Закономерности образования карбидов титана и вольфрама из продуктов электровзрывного разрушения проводников

Адамчук Ю.О., Чущак С.В., Богуславский Л.З., Синчук А.В.

Abstract

УДК 537.523:53.097:621.763

Выполнена серия электрических взрывов одинарных и соединенных в скрутки проводников различного диаметра из титана (Ti) и вольфрама (W) в пропан-бутане. Анализ электрофизических характеристик взрыва показал, что процесс резистивного нагрева проводников характеризуется двумя монотонно восходящими участками на кривых напряжения и тока, разделенными пологим отрезком (плато), который соответствует относительно стабильному удельному электросопротивлению рефракторных металлов в жидком состоянии. Введенная в проводник на стадии резистивного нагрева энергия, которая может быть выше или ниже энергии сублимации проводника и регулироваться путем изменения внешних параметров разрядного контура, является ключевым показателем, определяющим структурно-фазовое состояние продуктов разрушения и химического взаимодействия проводника. Реализованы условия, при которых микро- и наноразмерные порошковые продукты электровзрыва не содержат остаточных металлов и полностью состоят из карбидных фаз (TiC со средней микротвердостью 29580 МПа – при взрыве титановых проводников и смеси W₂C+WC_1-х, в которой доминирует стабилизированный высокотемпературный нестехиометрический кубический карбид WC_1-х, со средней микротвердостью 16770 МПа – при взрыве проводников из вольфрама).

Ключевые слова: электрический взрыв проводника, рефракторные металлы, скорость введения энергии, энергия сублимации, порошок, карбиды

A series of electrical explosions in propane-butane of single and strand-connected Ti and W conductors with various diameters was carried out. Electrophysical characteristics of the explosion revealed that resistive heating of conductors is characterized by two monotonically ascending sections on the voltage – current curves separated by a flat segment (plateau), which corresponds to relatively stable electrical resistivity of refractory metals in the liquid state. The energy deposited by changing the power input into the conductor during its resistive heating, which can be higher or lower than its sublimation energy and can be regulated by changing the external adjustable parameters of the discharge circuit, is a key indicator determining the structural-phase state of destructed and chemically synthesized products after the explosion. The conditions are achieved under which micro- and nano-sized powder products do not contain residual metals and consist of carbide phases completely (TiC with an average microhardness of 29580 MPa as a result of the titanium explosion and a mixture of W₂C+WC_1-х, in which stabilized high-temperature non-stoichiometric cubic carbide WC_1-x dominates, with an average microhardness of 16770 MPa as a result of tungsten explosion).

Keywords: electrical explosion of a conductor, refractory metals, energy deposition rate, sublimation energy, powder, carbides

Download full-text PDF. 238 downloads

Menu

Vol. 57 (2021), Issue 6, p. 50-59

Закономерности образования карбидов титана и вольфрама из продуктов электровзрывного разрушения проводников

Abstract