Пористые материалы Ni-Al с повышенной окислительной стойкостью для устройств фильтрационного горения газов, полученные методом СВС тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Пичугин Никита Сергеевич

• Пичугин Никита Сергеевич
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Пичугин Никита Сергеевич

Введение

1 Обзор исследований по СВС пористых интерметаллидов для применения в горелочных устройствах

1.1 Применение пористых материалов в устройствах горения

1.2 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез пористых

сплавов

1.3 Высокотемпературная окислительная стойкость сплавов

2 Методики исследования

2.1 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез крупнопористых интерметаллидов

2.2 Высокотемпературное окисление крупнопористых СВС-интерметаллидов

2.3 Методы исследования структуры, фазового состава и свойств исследуемых крупнопористых СВС-интерметаллидов

2.4 Анализ погрешностей

3 Технологические аспекты прямого СВС крупнопористых интерметаллидов для горелок фильтрационного сжигания газов

3.1 Выводы по главе

4 Высокотемпературная окислительная стойкость крупнопористых СВС-интерметаллидов №-А1

4.1 Высокотемпературная окислительная стойкость крупнопористых СВС-интерметаллидов макролегированных &

4.2 Высокотемпературная окислительная стойкость крупнопористых СВС-интерметаллидов микролегированных РЗЭ

и с оксидными РЗЭ покрытиями

4.3 Выводы по главе

5 Оценка продолжительности эксплуатации крупнопористых

СВС-интерметаллидов №-А1 в реальных условиях

5.1 Выводы по главе

Заключение

Список литературы

141

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пористые материалы Ni-Al с повышенной окислительной стойкостью для устройств фильтрационного горения газов, полученные методом СВС»

Введение

Актуальность темы исследования. Газопроницаемые материалы широко применяются в качестве фильтров для очистки жидкостей и газов, медицинских имплантов, глушителей шума, огнепреградителей и др. Большой интерес представляет использование газопроницаемых материалов в качестве излучателей газовых инфракрасных (радиационных) горелок, применяемых для обогрева промышленных помещений, сушки, нагрева и термической обработки различных материалов.

К материалам излучательных элементов предъявляются жесткие требования по длительности их эксплуатации в условиях окислительного воздействия, высоких температур и скоростей нагрева. Традиционные керамические и металлические материалы не всегда удовлетворяют предъявляемым требованиям, поскольку керамические материалы склонны к хрупкому разрушению, а нержавеющие сплавы обладают низкой окислительной стойкостью при температурах более 900 °С. Перспективными материалами для применения в инфракрасных горелках являются интерметаллидные соединения на основе никеля и алюминия, обладающие уникальным сочетанием окислительной стойкости, механической прочности и высокой теплопроводности [1; 2]. Благодаря данной комбинации характеристик сплавы на основе №-А1 нашли широкое применение в деталях газовых турбин и аэрокосмических аппаратах [3; 4].

Энергоэффективной и производительной порошковой технологией получения неорганических материалов является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), научные основы которого сформулированы школой академика А. Г. Мержанова [5]. Суть метода СВС заключается в осуществлении синтеза неорганических материалов за счёт тепла экзотермических реакций образования целевых фаз. В случае синтеза интерметаллидов №-А1 — горение смеси порошков никеля и алюминия возможно за счёт экзотермических реакций с образованием фаз В2 №А! и L12 №3А! [6].

В технологии СВС не требуется использования высокотемпературных печей или иных внешних источников энергии, процесс протекает самопроизвольно в режиме распространения по реакционной среде волны горения, либо в объёмном режиме реагирования (тепловой взрыв). Метод СВС достаточно универсален, поскольку позволяет получать различные неорганические соединения, такие как карбиды (ТЮ, НАС, УС, МЬС и др.), бориды (ТШ2, ТШ, ТаВ, МоВ и др.), нитриды (В^ ТШ, ZrN, НШ и др.), силициды (ТО^ ZrSi, WSi и др.), керметы (TiC-Ni-Mo, TiC-CrзC2-Ni, TiC-TiN-NiAl-Mo2C-Cr, TiB-Ti и др.) [7]. К настоящему дню множество соединений, материалов и изделий были успешно получены методом СВС в лабораторных и промышленных условиях [8]. Синтез интерметаллидных соединений методом СВС, включая №-А1 сплавы, впервые описан на рубеже 1970 годов В. И. Итиным-Даенманом и Ю. С. Найбороденко [9; 10]. Дальнейшее развитие тематики в ТНЦ СО РАН привело к разработке технологии прямого синтеза крупнопористых №-А1 материалов. Здесь под прямым синтезом понимается производство в одну технологическую стадию, стадию СВС, готового к применению пористого изделия с заданными формой, размером, фазовым составом, структурой пористого каркаса из сформированного ей массива газотранспортных каналов. Принципы прямого синтеза крупнопористых интерметаллидов описаны в работе А. И. Кирдяшкина с соавторами [11], в которой показано, что при прохождении волны СВС по смеси порошков никеля, алюминия и небольшого количества газифицирующихся добавок на основе оксида или гидрооксида кальция происходит формирование массива капель расплава вплоть до миллиметрового размера, которые кристаллизуясь формируют структурные элементы пористого каркаса будущего изделия.

При правильном подборе начальных условий СВС системы №-А1 становится возможным осуществление прямого синтеза крупнопористых изделий с размером газотранспортных каналов в диапазоне от сотен микрометров до единиц миллиметров различной формы (пластины, трубы, сферы, конусы и пр.) и габаритных размеров (от единиц сантиметров до нескольких метров).

Предел прочности при сжатии крупнопористых СВС-интерметаллидов №-А1 составляет 25-35 МПа, что значительно ниже значений для безпористых интерметаллидов, которые могут характеризоваться пределом прочности более 600 МПа, но достаточно для их использования в качестве излучателей инфракрасных газовых горелок [12; 13]. Ранее, коллективом авторов из ТНЦ СО РАН было показано, что инфракрасные горелки на основе тонкослойных цилиндрических №-А1 излучателей, синтезированных методом СВС, способны работать в энергонагруженном внутреннем режиме стабилизации пламени, что позволяет сжигать широкую номенклатуру газообразных топлив и достигать предельно достижимых величин радиационного КПД (эффективности преобразования тепла сгорания в ИК поток) [14].

