Способ модифицирования микро- и нанопорошков алюминия

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к обработке металлических порошков для улучшения их термохимических свойств. Может быть использовано для повышения реакционной способности порошков алюминия при горении, спекании, в технологиях порошковой металлургии, 3D печати, а также для активирования процессов синтеза интерметаллидов, процессов горения твердых топлив и пиротехнических составов, взаимодействия с водой и получения водорода. Способ модифицирования микро- и нанопорошков алюминия включает облучение образца порошка высокоэнергетичным излучением, которое обеспечивает накопление положительного заряда внутренней части частицы алюминия. В качестве высокоэнергетического излучения используют СВЧ-излучение, которым облучают образцы в воздушной атмосфере импульсами длительностью 25 нс, частотой излучения 2,8 ГГц и плотностью мощности 8 кВт/см2, частотой следования 25 Гц в течение не менее 10 минут. Технический результатом является повышение запасенной энергии в порошках. 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к специальной обработке металлических порошков для улучшения их термохимических свойств, и может быть использовано для повышения реакционной способности порошков алюминия при горении, спекании, в технологиях порошковой металлургии, 3D печати, а также для активирования процессов синтеза интерметаллидов, процессов горения твердых топлив и пиротехнических составов, взаимодействия с водой и получения водорода.

Известен способ повышения запасенной энергии в нанопорошках металлов [RU 2461445 С1, МПК B22F 1/00 (2006.01), B82B 3/00 (2006.01), опубл. 20.09.2012], заключающийся в облучении нанопорошков металлов в вакууме потоком ускоренных электронов с энергией не более 6 МэВ, причем толщина образца нанопорошка превышает длину пробега электронов в нанопорошке. Запасенная энергия в результате облучения повышается в 2-2,5 раз.

Недостатками такого способа являются высокие энергозатраты на генерацию потока ускоренных электронов, а также то, что при облучении образцов нанопорошков металлов с толщиной слоя более длины пробега электронов в образце не весь нанопорошок подвергается облучению, вследствие чего не весь нанопорошок запасает энергию. Кроме того, недостатком является использование оборудования, работающего при высоких напряжениях и использующего вакуум, что делает процесс низкоэффективным, а оборудование опасным для персонала в процессе эксплуатации.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения нанопорошков металлов с повышенной запасенной энергией [RU 2535109 С2, МПК B22F 1/00 (2006.01), B82Y 40/00 (2006.01), опубл. 10.12.2014], заключающийся в том, что образец нанопорошка металла облучают потоком ускоренных электронов с энергией не более 6 МэВ в вакууме с обеспечением положительного заряда внутренней части частицы металла при облучении образца нанопорошка металла, толщина которого не превышает длину пробега электронов. Способ обеспечивает повышение запасенной энергии на 10-15%.

Недостатками этого способа являются высокие энергозатраты на генерацию электронного потока, низкое пороговое значение энергии электронов (менее 6 МэВ), выше которого возможно протекание ядерных реакций и наработка радиоактивных изотопов и, как следствие, низкая производительность.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении предложенного изобретения, заключается в создании способа модифицирования микро- и нанопорошков алюминия, позволяющего повысить запасенную энергию в этих порошках.

Предложенный способ модифицирования микро- и нанопорошков алюминия, так же как в прототипе, включает облучение образца порошка высокоэнергетичным излучением, обеспечивая накопление положительного заряда внутренней части частицы алюминия.

Согласно изобретению в качестве высокоэнергетического излучения используют СВЧ-излучение, которым облучают образцы в воздушной атмосфере импульсами длительностью 25 нс, частотой излучения 2,8 ГГц и плотностью мощности 8 кВт/см2, частотой следования 25 Гц в течение не менее 10 минут.

Предложенный способ обеспечивает повышение запасенной энергии на 40-150%.

В таблице 1 представлены результаты термического анализа облученных порошков алюминия.

На фиг. 1 показана термограмма порошка алюминия АСД-6М, не подвергнутого модификации.

