ЛАБОРАТОРИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ПРОЦЕССОВ

Разработаны научные основы для получения порошков методом электрического взрыва проволок (ЭВП). При протекании через проволоку импульсного тока с плотностью до 10⁸ А/см² за единицы микросекунд происходит нагрев металла и его взрывное вскипание. При последующей конденсации и охлаждении формируются частицы размером до единиц нанометров. Выполняемые исследования расширяют спектр получаемых порошков, в том числе наноразмерных, металлов, сплавов, их смесей и соединений с характерным размером частиц от - 20 нм до - 10 мкм. Распределение частиц по размерам близко к нормально-логарифмическому с положительной асимметрией.

Ускоритель УРТ-0,5 с местной биологической защитой (слева). Металлокерамический катод с экраном (справа)

При проведении процессов ЭВП в атмосфере нейтрального газа получены нанопорошки ряда металлов (Аl, Fe, Cu, Ni, W и др.) и сплавов. Для таких порошков характерно наличие как кристаллической, так и аморфной фазы, нарастание дефектности с увеличением перегрева при электровзрыве, высокая активность к спеканию и реакциям с окислителями При реализации процессов электровзрыва проволок в кислородсодержащей атмосфере получены нанопорошки ряда оксидов: Аl₂O₃, Fe₂O₃, TiO₂, ZrO₂, CuO, NiO, MgAl₂O₄ и др.

Порошки слабо агрегированы, имеют форму частиц близкую к сферической, высокую чистоту, высокую химическую активность, пониженную температуру спекания, в их структуре наблюдаются метастабильные фазы и несовершенства кристаллической решетки различных видов. Отработана аттестация нанопорошков на широкой приборной базе по структурно-фазовому состоянию, дисперсному и элементному составу.

Созданы образцы оборудования для получения нанопорошков разных типов. Установки снабжены автоматическим механизмом подачи проволок в зону электровзрыва, синхронизованным с генерированием греющего импульса тока и способны работать в автоматическом режиме. Значительное расширение спектра синтезируемых нанопорошков реализовано благодаря разработке механизма, обеспечивающего одновременную подачу для взрыва нескольких проволок из разных металлов. Созданные установки характеризуются производительностью по порошку в диапазоне 40-200 г/час, в зависимости от типа материала, при энергопотреблении менее 50 кВтч/кг. Процесс получения порошков экологически чист и позволяет производить порошки с варьированием характеристик путем изменения исходных условий.