Для успешной коммерциализации технологии СВС-горелок необходимо обеспечить срок их эксплуатации на уровне 5000 часов и более. Из литературы известно, что нелегированные интерметаллидные №-А1 сплавы подвержены ускоренному окислению при температурах более 1000 °С [15-17]. В литературе описаны различные способы повышения окислительной стойкости литых №-А1 сплавов, получаемых традиционными методами металлургии, литья или спекания [15-21]. Широко известно, что макролегирование хромом и микролегирование редкоземельными элементами (РЗЭ) позволяет ускорить переход метастабильных оксидов алюминия в стабильную а модификацию, улучшить структуру защитной оксидной плёнки и качество её адгезии к сплаву. Однако высокотемпературная окислительная стойкость крупнопористых интерметаллидов, в особенности полученных методом СВС, остаётся неизученной областью. В литературе представлено лишь несколько работ относящихся к пористым №-А1-Сг материалам с размером структурных элементов менее 100 мкм, полученных в режиме теплового взрыва [22; 23]. Для успешного повышения высокотемпературной окислительной стойкости синтезируемых в режиме волны горения крупнопористых изделий необходимо разработать комплекс технологических подходов, обеспечивающих

получение структурно и химически однородных макро- и микролегированных интерметаллидов.

Степень разработанности темы исследования. Известно, что срок эксплуатации интерметаллидных сплавов при высоких температурах в условиях окисления определяется свойствами оксидной плёнки, формирующейся на поверхности сплава, скорость роста которой обычно подчиняется параболическому закону [24]. В системе №-А1 практический интерес представляет две фазы: В2 №А1 и L12 №3А1, которые имеют отличную стойкость в условиях изотермического окисления при температурах до 1200 °С при условии формирования защитной плёнки из альфа модицикации оксида алюминия [15]. Однако помимо оксида алюминия в растущей плёнке может формироваться шпинель №А1204 и №0, скорость диффузии ионов и катионов в которых значительно больше, чем у а-А1203 [16; 17]. Также существенным фактором, снижающим окислительную стойкость №-А1 сплавов в условиях термоциклирования, является растрескивание и отслоение защитной оксидной плёнки. Решением, широко применяемым для литых №-А1 сплавов, является добавка до 10 ат. % хрома, что позволяет повысить устойчивость плёнки в условиях циклического окисления до температур около 1150 °С [21], а также ускорить трансформацию метастабильных оксидов алюминия в альфа модификацию [25]. Значительно повысить стойкость оксидной плёнки к отслоению позволяет введение в состав интерметаллида редкоземельных элементов, порядка 0,01-0,1 ат. % [26]. Атомы РЗЭ локализуются на границе зёрен интерметаллида и оксидной плёнки снижая скорость транспорта ионов и повышая адгезию оксидного слоя к металлической поверхности [27; 28].

Продолжительность эксплуатации газопроницаемых интерметаллидных изделий в условиях окисления прямо пропорциональна квадрату характерного размера структурных элементов, формирующих пористый каркас, и обратно пропорциональна константе окисления [29-32]. Чтобы обеспечить срок эксплуатации в один год при температуре более 1000 °С необходимо создавать газопроницаемые структуры с размером элементов каркаса 1 мм

и более. В литературе имеется лишь несколько работ связанных с изучением высокотемпературной окислительной стойкости пористых №-А1 сплавов, полученных одной разновидностью СВС метода — тепловым взрывом [22; 23]. Однако в этих работах рассматривались материалы с размером структурных элементов менее 100 мкм при температурах окисления до 900 °С. Высокотемпературная окислительная стойкость крупнопористых интерметаллидных сплавов, полученных методом СВС в режиме волны горения, а также технологические пути её увеличения на сегодняшний день остаются малоизученными.

Цель диссертационной работы заключается в разработке научной концепции повышения высокотемпературной окислительной стойкости пористых интерметаллидных №-А1 горелок, получаемых методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

В соответствии с целью поставлены следующие задачи исследования:

1) разработать технологические подходы к прямому синтезу структурно-однородных крупнопористых СВС-интерметаллидов, позволяющие исключить формирование подверженных прогрессирующему окислению мелкопористых зон;

2) исследовать влияние макролегирования хромом на высокотемпературную окислительную стойкость крупнопористых СВС-интерметаллидов;

3) разработать подходы к равномерному распределению микроконцентраций (0,05 и 0,1 ат. %) редкоземельных элементов по объёму крупнопористых СВС-интерметаллидов и определить влияние микролегирования РЗЭ на стойкость материалов к высокотемпературному окислению.

Научная новизна:

1) установлено, что процессы структурообразования при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе крупнопористых интерметаллидов №-А! подвержены влиянию газов и углеродного остатка

пиролизируемой целлюлозы, взаимодействие которых с расплавом реакционного вещества в зоне волны горения приводит к формированию большего объёма жидкой фазы, что в свою очередь укрупняет структуру синтезируемых материалов. Контролируемое совместное размещение объёмов реакционной смеси порошковых реагентов и объёмов/слоёв из целлюлозы позволяет проводить прямой СВС интерметаллидных изделий с заданными параметрами газопроницаемости;

2) установлено, что снижение константы параболического закона окисления крупнопористых СВС-интерметаллидов №-А1 на порядок величины и предотвращение разрушения каркаса тонкослойных радиационных горелок на их основе по механизму динамического кислородного охрупчивания обеспечивается макролегированием интерметаллидов хромом в концентрации 5-13 мас. %, при этом для получения СВС-изделий с заданными параметрами пористости требуется скомпенсировать снижение экзотермичности процесса синтеза за счёт соразмерного повышения начальной температуры подогрева порошковой заготовки перед СВС;