На фиг. 2 представлена термограмма модифицированного порошка алюминия АСД-6М.

Использовали образцы порошка алюминия различной дисперсности: нанопорошок алюминия марки Alex, промышленные порошки марок АСД-6М, АСД-8, АСД-10. Каждый порошок навеской по 1 г помещали в кварцевые пробирки объемом 3 см3 и диаметром 10 мм2 с диэлектрической проницаемостью 3,8 и располагали в волноводе генератора СВЧ-излучения на основе магнетрона МИ456. Облучение образцов проводили в воздушной атмосфере излучением с частотой 2,8 ГГц при постоянной плотности мощности не менее 8 кВт/см2 импульсами длительностью 25 не с частотой следования 25 Гц в течение 10 минут.

После облучения образцы порошков алюминия подвергали дифференциальному термическому анализу, используя термоанализатор SDT Q 600. Точность измерения температуры составляла 0,001°C, калориметрическая точность ±2%, масса навески ~5 мг, скорость нагрева 10°C/с, атмосфера - воздух.

Величину запасенной энергии в порошке алюминия после модифицирования СВЧ-излучением определяли как разность удельных тепловых эффектов окисления проб исходного и облученного порошков алюминия в воздухе при нагревании до 1250°C в ячейке термоанализатора. В качестве начала отсчета принимали удельный тепловой эффект окисления немодифицированного порошка. После воздействия СВЧ-излучения произошло модифицирование порошков алюминия, что подтверждается увеличением удельного теплового эффекта окисления на величину запасенной энергии. Удельный тепловой эффект окисления рассчитывался термоанализатором автоматически. На фиг. 1 и фиг. 2 представлены термограммы порошка алюминия АСД-6М до (фиг. 1) и после (фиг. 2) модифицирования СВЧ-излучением. Удельный тепловой эффект окисления определяли как сумму двух экзоэффектов при окислении. На фиг. 1 он равен сумме 572,8 Дж/г и 4858 Дж/г (~5431 Дж/г), на фиг. 2 соответствующая сумма равна 13662 Дж/г. Разность величин удельных тепловых эффектов модифицированного СВЧ-излучением порошка (13662 Дж/г) и не модифицированного порошка (5431 Дж/г) является величиной запасенной энергии (8231 Дж/г). Аналогичным образом рассчитывали величины запасенной энергии для нанопорошка алюминия и микронных порошков АСД-8, АСД-10.

Результаты термического анализа облученных порошков алюминия приведены в таблице 1. Увеличение удельного теплового эффекта происходило при действии СВЧ-излучения на микронные порошки всех марок. Максимальное увеличение удельного теплового эффекта (в 2,5 раза - на 150%) произошло для микронного порошка АСД-6М. Повышение удельного теплового эффекта для порошка АСД-8 - в 1,9 раз (на 90%), для АСД-10 - в 1,4 раза (на 40%). Для нанопорошка алюминия увеличение удельного теплового эффекта произошло в 1,6 раза - на 60%.

Способ модифицирования микро- и нанопорошков алюминия, включающий облучение образца порошка высокоэнергетическим излучением с обеспечением накопления положительного заряда внутренней части частицы алюминия, отличающийся тем, что в качестве высокоэнергетического излучения используют СВЧ-излучение, а облучение проводят в воздушной атмосфере импульсами длительностью 25 нс, частотой излучения 2,8 ГГц и плотностью мощности 8 кВт/см2, с частотой следования 25 Гц в течение не менее 10 минут.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области лазерной медицины и, конкретно, к восстановительной хирургии. Описан биосовместимый наноматериал для лазерного восстановления целостности рассеченных биологических тканей, содержащий водную дисперсионную основу белка альбумина, углеродные нанотрубки и медицинский краситель - индоцианин, отличающийся тем, что в качестве углеродных нанотрубок используют многослойные углеродные нанотрубки и дополнительно содержит бычий белок коллагена при следующем соотношении компонентов, мас.%: альбумин от 15 до 20, многослойные углеродные нанотрубки от 0,02 до 0,2, медицинский краситель - индоцианин от 0,005 до 0,01, бычий белок коллагена в концентрации от 0,3 до 3, дистиллированная вода - остальное.
Изобретение относится к неорганической химии и фармацевтике и представляет собой коллоидный раствор, обладающий противовирусной и противомикробной активностью, включающий наночастицы металлического серебра и ионы серебра, согласно изобретению раствор содержит смесь раствора сульфоаддукта наночастиц углерода в дистиллированной воде с концентрацией от 0,5 мг/л до 200 мг/л с раствором коллоидного серебра в деионизированной воде с концентрацией от 50 мкг/л до 5000,0 мкг/л, причем раствор сульфоаддукта наночастиц углерода составляет 2 об.% от коллоидного раствора серебра.

