Тепловые эффекты окисления нанопорошков металлов, облученных ускоренными электронами

Е.Е. Дильмухамбетов; Т.И. Есполов; М.У. Оспанова; А.П. Ильин

doi:10.18321/

Авторы

Е.Е. Дильмухамбетов Казахский Национальный Аграрный Университет, пр. Абая 8, 050010, Алматы, Казахстан
Т.И. Есполов Казахский Национальный Аграрный Университет, пр. Абая 8, 050010, Алматы, Казахстан
М.У. Оспанова Казахский Национальный Аграрный Университет, пр. Абая 8, 050010, Алматы, Казахстан
А.П. Ильин Научно исследовательский Томский политехнический университет, пр. Ленина 30, 634050, Томск, Россия

DOI:

https://doi.org/10.18321/

Ключевые слова:

нанопорошки, электронное облучение, тепло-вой эффект, кристаллические структуры, энергетически конденсированные системы

Аннотация

Нанопорошки железа, никеля, молибдена и меди, полученные электрическим взрывом проводника, облучали потоком электронов на линейном ускорители дозами 1, 5 и 10 Мрад. Для определения влияния электронного излучения на нанопорошки металлов использовали дифференциально-термический и рентгенофазовый анализы. По данным дифференциального термического анализа были определены четыре параметра активности нанопорошков: начальная температура окисления, полнота окисления, максимальная скорость окисления и тепловой эффект окисления. Установлено, что в результате облучения произошло увеличение тепловых эффектов горения – в 1,5-2,5 раза. Показано, что эффект значительного возрастания теплоты горения нанопорошков, вызван увеличением внутренней запасенной энергии в результате ионизирующего воздействия электронов. Предложена электростатическая модель поверхностных заряженных структур наночастиц, образующихся в результате ионизирующего воздействия электронов, аналогом которой служит сферический конденсатор. Данная модель позволила оценить возрастание поверхностной энергии нано-порошков в виде работы по зарядке сферического наноконденсатора, которая составила 110^-1 100 кДж/моль. Результаты рентгенофазового анализа, показали, что параметры кристаллической решетки у исходных и облученных нанопорошков металлов больше, чем у стандартных образцов массивных металлов. Облучение нанопорошков ускоренными электронами, способствуют стабилизации межплоскостных расстояний кристаллических решеток, приблизив их к стандарту массивного металла.

Библиографические ссылки

(1). Gromov A.A., Förter-Barth U., Teipel U. Aluminum nanopowders produced by electrical explosion of wires and passivated by non-inert coatings: characterisation and reactivity with air and water // Powder Technology. – 2006. – № 164. – С. 111–115.

(2). Teipel U. Energetic Materials. – Weinheim: Wiley, 2004. – 643 p.

(3). Ягодников Д.А. Воспламенение и горение порошкообразных металлов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 432 с.

(4). Ильин А.П. Об активности порошков алюминия // Физика горения и взрыва. – 2001. – Т. 37, № 4. – С. 58.

(5). Wu Y., Hao S., Yang Y., Wang M., Deng J. Electrical explosion of wires applying in nanometer materials preparation // Journal of Pulsed Power Applications. – 2010. – P. 505–507.

(6). Лернер М.И., Сваровская Н.В., Псахье С.Г., Бакина О.В. Технология получения, характеристики и некоторые области применения электровзрывных нанопорошков металлов // Российские нанотехнологии. – 2009. – Т. 4, № 11–12. – С. 56–68.

(7). Назаренко О.Б. Электровзрывные нанопорошки: получение, свойства, применение. – Томск: Изд-во ТГУ, 2005. – 148 с.

(8). Ильин А.П., Коршунов А.В., Толбанова Л.О. Структура, свойства и проблемы аттестации нанопорошков металлов // Известия Томского политехнического университета. – 2009. – Т. 314, № 3. – С. 35–40.

(9). Rutherford A.M., Duffy D.M. The effect of electron–ion interactions on radiation damage simulations // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2007. – Vol. 19. – P. 1–9.

(10). Was G.S. Fundamentals of Radiation Materials Science. – Berlin: Springer, 2007. – 827 p. – ISBN 978-3-540-49471-3.

(11). Sickafus K.E., Kotomin E.A., Uberuaga B.P. Radiation Effects in Solids. – NATO Science Series, 2007. – 235 p.

(12). Rong M.Zh., Zhang M.Q., Wang H.B., Zeng H.M. Surface modification of magnetic metal nanoparticles through irradiation graft polymerization // Applied Surface Science. – 2002. – № 200. – P. 76–93.

(13). James F.H., Daniel N.S. Patent application title: Methods of enhancing radiation effects with metal nanoparticles. – NanoProbes, Inc. – Patent application number: 20090186060.

(14). Gromov A.A., Richardson H.H. Generating heat with metal nanoparticles // Nano Today. – 2007. – Vol. 2, № 1. – P. 30–38.

(15). Kurt E.S., Eugene A.K., Blas P.U. Radiation Effects in Solids. – NATO Science Series, 2007. – 235 p.

(16). Трайбус М. Термостатика и термодинамика. – М.: Энергия, 1970. – 501 с.