3) снижение константы параболического закона окисления крупнопористых СВС-интерметаллидов №-А1 до пяти раз при незначительном влиянии на структуру синтезируемых материалов достигается за счёт микролегирования РЗЭ ^у или Y) в концентрации от 0,10 до 0,32 мас. %, при этом равномерное распределение РЗЭ по объёму пористых СВС-материалов обеспечивается использованием в качестве компонента порошковой шихты мастерсплавов, содержащих РЗЭ в концентрации до 4 мас. %;

4) изменение химического состава крупнопористых СВС-интерметаллидов №-А1 позволяет контролировать высокотемпературную окислительную стойкость, и как следствие, управлять сроком эксплуатации синтезированных изделий с учётом их неоднородного температурного состояния, обусловленного особенностями процессов фильтрационного горения газов в инертных пористых средах. Изменение константы параболического закона окисления в диапазоне от 10 • 10-10 до 2 • 10-11 г2 • см-4 • с-1 за счёт макролегирования хромом

и микролегирования РЗЭ позволяет, при сохранении требуемого размера газотранспортных каналов, контролируемо снизить скорость деградации в наиболее высокотемпературных зонах.

Теоретическая значимость работы:

1) установлены закономерности формирования крупнопористых СВС-изделий на основе №-А1, макролегированных хромом и микролегированных РЗЭ;

2) определены зависимости влияния концентрации алюминия, макролегирования хромом и микролегирования РЗЭ на высокотемпературную окислительную стойкость крупнопористых СВС-интерметаллидов №-А1.

Практическая значимость работы:

1) усовершенствована методика определения площади поверхности крупнопористых СВС-материалов на основе подходов стереометрической металлографии. Применимость методики определена на основе верификации экспериментальных данных в сравнении с результатами рентгеновской компьютерной микротомографии;

2) разработаны подходы к прямому синтезу крупнопористых СВС-интерметаллидов, исключающие формирование мелкопористых зон на внешней поверхности пористого изделия;

3) разработан способ, обеспечивающий равномерное распределение микроконцентраций (0,05 и 0,1 ат. %) редкоземельных элементов по объёму крупнопористых СВС-интреметаллидов, заключающийся в использовании специальных порошковых мастерсплавов (на основе одного из основных элементов целевого сплава и содержащих РЗЭ в концентрации нескольких массовых процентов) в качестве компонента реакционной порошковой смеси;

4) разработана методика оценки времени эксплуатации пористых СВС-интерметаллидов в условиях высокотемпературного окисления;

5) результаты исследований показали перспективность макролегирования хромом и микролегирования РЗЭ для увеличения срока эксплуатации СВС-интерметаллидов №-А! в условиях высоких температур. Крупнопористые

интерметаллиды с повышенной стойкостью к высокотемпературному окислению могут применяться в различных теплоэнергетических установках в качестве элементов горелок, функционирующих на принципе фильтрационного горения газов.

Методология и методы исследования. Методологическую основу диссертационного исследования составляют общенаучные и специальные научные методы познания и основанные на них экспериментальные методы исследования, которые выбирались в соответствии с поставленными задачами диссертационной работы с учетом особенностей изучаемых процессов. Для изучения фазового состава и структуры материалов проведены рентгенофазовые и рентгеноструктурные исследования с использованием дифрактометра Shimadzu XRD 6000 (Япония), оборудованном программой полнопрофильного анализа PowderCell 2.4, базами данных PCPDFWIN и PDF+; исследования микроструктуры материалов проводились методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) с использованием растрового электронного микроскопа Carl Zeiss LEO EVO 50 (Германия) на базе ЦКП ИФПМ СО РАН «НАНОТЕХ». В непосредственном распоряжении автора имелся доступ к необходимой инструментальной базе ТНЦ СО РАН: участок подготовки порошковых образцов (классификаторы, смесители, сушильные шкафы, весы, прессы и др.), экспериментальные установки для исследования быстропротекающих процессов экзотермического взаимодействия реакционных порошковых сред в режимах теплового взрыва и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, а также стенды для комплексного изучения процессов горения углеводородных топлив в прототипах новых теплотехнических устройств. Стенды оборудованы современными цифровыми и высокоточными приборами: устройства сбора аналоговой и цифровой информации ЛА-20ШВ, Advantech Adam 4018+ (Тайвань), высокоскоростная камера Motion Pro X-3 (США), спектрометры Ocean Optics HR 4000 (США), и др. Исследование высокотемпературной окислительной стойкости пористых сплавов проводилось в трубчатой печи STG-100-12S (Henan Santa Furnace Techology

Co Ltd., КНР) и муфельной печи (СНОЛ 12/16 ТЕРМОПЕЧЬ, Россия). Также в непосредственном распоряжении автора имелись апробированные методы стереометрического металлографического исследования структуры пористых проницаемых материалов, реализованные на базе оптического микроскопа Carl Zeiss Axiovert 200M-Mat (Германия).

Положения, выносимые на защиту:

1) формирование целлюлозного барьерного слоя толщиной h = 0-0,5 мм на формообразующей поверхности технологической оснастки обеспечивает изменение условий формирования реакционного расплава при СВС, что позволяет исключить формирование нежелательных мелкопористых приповерхностных слоёв на внешнем слое синтезированных интерметаллидов Ni-Al и позволяет линейно управлять размером элементов каркаса на внешнем слое пористого СВС-изделия DE [мм] = 8,16h + 0,56;

2) макролегирование крупнопористых Ni-Al СВС-материалов хромом в концентрации от 5 до 13 мас. % обеспечивает двукратное снижение константы параболического закона окисления kp с 5 • 10-11 до 2,9 • 10-11 г2 • см-4 • с-1 (на примере материалов преимущественно из L12 Ni3Al, окисляемых циклически при температуре 1150 °C), а также предотвращает разрушение пористого каркаса материала по механизму динамического кислородного охрупчивания;

3) микролегирование крупнопористых Ni-Al СВС-материалов редкоземельными элементами в концентрации от 0,10 до 0,32 мас. % снижает константы параболического закона окисления kp с 10 • 10-11 до 4,5 • 10-11 г2 • см-4 • с-1 (в случае Dy) и до 2 • 10-11 г2 • см-4 • с-1 (в случае Y) (на примере материалов преимущественно из NiAl, окисляемых циклически при температуре 1150 °C), при этом равномерное распределение РЗЭ по всему объёму СВС-материала достигается за счёт использования в качестве компонента порошковой шихты мастерсплавов, содержащих РЗЭ в концентрации до 4 мас. %.

