Влияние изменений фазового состава на процесс горения металлической частицы

Обобщены результаты экспериментальных исследований горения одиночных металлических частиц. Свободно падающие монодисперсные капли жидкого металла с хорошо воспроизводимыми начальными температурами и скоростями получали в импульсном микродуговом разряде между массивным холодным катодом и расходуемым проволочным анодом. В кислородсодержащих средах капли немедленно воспламенялись и температурную историю их горения регистрировали методом оптической пирометрии. Горящие капли гасили в различные моменты времени несколькими способами, обеспечивающими различные скорости охлаждения. Структуру погашенных частиц анализировали с целью восстановления их эволюции в процессе горения. Эксперименты проводили с частицам Аl, Mg, Zr, Ti, Ta, W, Мо, Fe и Cu. Кроме того, подобные эксперименты были выполнены с бором. Частицы бора получали путем оплавления кончика вибрирующей борной проволоки в факеле ацетиленкислородной горелки. Большинство экспериментов проведено в воздухе, использовали также углекислый газ и смеси аргон – кислород и гелий – кислород. Ограниченное число экспериментов с частицами алюминия выполнено в условиях невесомости. Целью экспериментов было установление взаимосвязи между температурой и составом горящей частицы. Растворение кислорода и других газов в металле горящей капли приводит к изменению ее фазового состава, что сопровождается резкими изменениями режима горения. Для интерпретации наблюдаемого поведения частиц использовали равновесные диаграммы фазового состояния металл – газ. На основе экспериментальных данных предложен расширенный механизм горения, в котором в дополнение к реакциям, происходящим на и над поверхностью горящего металла, выделены реакции и фазовые изменения внутри горящего металла.