Изобретение относится к химической промышленности и нанотехнологии. Кристаллический графит обрабатывают раствором персульфата аммония в серной кислоте, не содержащей свободной воды.

Изобретение относится к технологии формирования упорядоченных структур на поверхности твердого тела и может быть использовано для получения нитевидных кристаллов из различных материалов, пригодных для термического испарения.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для генерирования аэрозолей с целью неинвазивной доставки лекарственных веществ, в частности при ингаляционных процедурах, с контролируемым зарядовым состоянием наноаэрозольных частиц.
Изобретение относится к области неорганической химии и касается способа получения модифицированных кристаллов магнетита Fe3O4, содержащих на поверхности флуоресцентный краситель, что дает возможность визуализировать и отслеживать их поведение как в живой клетке, так и в живом организме in vivo.

Изобретение относится к области полупроводниковых тонкопленочных технологий и может быть использовано в микро- и наноэлектронике, фотонике и СВЧ-электронике. Способ селективного осаждения поликристаллического алмазного покрытия на кремниевое основание включает смешивание позитивного фоторезиста с частицами алмаза и нанесение полученной смеси на поверхность кремниевого основания в виде пленки с последующим ультрафиолетовым воздействием, травление неполимеризованного фоторезиста с частицами алмаза и селективное осаждение поликристаллического алмазного покрытия методом газофазного осаждения.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке сплавов титан-ниобий-тантал-цирконий с эффектом памяти формы и может быть использовано в металлургии, машиностроении и медицине, в частности при изготовлении медицинских устройств типа «стент», «Кафа-фильтр» и прочих.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа регистрации электромагнитного излучения в ИК, СВЧ и терагерцовом диапазонах длин волн. Способ включает в себя направление электромагнитного излучения на чувствительный элемент приемника излучения, преобразование его в тепловую или другой вид энергии и ее регистрацию.

Способ получения наноразмерного катализатора на основе смешанного оксида железа Fe3O4 для интенсификации добычи тяжелого углеводородного сырья, который ведут при комнатной температуре и атмосферном давлении посредством смешения двух предварительно приготовленных водных растворов.

Изобретение относится к области лазерной медицины и, конкретно, к восстановительной хирургии. Описан биосовместимый наноматериал для лазерного восстановления целостности рассеченных биологических тканей, содержащий водную дисперсионную основу белка альбумина, углеродные нанотрубки и медицинский краситель - индоцианин, отличающийся тем, что в качестве углеродных нанотрубок используют многослойные углеродные нанотрубки и дополнительно содержит бычий белок коллагена при следующем соотношении компонентов, мас.%: альбумин от 15 до 20, многослойные углеродные нанотрубки от 0,02 до 0,2, медицинский краситель - индоцианин от 0,005 до 0,01, бычий белок коллагена в концентрации от 0,3 до 3, дистиллированная вода - остальное.

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и может быть использовано для терапии рака молочной железы в виде препарата для внутривенного введения без какого-либо внешнего воздействия (нагревания, действия магнитного поля и т.д.).

Изобретение относится к областям судебной экспертизы и наноструктур, а именно, к выявлению невидимых либо слабовидимых следов пальцев рук, оставленных на различных следовоспринимающих поверхностях на основе ультрадисперсного наноматериала, при проведении идентификации личности человека.