Степень достоверности научных результатов. Научные положения и выводы, сформулированные в диссертации, основаны на экспериментальных данных и теоретических оценках. Исследования проводились с использованием

зарекомендовавших себя методов и современного научного оборудования, в том числе внесенного в реестры средств измерений РФ. Систематические и случайные погрешности экспериментов учтены с помощью классических методов статистической обработки данных. Достоверность результатов подтверждена воспроизводимостью полученных данных. Результаты диссертационной работы не противоречат законам физики, согласуются с современными представлениями об изучаемых процессах, и находятся в качественном и количественном соответствии с литературными данными по объектам исследований.

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертационной работы были представлены на конференциях всероссийского и международного уровня: II International Workshop and School of Young Scientists: «Theory, experiments and numerical simulations of reaction-diffusion systems in applications for biotechnology, biomedicine and energy production» (Владивосток 2021 год), 5th International Conference on New Materials and High Technologies (5th NMHT) в рамках 8th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2022) (Томск 2022), XVI Всероссийский симпозиум по горению и взрыву (Суздаль 2022), 13-й Международный симпозиум «Порошковая металлургия: инженерия поверхности, новые композиционные материалы, сварка» (Минск 2023), 10th International seminar on flame structure (Новосибирск 2023), 6th International Conference on New Materials and High Technologies (6th NMHT) в рамках 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2024) (Томск 2024).

Личный вклад. Автором диссертационной работы совместно с научным руководителем определена цель, поставлены задачи и выбраны основные направления исследований. Соискатель провел анализ научно-технической литературы, синтезировал методом СВС крупнопористые Ni-Al интерметаллиды, изучил высокотемпературную окислительную стойкость полученных интерметаллидов базового состава (в составе только Ni и Al), исследовал влияние макролегирования хромом (Cr) и микролегирования диспрозием (Dy) и иттрием

(Y) на высокотемпературную окислительную стойкость крупнопористых Ni-Al материалов, непосредственно участвовал в формулировании выводов, практических рекомендаций, подготовке публикаций и научных докладов. Соавторы, принимавшие участие в отдельных направлениях исследований, указаны в списке основных публикаций по теме диссертации.

Публикации. По теме диссертационного исследования Н. С. Пичугиным опубликовано 12 работ, в том числе 8 статей в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора наук (все опубликованы в зарубежных научных журналах, входящих в Web of Science) [13; 33-39], 3 публикации в сборниках материалов международных и всероссийского научных симпозиумов, конференции [40-42], получен 1 патент Российской Федерации [43].

Благодарности. Автор выражает благодарность своему научному руководителю — доктору технических наук, заведующему лабораторией технологического горения научно-исследовательского Отдела структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН Мазному Анатолию Сергеевичу за непрерывную и всестороннюю поддержку во время проведения исследований и написания диссертационной работы, чуткое руководство, а также за предоставленную возможность реализации своего потенциала в научной работе. Автор также выражает благодарность сотрудникам Отдела структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН: кандидату физико-математических наук, ведущему научному сотруднику Кирдяшкину Александру Ивановичу за ценные советы, идеи и замечания при планировании и проведении работ, ведущему конструктору Гущину Александру Николаевичу, кандидату физико-математических наук, научному сотруднику Китлеру Владимиру Давыдовичу за оказанную помощь в организации экспериментов по синтезу интерметаллидов и исследованию их высокотемпературного окисления и кандидату физико-математических наук, старшему научному сотруднику Яковлеву Игорю Александровичу за плодотворные дискуссии по методологическим аспектам данной работы.

Также автор выражает благодарность сотрудникам научно-исследовательской Лаборатории перспективных технологий ТНЦ СО РАН: научному сотруднику Яковлеву Евгению Витальевичу, младшим научным сотрудникам Пестереву Евгению Александровичу и Петрову Всеволоду Ивановичу за продуктивную совместную работу по микролегированию СВС-интерметаллидов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы. Полный объём диссертации составляет 162 страницы, включая 47 рисунков и 12 таблиц. Список литературы содержит 202 наименования.

1. Обзор исследований по СВС пористых интерметаллидов для применения

в горелочных устройствах

1.1 Применение пористых материалов в устройствах горения

Загрязнение окружающей среды и глобальное потепление являются основными проблемами современности, связанными с высокими темпами роста промышленных и бытовых потребностей в энергии. Несмотря на активное развитие возобновляемых источников энергии, ископаемое топливо по-прежнему играет основную роль в энергетике из-за его широкой доступности, низкой стоимости и высокой удельной плотности энергии на единицу массы топлива. Ресурсы легкодоступного для извлечения ископаемого топлива ограничены и быстро истощаются, что мотивирует исследователей разрабатывать системы преобразования энергии с высокой эффективностью и экологичностью. Наиболее распространенной технологией получения энергии из ископаемого топлива является горение. Например, более 90 % мирового транспорта приводится в действие двигателями внутреннего сгорания, что вносит 14 % вклад в формирование антропогенных выбросов парниковых газов [44]. Прогнозируется, что эта тенденция сохраниться до 2050 года, несмотря на развитие многообещающих гибридных и электрических технологий [45].

