МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ
В УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКАХ МЕТАЛЛОВСавостиков Дмитрий Викторович
Научный руководитель: Власов Виктор Алексеевич, зав. каф. ТФ ТПУ, профессор д.ф.-м.н.
Томский политехнический университет, г.Томск, Россия
В настоящее время все большее применение находят материалы на основе ультрадисперсных порошков (УДП). Для технологии важным является определение свойств УДП и условий их хранения. Одной из основных характеристик УДП является его газонасыщенность. Поэтому необходимо определение состава сорбированных в УДП газов и их концентраций.
Для анализа состава сорбированных газов и исследования процессов термической десорбции газов из УДП металлов и их оксидов использовался автоматизированный масс-спектрометрический комплекс на основе масс-спектрометра МХ-7203, позволяющий проводить анализ десорбированных из УДП газов при нагреве их в вакууме в диапазоне температур 20–1000 ОС. Для управления комплексом и обработки полученных данных были созданы 2 программы: “УДП-98” и “
SpectrGraf”. Программа “УДП-98” позволяет производить калибровку масс-спектрометра, определить коэффициенты чувствительности к заданным веществам и снятие данных с масс-спектрометра. Программа “SpectrGraf” позволяет рассчитать концентрации сорбированных в исследуемом веществе газов на основе данных, полученных с помощью “УДП-98” и построить графические зависимости выхода газов от времени и температуры на дисплее или принтере.На экспериментальном масс-спектрометрическом комплексе были изучены процессы термической десорбции газов из УДП меди, железа и никеля, полученных методом электрического взрыва проводников. Исследования показали, что при нагреве ультрадисперсных порошков в вакууме выделяются следующие газы:
H2, CO, CO2, H2O, O2, NO, NO2. При низких температурах (180-300 ОС) в основном присутствует вода, а при дальнейшем нагреве начинают идти процессы, связанные с выделением молекулярного азота, водорода, оксида и диоксида углерода.На полученных графических зависимостях концентраций газов от температуры присутствуют пики, которые говорят о сложности процесса газовыделения из порошков, связанной с выделением адсорбированных, абсорбированных и хемосорбированных в УДП газов, а также продуктов взаимодействия газов с поверхностью порошков.
Полученные данные позволили нам оценить механизмы сорбции газов ультрадисперсными порошками и определить интервалы температур с интенсивным газовыделением, что позволило технологам определить параметры термовакуумной обработки порошков с целью снижения газонасыщенности готовых изделий и повышения их плотности и прочности.
e-mail: asf@asf.e-burg.ru