за новых материалов. В машиностроении это абразивы, твердые сплавы и инструментальные материалы, в металлургии — огнеупорные составы и ферросплавы, в электротехнике и электронике — высокотеплопроводные керамические материалы, клеи — герметики и нагревательные элементы, в медицине — новый класс имплантантов на основе сплавов, прю-являющих так называемый эффект памяти формы.

Процесс инициируется воздействием на поверхность спрессованной смеси исходных реагентов короткого теплового импульса (например, путем прикосновения электроспирали) с мощностью 10 — 20 кал/см^?с

Этапы процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Открытие твердого пламени вызвало не только большой интерес в научных кругах, но и привело к становлению самостоятельной области науки и техники. Преимущества СВС при создании ценных материалов, основанных на использовании нового типа горения по сравнению с традиционными печными технологиями очевидны: сам процесс синтеза прюисходит за доли секунд (вместо часов), при этом технология существенно упрющается, и отпадает необходимость в сложном и дорогом оборудовании.

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 1 2003