Из-за значительного воздействия выбросов оксидов азота N0*, монооксидов углерода СО, твёрдых частиц (РМ), несгоревших углеводородов (иНС) и сажи на окружающую среду, разработка более эффективных и чистых технологий сжигания топлив не теряет своей актуальности. Одним из активно развивающихся направлений, представляющих научный и практический интерес, является применение пористых материалов в системах сжигания топлив (фильтрационное горение). Размещение пористой среды в зоне подготовки топливо-воздушной смеси и/или горения зачастую рассматривается как дополнительный метод улучшения теплопередачи и тепловых характеристик горелочных устройств благодаря высокому соотношению поверхности пористого материала к его объёму [46-48]. В общем виде пористый материал представляет

собой пространственный каркас, структурные элементы которого формируют связанный объём пустот — пор, — по которым возможен транспорт топлива и/или окислителя. Большая площадь межфазного контакта значительно интенсифицирует передачу тепла, делая возможным гораздо более эффективное горение в более компактном объёме.

Исследования процессов горения топлив в пористых средах начались в начале 20 века. Так, Bone [49] разработал ряд котлов и печей на принципе горения газов в засыпках керамических гранул, а Lucke [50] исследовал первые образцы инфракрасных газовых обогревателей. В серии обзорных статей Mujeebu с соавторами [51-54], описывали применение, разработки и особенности моделирования процессов горения топлив в пористых средах. Экспериментально и теоретически доказано, что самоорганизованная внутренняя рециркуляция тепла при горении в пористых инертных средах значительно повышает термические характеристики системы. Это обусловлено механизмами лучистой и кондуктивной теплопередачи между зонами прогрева и горения, что приводит к накоплению избыточной энтальпии и сверхадиабатическому горению топливных смесей [55]. Использование пористых сред в системах сжигания позволяет решить проблемы, связанные со стабильностью пламени и экологичностью. Можно выделить несколько основных преимуществ использования пористых сред в устройствах горения:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пичугин Никита Сергеевич, 2026 год

Список литературы

1. A study on the formation of iron aluminide FeAl from elemental powders / H. Sina [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2015. - Vol. 636, № 7. -P. 261-269.

2. Kayani, S. H. Effect of Cr and Nb on the phase transformation and pore formation of Ti-Al base alloys / S. H. Kayani, N. Park // Journal of Alloys and Compounds. -2017. - Vol. 708. - P. 308-315.

3. Doychak, J. Metal-and intermetallic-matrix composites for aerospace propulsion and power systems / J. Doychak // The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society (TMS). - 1992. - Vol. 44. - P. 46-51.

4. Darolia, R. NiAl alloys for high-temperature structural applications / R. Darolia // The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society (TMS). -1991.-Vol. 43.-P. 44-49.

5. Мержанов, А. Способ синтеза тугоплавких неорганических соединений: А / А. Мержанов, В. Шкиро, И. Боровинская // Доклады Академии наук СССР. -1967.-С. 112-113.

6. Merzhanov, A. Combustion processes that synthesize materials / A. Merzhanov // Journal of Materials Processing Technology. - 1996. - Vol. 56, № 1. - P. 222-241.

7. Promising materials and technologies of self-propagating high-temperature synthesis / E. Levashov [et al.]. - Moscow: MISIS, 2011. - 336 p.

8. Self-propagating high-temperature synthesis of advanced materials and coatings / E. A. Levashov [et al.] // International Materials Reviews. - 2017. - Vol. 62, № 4. - P. 203-239.

9. Naiborodenko, Y. S. Gasless combustion of metal powder mixtures: 1. Mechanism and details / Y. S. Naiborodenko, V. I. Itin // Combustion, Explosion and Shock Waves. - 1975. - Vol. 11, № 3. - P. 293-300.

10. Naiborodenko, Y. S. Gasless combustion of mixtures of metal powders: II. Effect of mixture composition on the combustion rate and the phase composition of the products / Y. S. Naiborodenko, V. I. Itin// Combustion, Explosion and Shock Waves. -1975. - Vol. 11, № 5. - P. 626-629.

11. The role of self-fluidization in combustion synthesis of porous and granular Ni-Al intermetallics / A. Kirdyashkin [et al.] // Combustion and Flame. - 2023. -Vol. 253. - Article number: 112783.

12. Temperature and radiative characteristics of cylindrical porous Ni-Al burners / R. Fursenko [et al.] // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2016. -Vol. 98. - P. 277-284.

13. Self-propagating high-temperature synthesis of macroporous B2+L12 Ni-Al intermetallics used in cylindrical radiant burners / A. Maznoy [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - Vol. 792. - P. 561-573.

14. A study on the effects of porous structure on the environmental and radiative characteristics of cylindrical Ni-Al burners / A. Maznoy [et al.] // Energy. - 2018. -Vol. 160.-P. 399-409.

15. High-temperature oxidation behavior of pure Ni3Al / S. C. Choi [et al.] // Oxidation of Metals. - 1996. - Vol. 46. - P. 51-72.

16. The oxidation of nanocrystalline Ni3Al fabricated by mechanical alloying and spark plasma sintering / C. Guojian [et al.] // Intermetallics. - 2007. - Vol. 15, № 12. -P. 1672-1677.

17. Peng, X. A novel ultrafine-grained Ni3Al with increased cyclic oxidation resistance / X. Peng, M. Li, F. Wang // Corrosion Science. - 2011. - Vol. 53, № 4. -P. 1616-1620.

18. Kuenzly, J. D. The oxidation mechanism of Ni3Al containing yttrium / J. D. Kuenzly, D. L. Douglass // Oxidation of Metals. - 1974. - Vol. 8, № 3. -P. 139-178.

19. Taniguchi, S. Isothermal oxidation behavior of Ni3Al-0.1 B base alloys containing Ti, Zr, or Hf additions / S. Taniguchi, T. Shibata, H. Tsuruoka // Oxidation of metals. - 1986. - Vol. 26, № 1. - P. 1-17.