Использование: для управления созданием нанокристаллических структур на основе распознавания их оптических спектров. Сущность изобретения заключается в том, что способ управления созданием нанокристаллических структур на основе распознавания их оптических спектров заключается в регистрации оптического спектра, генерируемого создаваемой нанокристаллической структурой, сравнении оптического спектра с эталонными спектрами и формировании по результатам сравнения сигналов управления, при этом сигналы управления формируют путем повышения или снижения концентраций компонентов, входящих в химический состав нанокристаллической структуры.

Изобретение относится к области физико-химического анализа материалов, более конкретно к определению термодинамической активности (в дальнейшем активности) компонентов в поверхностном слое наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе в равновесных условиях.

Использование: для нанолитографических рисунков с кристаллической структурой со сверхразвитой поверхностью. Сущность изобретения заключается в том, что путем механического воздействия зонда на кремниевую подложку формируют пространственный профиль в виде области шириной 7 мкм и глубиной 800 нм, после чего дополнительно на поверхность подложки в рамках метода гидротермального синтеза наносят эквимолярный раствор ацетата цинка Zn(O2C2H3)2, гексаметилтетрамина C6H12N4 и N-цетил-N,N,N-триметиламмоний бромид.
Изобретение относится к области нанотехнологии и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул экстракта хлореллы в альгинате натрия характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используют альгинат натрия, а в качестве ядра - экстракт хлореллы, при этом экстракт хлореллы медленно добавляют в суспензию альгината натрия в петролейном эфире в присутствии 0,01 г Е472с в качестве поверхностно-активного вещества, затем перемешивают при 1000 об/мин, после чего полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро : оболочка составляет 1:3, или 1:5, или 1:1.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для изготовления композитных материалов. Углеродные нанотрубки и дисперсионную среду, представляющую собой вещество, имеющее угол смачивания по отношению к высокоупорядоченному пиролитическому графиту не более 120°, смешивают путём механической обработки до максимального размера агломератов углеродных нанотрубок не более 50 мкм.

Изобретение относится к области физико-химического анализа. Предложен способ определения состава поверхностного слоя двухкомпонентной наночастицы сферической формы в матрице, согласно которому с целью установления размерной зависимости состава поверхностного слоя наночастицы, сплав, содержащий наноразмерные частицы, подвергают термическому отжигу, определяют состав наночастицы и матрицы, а также средний радиус наночастицы.
Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к фармацевтике. Способ получения нанокапсул цианида калия характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используется каррагинан, в качестве ядра - цианид калия, при этом цианид калия добавляют в суспензию каррагинана в этаноле в присутствии препарата Е472 с, при массовом соотношении ядро:оболочка 1:1, или 1:3, или 5:1 соответственно, при перемешивании 1200 об/мин, затем добавляют петролейный эфир, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления эффективных термо- и вторичноэмиссионных катодов для мощных приборов СВЧ-электроники, в частности ламп бегущей волны, магнетронов и т.п.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к обработке металлических порошков для улучшения их термохимических свойств. Может быть использовано для повышения реакционной способности порошков алюминия при горении, спекании, в технологиях порошковой металлургии, 3D печати, а также для активирования процессов синтеза интерметаллидов, процессов горения твердых топлив и пиротехнических составов, взаимодействия с водой и получения водорода. Способ модифицирования микро- и нанопорошков алюминия включает облучение образца порошка высокоэнергетичным излучением, которое обеспечивает накопление положительного заряда внутренней части частицы алюминия. В качестве высокоэнергетического излучения используют СВЧ-излучение, которым облучают образцы в воздушной атмосфере импульсами длительностью 25 нс, частотой излучения 2,8 ГГц и плотностью мощности 8 кВтсм2, частотой следования 25 Гц в течение не менее 10 минут. Технический результатом является повышение запасенной энергии в порошках. 1 табл., 2 ил.

Наверх