Preview

Термодинамическая оценка параметров систем C–H–O–N–Me как имитаторов рабочей среды в новых процессах газотермического напыления и сфероидизации порошков

https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-5-390-398

Полный текст:

Аннотация

В последнее время ведется разработка группы новых технологий высокотемпературного, в том числе плазменного электродугового, напыления (при атмосферном давлении) и сфероидизации некоторых керамических и металлических порошковых материалов как с использованием углеводородных газов в качестве теплоносителей, так и с внесением в высокотемпературную струю органических добавок (в частности, полимерных) для регулирования пористости напыляемых металлических покрытий. В статье рассмотрена возможность модификации процессов данной группы за счет ввода твердотопливных добавок полимерного типа в рабочую среду аппарата для газотермической (плазменной или другой) обработки, обеспечивающей плавление металлических или оксидных порошков. Для этого с помощью термодинамического анализа проведена оценка процессов при температурах (300–3000) К для набора реагирующих пятикомпонентных систем типа C–H–O–N–Me (при давлении 0,101 МПа) с пятью вариантами Ме – алюминий, титан, хром, медь, никель. Это позволяет рассматривать данные системы как имитаторы для потенциальных технологий обработки как оксидных (Al2O3, TiO2, Cr2O3), так и металлических (Cu, Ni и их сплавы) порошков. С целью получения высокого экзотермического вклада в нагрев порошков в качестве смесевого теплоносителя для базового варианта моделируемого процесса выбрано сочетание «воздух + полимерная добавка (полиэтилен марки LDPE)». В ходе анализа равновесий в рассмотренных многокомпонентных системах (17 вариантов) для характеристики энергоемкости целевого процесса нагрева порошков использовали набор параметров: фактор эквивалентности реакционной смеси и ее адиабатическую температуру, энергетический КПД нагрева материала с учетом и без учета вклада топливной добавки, удельные энергозатраты на плавление порошка, степень автотермичности процесса при комбинированном нагреве (электротермическое нагревание через дугу плазмотрона и тепловыделение от смеси «воздух + твердотопливная добавка») тугоплавких порошков. В результате проведенной оценки найдены предпочтительные (с термодинамических позиций) режимы рассмотренных процессов и показана возможность реализации энергоэффективного нагрева данных оксидных и металлических материалов (без окисления последних до CuOx, NiO) с пониженной долей электрического канала энергопереноса за счет существенного вклада топливного механизма нагрева в C–H–O–N–Me-системах.

Для цитирования:


Горбунов А.B., Девойно О.Г., Горбунова В.А., Яцкевич О.К., Коваль В.А. Термодинамическая оценка параметров систем C–H–O–N–Me как имитаторов рабочей среды в новых процессах газотермического напыления и сфероидизации порошков. НАУКА и ТЕХНИКА. 2021;20(5):390-398. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-5-390-398

For citation:


Gorbunov A.V., Devoino O.G., Gorbunova V.A., Yatskevitch O.K., Koval V.A. Thermodynamic Estimation of the Parameters for the C–H–O–N–Me-Systems as Operating Fluid Simulants for New Processes of Powder Thermal Spraying and Spheroidizing. Science & Technique. 2021;20(5):390-398. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-5-390-398

Просмотров: 655


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-1031 (Print)
ISSN 2414-0392 (Online)