20. Perez, P. Oxidation behavior of a Ni3Al PM alloy / P. Perez, J. L. Gonzalez-Carrasco, P. Adeva // Oxidation of metals. - 1997. - Vol. 48, № 1.-P. 143-170.

21. Pan, Y. C. Long-term oxidation behaviour of Ni3Al alloys with and without chromium additions / Y. C. Pan, T. H. Chuang, Y. D. Yao // Journal of Materials Science. - 1991. - Vol. 26, № 22. - P. 6097-6103.

22. Cai, X. Reaction mechanism and oxidation resistance at 700-900 °C of high porosity NiAl intermetallic / X. Cai, P. Feng // Corrosion Science. - 2021. - Vol. 191.

23. Oxidation resistance at 900 °C of porous Ni-Al-Cr intermetallics synthesized via rapid thermal explosion reaction / Y. Yu [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2022. - Vol. 906.

24. Fergus, J. W. High Temperature Corrosion of Intermetallic Alloys / J. W. Fergus // Shreir's Corrosion. Vol. 4. - Elsevier, 2010. - P. 646-667. - DOI: 10.1016/b978-044452787-5.00078-0.

25. Brumm, M. W. The oxidation behaviour of NiAl-I. Phase transformations in the alumina scale during oxidation of NiAl and NiAl-Cr alloys / M. W. Brumm, H. J. Grabke // Corrosion science. - 1992. - Vol. 33, № 11. - P. 1677-1690.

26. Cyclic oxidation of |3-NiAl with various reactive element dopants at 1200 °C / D. Li [et al.] // Corrosion Science. - 2013. - Vol. 66. - P. 125-135.

27. Kai, Y. High-temperature oxidation behaviour of minor Hf-doped |3-NiAl single crystals in dry and humid atmospheres / Y. Kai, H. Jian, G. Hongbo // Rare Metals.-2018.-P. 1-7.

28. James Smialek, L. Oxide morphology and spalling model for NiAl / L. James Smialek // Metallurgical Transactions A. - 1978. - Vol. 9. - P. 309-320.

29. Oxidation Limited Lifetime of Ni-Base Metal Foams in the Temperature Range 700-900 °C / A. Chyrkin [et al.] // Advanced engineering materials. - 2010. - Vol. 12, №9.-P. 873-883.

30. Whittle, D. P. The oxidation of finite samples of heat-resistant alloys /

D. P. Whittle // Corrosion Science. - 1972. - Vol. 12, № 11. - P. 869-872.

31. Predicting oxidation-limited lifetime of thin-walled components of NiCrW alloy 230 / R. Duan [et al.] // Oxidation of Metals. - 2017. - Vol. 87, № 1. - P. 11-38.

32. Young, D. J. A simple expression for predicting the oxidation limited life of thin components manufactured from FCC high temperature alloys / D. J. Young, A. Chyrkin, W. J. Quadakkers // Oxidation of metals. - 2012. - Vol. 77, № 5. -P. 253-264.

33. The effect of separating layer between reacting media and molding template on the porous structure of combustion synthesized Ni-Al intermetallics / N. Pichugin [et al.] // Materials Letters. - 2022. - Vol. 314. - Article number: 131854.

34. Predicting Oxidation-limited Lifetime of Ni-Al-Cr Porous Radiant Burners Made by Combustion Synthesis / A. Maznoy [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2023. - Vol. 934. - Article number: 167885.

35. Oxidation-Affected Erosion of Porous Ni-Al Intermetallic Alloy in Combustion Applications: Pore-Scale Simulation / I. Yakovlev [et al.] // Metals. -0013. - Vol. 13, № 2. - Article number: 277. - (Scopus, WoS).

36. Improving high-temperature oxidation resistance of porous Ni-Al intermetallics obtained by self-propagating high-temperature synthesis through microalloying with Dy and Y / N. Pichugin [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2025. - Vol. 1010. - Article number: 178057.

37. Application of vacuum plasma techniques for preparation of Ni-Cr-Dy powders proposed as masteralloys for combustion synthesis of Ni-Al intermetallics /

E. Pesterev [et al.] // Vacuum. - 2025. - Vol. 234. - Article number: 114054.

38. Combustion synthesis of tailored intermetallic porous burners: effects of two-section and graded morphologies on lean hydrogen flame stability /1. Yakovlev [et al.] // Combustion Science and Technology. - 2025. - P. 1-27.

39. Stabilization hydrogen-air flame in two-section metallic porous burner near lean limit /1. Yakovlev [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. - 2025. -Vol. 138.-P. 1-14.

40. Pichugin, N. The effect of separating layer between reacting media and molding template on the porous structure of combustion synthesized Ni-Al intermetallics / N. Pichugin // EFRE 2022: 5th International Conference on New Materials, High Technologies Nonisothermal synthesis, functional materials, coatings: book of abstracts. - Russia, Tomsk. - 2022. - P. 468-469.

41. Пичугин, Н. Высокотемпературная окислительная стойкость крупнопористых СВС-интерметаллидов системы Ni-Al-Cr / Н. Пичугин // Порошковая металлургия: инженерия поверхности, новые порошковые композиционные материалы. Сварка: сборник трудов конференции. - Минск, 2023.-Т. 2.-С. 187-194.

42. Pichugin, N. Effect of Dy addition on the high-temperature oxidation behavior of porous Ni-Al alloy made by combustion synthesis / N. Pichugin // EFRE-2024: 6th International Conference on New Materials and High Technologies Self-propagating high-temperature synthesis and advanced powder technologies: book of abstracts. -Russia, Tomsk. - 2024. - P. 468-469.

43. Патент на изобретение RU 2753319 C1, Российская Федерация. Радиационная горела / А. Мазной (RU) [и др.]; заявитель и правообладатель -Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (RU). - № 2020142633; заявл. 22.12.2020; опубл. 13.08.2021; № 23. - 12 с. : ил.

44. Kalghatgi, G. Future transportation fuels / G. Kalghatgi, H. Levinsky, M. Colket // Progress in Energy and Combustion Science. - 2018. - Vol. 69. -P. 103-105.

