Электровзрыв

Электровзрыв (англ. electric explosion) — метод получения тонкодисперсных металлических, оксидных, нитридных и карбидных порошков с помощью электрического взрыва проводника (металлической проволоки диаметром 0,1-1,0 мм) при прохождении по нему мощного импульса тока длительностью 10^-5-10^-7 с и плотностью 10⁴-10⁶А·мм^-2.

Описание

Электровзрыв проводника представляет собой резкое изменение физического состояния металла в результате интенсивного выделения энергии при пропускании импульсного тока большой плотности, сопровождающегося генерацией ударных волн и создающего возможность быстрого разогрева металла до температур более 10⁴К.

На начальной стадии электровзрыва джоулев нагрев проводника сопровождается его линейным расширением с относительно небольшой скоростью 1-3 м·с^-1. На стадии собственно взрыва в результате прохождения импульса тока металл перегревается выше температуры плавления, расширение вещества взрываемого проводника происходит со скоростью до 5·10³ м·с^-1, и перегретый металл взрывообразно диспергируется. Давление и температура на фронте возникающей ударной волны достигают нескольких сотен МПа и ~10⁴ К, соответственно. В результате конденсации в потоке быстро расширяющегося пара образуются частицы очень малых размеров. Регулируя условия взрыва, можно получать порошки, размер частиц которых составляет от 50 нм и более. Средний размер частиц монотонно убывает с ростом плотности тока и сокращением длительности импульса.

Электровзрыв в инертной атмосфере позволяет получать порошки металлов и сплавов. При введении в реактор дополнительных реагентов (воздух, смесь кислорода и инертного газа, азот, дистиллированная вода, декан C₁₀H₂₂, парафин, техническое масло) можно получать ультрадисперсные порошки оксидов, нитридов, карбидов или их смесей.

Распределение по размерам частиц тонкодисперсных порошков, полученных электровзрывом, является логарифмически нормальным с максимумом распределения в области 10-500 нм. Полученные таким образом частицы металлов и сплавов являются сферическими, а частицы нитридных и карбидных порошков имеют огранку.

Литература

• Гусев А. И. «Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии», — М.: Физматлит, 2007. — 416 с.
•  (англ.) Gusev A. I., Rempel A. A. «Nanocrystalline Materials», — Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2004. — 351 p.

Ссылки