ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Аннотация
Высокопористый проницаемый ячеистый материал (ВПЯМ) на хромалевой основе перспективен в качестве носителя катализаторов глубокого окисления метана. Использование в качестве основы материала жаростойких сплавов Fe-Cr-Al позволяет применять такие носители катализаторов при температурах до 900 ^оС на воздухе в среде газообразных продуктов сгорания. ВПЯМ-хромаль – основа для получения катализаторов беспламенного горения метана для экологически безопасных теплогенераторов. Высокопористый ячеистый материал на хромалевой основе получают методами порошковой металлургии путем репликации пространственной структуры полимерного ячеистого материала. Материал получали из шликера на основе смеси порошков карбонильного железа и лигатуры состава (вес.%) 20 % Fe – 60 % Cr – 20 % Al с добавкой 1,5 % дисперсного порошка Co. Технология включает помол лигатуры, смешивание шихты, приготовление и нанесение на полимерный каркас шликера, предварительный отжиг в водороде со ступенчатым нагревом до 700 ^оС для деструкции и удаления полимера и окончательное спекание в вакууме при 1270 ^оС.

Приведены результаты исследования фазового состава на различных стадиях получения ВПЯМ. После промежуточного отжига фиксируются три ОЦК-фазы, отличающиеся параметрами решетки. После окончательного спекания остается только одна ОЦК-фаза твердого раствора хрома и алюминия в железе и присутствует примесь карбида хрома Cr₇C₃.

Список литературы
1. Высокопористые проницаемые ячеистые материалы для экологически безопасных теплогенераторов / В.Н. Анциферов, В.Д. Храмцов, А.И. Поливода, Э.П. Волков, Г.А. Цой, А.П. Бевз // Перспективные материалы. – 2008. – № 6. – С. 5–10.

2. Тепловыделяющие каталитические блоки беспламенного горения на основе жаростойкого сплава / В.Н. Анциферов, Г.А. Цой, А.П. Бевз, А.И. Поливода // Технология металлов. – 2010. – № 8. – С. 25–32.

3. Tierney C., Harris A.T. Materials design and selection issues in ultra-lean porous burners // Journal of the Australian Ceramic Society. – 2009. – Vol. 45 (2). – P. 20–29.

4. Sadykov V.A. Structured nanocomposite catalysts of biofuels transformation into syngas and hydrogen: design and performance // Second International Conference Catalysis for renewable sources: fuel, energy, chemicals CRS-2: abstracts, Lund, Sweden, 22–28 July 2013. – Novosibirsk, 2013. – P. 12–13.

5. Catalytic partial oxidation of methane over nanosized Rh supported on Fecralloy foams / E. Verlato, S. Barison, S. Cimino, F. Dergal, L. Lisi, G. Mancino, M. Musiani, L. Vazquez-Gomez // International Journal of Hydrogen Energy. – 2014. – Vol. 39, iss. 22. – P. 11473–11485. – doi: 10.1016/j.ijhydene.2014.05.076.

6. Солнышков И.В., Порозова С.Е. Каталитическая активность высокопористого материала на основе сплава хромаль в реакции глубокого окисления метана // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6. – С. 105.

7. Высокопористые ячеистые керамические материалы / В.Н. Анциферов, В.И. Овчинникова, С.Е. Порозова, И.В. Федорова // Стекло и керамика. – 1986. – № 9. – С. 19.

8. A new PM Process for manufacturing of alloyed foams for high temperature applications / G. Walther, B. Klöden, B. Kieback, R. Poss, Y. Bienvenu, J.-D. Bartout // World PM2010 Proceedings. – Shrewsbury, UK, 2010. – Vol. 4. – P. 109–116.

9. Open cell metal foams – application-oriented structure and material selection / P. Quadbeck, K. Kümmel, R. Hauser, G. Standke, J. Adler, G. Stephani // CELLMAT 2010. Proceedings of the International Conference on Cellular Materials, Dresden, Germany, 27–29 October 2010. – Dresden, 2010. – P. 279–288.

10. Effect of trace amounts of carbon and nitrogen on the high temperature oxidation resistance of high purity FeCrAl alloys / D. Naumenko, J. Le-Coze, E. Wessel, W. Fischer, W.J. Quadakkers // Materials Transactions. – 2002. – Vol. 43, N 2. – P. 168–172.

11. Engkvist J. Characterization of oxide scales formed on FeCrAl alloys at high temperatures: doctoral thesis. – Göteborg: Chalmers University of Technology, 2009. – 53 p. – ISBN 978-91-7385-310-1.

12. High temperature oxidation of FeCrAl-alloys – influence of Al-concentration on oxide layer characteristics / J. Engkvist, U. Bexell, M. Grehk, M. Olsson // Materials and Corrosion. – 2009. – Vol. 60, iss 11. – P. 876–881. – doi: 10.1002/maco.200805186.

13. Oxidation of FeCrAl alloys at 500–900 ^oC in dry O2 / H. Josefsson, F. Liu, J.-E. Svensson, M. Halvarsson, L.-G. Johansson // Materials and Corrosion. – 2005. – Vol. 56, iss. 1. – P. 801–805. – doi: 10.1002/maco.200503882.

14. Fireside corrosion degradation of HVOF thermal sprayed FeCrAl coating at 700–800 ^oC / T. Hussain, N.J. Simms, J.R. Nicholls, J.E. Oakey // Surface & Coatings Technology. – 2015. – Vol. 268. – P. 165–172. – doi: 10.1016/j.surfcoat.2015.01.074.

15. Characterization of alumina scale formed on FeCrAl steel / K. Reszka, J. Morgiel, Z. Żurek, A. Jaroń // Archives of Metallurgy and Materials. – 2014. – Vol. 59, N 1. – P. 73–81. – doi: 10.2478/amm-2014-0013.

16. Advanced porous structures made from intermetallic and superalloy fibers / O. Andersen, C. Kostmann, G. Stephani, G. Korb // Proceedings of the 1^st International Conference on Materials Processing for Properties and Performance "MP3 2002", Singapore, 1–3 August 2002. – Singapore, 2002. – P. 214–221.

17. Анциферов В.Н., Башкирцев Г.В. Исследование процессов формирования жаростойкого ВПЯМ сплава хромаль, как носителя нанодисперсного катализатора в кластерной теплоэнергетике // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2010. – Т. 12, № 1. – С. 7–16.

18. Башкирцев Г.В., Храмцов В.Д. Активация процессов гомогенизации и спекания высокопористых проницаемых ячеистых материалов на основе жаростойких сплавов введением нанопорошков // Третья Всероссийская конференция по наноматериалам НАНО 2009, Екатеринбург, 20–24 апреля 2009 г.: тезисы докладов. – Екатеринбург, 2009. – С. 813–814.

19. Анциферов В.Н., Храмцов В.Д Способы получения и свойства высокопористых проницаемых ячеистых металлов и сплавов // Перспективные материалы. – 2000. – № 5. – C. 56–60.

20. Взаимодействие алмаза с ультрадисперсным порошком железа, полученным различными способами / А.И. Чепуров, В.М. Сонин, А.А. Чепуров, Е.И. Жимулев, Б.П. Толочко, В.С. Елисеев // Неорганические материалы. – 2011. – Т. 47, № 8. – С. 957–961.

21. Анциферов В.Н., Гилев В.Г., Костиков В.И. Взаимодействие фуллерена С₆₀ с порошковым железом // Перспективные материалы. – 1998. – № 3. – С. 5–10.