45. Capuano, L. Annual energy outlook 2020 : tech. rep. / L. Capuano ; Bipartisan Policy Center. - Energy Information Administration, Washington, DC, 01/2020. -P. 1672-1679.-№ 12.

46. Rashidi, S. A review on the applications of porous materials in solar energy systems / S. Rashidi, J. A. Esfahani, A. Rashidi // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2017. - Vol. 73. - P. 1198-1210.

47. Bayrak, F. Energy and exergy analyses of porous baffles inserted solar air heaters for building applications / F. Bayrak, H. F. Oztop, A. Hepbasli // Energy and Buildings. - 2013. - Vol. 57. - P. 338-345.

48. Rashidi, S. Heat transfer enhancement and pressure drop penalty in porous solar heat exchangers: A sensitivity analysis / S. Rashidi, M. Bovand, J. Esfahani // Energy Conversion and Management. - 2015. - Vol. 103, № 7. - P. 726-738.

49. Bone, W. A. Surface combustion / W. A. Bone // Journal of the Franklin Institute. - 1912.-Vol. 173, №2.-P. 101-131.

50. Lucke, C. E. Design of Surface Combustion Appliances / C. E. Lucke // Industrial and Engineering Chemistry. - 1913. - Vol. 5, № 10. - P. 801-824.

51. Applications of porous media combustion technology — A review / A. M. Mujeebu [et al.] // Applied Energy. - 2009. - Vol. 86, № 9. - P. 1365-1375.

52. Combustion in porous media and its applications - A comprehensive survey / A. M. Mujeebu [et al.] // Journal of Environmental Management. - 2009. - Vol. 90, № 8.-P. 2287-2312.

53. A review of investigations on liquid fuel combustion in porous inert media / A. M. Mujeebu [et al.] // Progress in Energy and Combustion Science. - 2009. - Vol. 35, №2.-P. 216-230.

54. Trends in modeling of porous media combustion / A. M. Mujeebu [et al.] // Progress in Energy and Combustion Science. - 2010. - Vol. 36, № 6. - P. 627-650.

55. Numerical study of the effects of material properties on flame stabilization in a porous burner / A. J. Barra [et al.] // Combustion and Flame. - 2003. - Vol. 134, № 4.-P. 369-379.

56. Juntron, S. Development of a high performance flexible porous burner (FPMB) with an adjustable cooling effect / S. Juntron, S. Jugjai // Theoretical and Applied Mechanics Letters. - 2017. - Vol. 7, № 6. - P. 339-343.

57. Combustion characteristics in oil-vaporizing sustained by radiant heat reflux enhanced with higher porous ceramics / T. Fuse [et al.] // Fuel. - 2003. - Vol. 82, № 11.-P. 1411-1417.

58. Li, Y. Combustion in a meso-scale liquid-fuel-film combustor with central-porous fuel inlet / Y. Li, Y. Chao, D. Dunn-Rankin // Combustion science and technology. - 2008. - Vol. 180, № 10-11. - P. 1900-1919.

59. Kaplan, M. The combustion of liquid fuels within a porous media radiant burner/M. Kaplan, J. H. Matthew//Experimental Thermal and Fluid Science. - 1995. -Vol. 11, № 1.-P. 13-20.

60. Durst, F. A new type of internal combustion engine based on the porous-medium combustion technique / F. Durst, M. Weclas // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. -2001. - Vol. 215, № 1. - P. 63-81.

61. Park, C. Evaporation-Combustion Affected by In-Cylinder, Reciprocating Porous Regenerator / C. Park, M. Kaviany // Journal of Heat Transfer. - 2001. -Vol. 124, № 1.-P. 184-194.

62. Dhale, A. A. Analysis of internal combustion engine with a new concept of porous medium combustion for the future clean engine / A. A. Dhale, G. K. Awari, M. P. Singh // Thermal Science. - 2010. - Vol. 14, № 4. - P. 943-956.

63. Dhamrat, R. S. Numerical and experimental study of the conversion of methane to hydrogen in a porous media reactor / R. S. Dhamrat, J. L. Ellzey // Combustion and Flame. - 2006. - Vol. 144, № 4. - P. 698-709.

64. Kim, Y. J. Experimental study on combustion instability and attenuation characteristics in the lab-scale gas turbine combustor with a sponge-like porous medium / Y. J. Kim, D. K. Lee, Y. Kim // Journal of Mechanical Science and Technology. - 2018. - Vol. 32, № 4. - P. 1879-1887.

65. Noordally, E. Porous Media Combustors for Clean Gas Turbine Engines : tech. rep. / E. Noordally, J. M. Przybylski, J. J. Witton ; Cranfield University. -Cranfield, UK, 12/2004. - № ADA429813.

66. Giovannoni, V. Premixed combustion of methane-air mixture stabilized over porous medium: A 2D numerical study / V. Giovannoni, R. N. Sharma, R. R. Raine // Chemical Engineering Science. - 2016. - Vol. 152. - P. 591-605.

67. Numerical investigation on the combustion characteristics of non-premixed hydrogen-air in a novel micro-combustor / E. Jiaqiang [et al.] // Applied Thermal Engineering. - 2017. - Vol. 110. - P. 665-677.

68. Hanamura, K. TPV Power Generation System using Super-Adiabatic Combustion in Porous Quartz Glass / K. Hanamura, T. Kumano // AIP Conference Proceedings. Vol. 738. - Kyoto, Japan : AIP Publishing, 2004. - P. 88-95.

69. Muthukumar, P. Development of novel porous radiant burners for LPG cooking applications / P. Muthukumar, P. Shyamkumar // Fuel. - 2013. - Vol. 112, № 7. - P. 562-566.

70. Babkin, V. S. Propagation of premixed gaseous explosion flames in porous media / V. S. Babkin, A. A. Korzhavin, V. Bunev // Combustion and Flame. - 1991. -Vol. 87, №2.-P. 182-190.

