ИЗУЧЕНИЕ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОСА В

ПРОЦЕССАХ СВС ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ ТИПА TIAL_N, NIAL_N

Процессы СВС интерметаллидов типа TiAl _n в образце из активированной смеси порошков носят волновой характер и характеризуются существенно большими скоростями, чем скорости, регистрируемые на фольговых компактах [1,3]. Наличие жидкой фазы легкоплавкого компонента во фронте реакции зарегистрировано экспериментально, что позволило поставить задачу о выяснении влияния конвективного тепло- и массопереноса жидкой фазой реагирующих материалов на процессы синтеза интерметаллидов указанного типа. Считая смесь реагирующих порошковых материалов стехиометрической для реакции образования TiAl ₃ и статистически однородной по составу, можно построить модельную структуру смеси, представленную на рисунке. Физические процессы, сопровождающие реакцию СВС можно изложить следующим образом: при подходе высокотемпературного фронта волны реакции к зоне концентрации легкоплавкой компоненты, последняя переходит в жидкое состояние и под действием сил температурного расширения, капиллярных сил перемещается в пористую смесь перед реагирующими материалами. Если структура концентрационной неоднородности реагирующей смеси регулярна, как это представлено на рисунке, то процесс инициализации реакции СВС интерметаллидов можно рассматривать относительно отдельного очага с центром, помещенным в середину зоны концентрации легкоплавкой фазы. В первом приближении математическая задача инициализации реакции может считаться одномерной с системой координат, помещенной в центр очага. Краевая задача представляется уравнениями теплопереноса и химической кинетики с начальными, граничными условиями и критериальными соотношениями. Считается, что температурный режим перед фронтом реакции определяется температурными профилями твердофазного каркаса и жидкой фазы. Учитываются объемный теплообмен между жидкой фазой и каркасом, источники тепла химической и механической природы, теплопотери на фазовые превращения. В качестве критериев возможности протекания реакции использовано условие превышения эффективной пористости реагирующей смеси некоторого критического значения.