71. Masset, P. A. Fully explicit formulae for flame speed in infinite and finite porous media / P. A. Masset, O. Dounia, L. Selle // Combustion Theory and Modelling. -2021.-Vol. 25, №5.-P. 785-812.

72. Marbach, T. L. Experimental Study of Surface and Interior Combustion Using Composite Porous Inert Media / T. L. Marbach, A. K. Agrawal // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. - 2005. - Vol. 127, № 2. - P. 307-313.

73. Khanna, V. Measurements of emissions and radiation for methane combustion within a porous medium burner / V. Khanna, R. Goel, J. L. Ellzey // Combustion science and technology. - 1994. - Vol. 99, № 1-3. - P. 133-142.

74. Liu, J. F. Experimental investigation of combustion in porous heating burners / J. F. Liu, W. H. Hsieh//Combustion and Flame. -2004. - Vol. 138, №3. - P. 295-303.

75. Lean combustibility limit of methane in reciprocal flow filtration combustion reactor / K. V. Dobrego [et al.] // International Journal of Heat and Mass Transfer. -2008. - Vol. 51, № 9. - P. 2190-2198.

76. Numerical and experimental investigation of matrix-stabilized methane/air combustion in porous inert media / G. Brenner [et al.] // Combustion and Flame. -2000. - Vol. 123, № 1. - P. 201-213.

77. Stabilization of methane-hydrogen flames inside a divergent porous media reactor / C. Munoz-Herrera [et al.] // Proceedings of the Combustion Institute. - 2024. -Vol. 40, № 1. - Article number: 105719.

78. Experimental study on the combustion characteristics of ultralow-concentration methane in divergent porous media burner / Z. Yu [et al.] // Combustion Science and Technology. - 2024. - P. 1-28.

79. Hsu, P. F. Experimental and numerical study of premixed combustion within nonhomogeneous porous ceramics / P. F. Hsu, W. D. Evans, J. R. Howell // Combustion Science and Technology. - 1993. - Vol. 90, № 1-4. - P. 149-172.

80. Mathis, W. M. Flame stabilization, operating range, and emissions for a methane/air porous burner / W. M. Mathis, J. L. Ellzey // Combustion Science and Technology. - 2003. - Vol. 175, № 5. - P. 825-839.

81. Barra, A. J. Heat recirculation and heat transfer in porous burners / A. J. Barra, J. L. Ellzey // Combustion and Flame. - 2004. - Vol. 137, № 1. - P. 230-241.

82. Bubnovich, V. Numerical Study of the Effect of the Diameter of Alumina Balls on Flame Stabilization in a Porous-Medium Burner / V. Bubnovich, L. Henriquez, N. Gnesdilov // Numerical Heat Transfer, Part A: Applications. - 2007. - Vol. 52, № 3.-P. 275-295.

83. Modulation of heat transfer for extended flame stabilization in porous media burners via topology gradation / S. Sobhani [et al.] // Proceedings of the Combustion Institute. - 2019. - Vol. 37, № 4. - P. 5697-5704.

84. Contini, A. C. Numerical study of flame stability within inert porous media with variable void area / A. C. Contini, F. M. Pereira // Combustion and Flame. - 2022. -Vol. 246. - Article number: 112475.

85. Enhanced combustion stability of low-concentration methane though a flame buffer zone in a variable pore-density porous media burner / Y. Cao [et al.] // Applied Thermal Engineering. - 2025. - Vol. 265. - Article number: 125546.

86. Devi, S. Combustion of biogas in Porous Radiant Burner: Low emission combustion / S. Devi, N. Sahoo, P. Muthukumar // Energy Procedia. - 2019. -Vol. 158.-P. 1116-1121.

87. Devi, Sangjukta. Impact of Geometric Parameters of Fuel-Air Distribution System on the Temperature Variation and Emission of a Sideway Faced Porous Radiant Burner (SFPRB) / Sangjukta Devi, Niranjan Sahoo // Gas Turbine India Conference (1). -1:1, 12/2017. - P. 1234-4321.

88. Devi, S. Study of LPG and biogas combustion in two-layer porous radiant burners (PRBs) / S. Devi, N. Sahoo, P. Muthukumar // Advances in Mechanical Engineering. - Springer, 2020. - P. 1385-1391.

89. Shmelev, V. M. Surface Burning on a Foam Metal Matrix with the Ceramic Coating / V. M. Shmelev // Combustion Science and Technology. - 2014. - Vol. 186, № 7. - P. 943-952.

90. Effects of the preheat layer thickness on surface/submerged flame during porous media combustion of micro burner / A. A. Janvekar [et al.] // Energy. - 2017. -Vol. 122.-P. 103-110.

91. Applications of porous materials in combustion systems: A comprehensive and state-of-the-art review / A. Gharehghani [et al.] // Fuel. - 2021. - Vol. 304. - Article number: 121411.

92. Massalski, T. B. Binary alloy phase diagram / T. B. Massalski, J. L. Murray. -ASM International, 1986.-296 p.

93. An effect of chromium on mechanical properties of the Ni3Al-based alloys and sinters in compression tests / W. Malec [et al.] // Archives of Metallurgy and Materials. -2011.-№4.-P. 1007-1014.

94. Hibino, A. Synthesis and sintering of Ni3Al intermetallic compound by combustion synthesis process / A. Hibino, S. Matsuoka, M. Kiuchi // Journal of Materials Processing Technology. - 2001. - Vol. 112, № 1. - P. 127-135.

95. Wallwork, G. R. Some limiting factors in the use of alloys at high temperatures / G. R. Wallwork, A. Zeev Hed // Oxidation of Metals. - 1971. - Vol. 3. -P. 171-184.

96. Hemker, K. J. An investigation of the mechanisms that control intermediate temperature creep of Ni3Al / K. J. Hemker, M. J. Mills, W. D. Nix // Acta Metallurgica et Materialia. - 1991. - Vol. 39, № 8. - P. 1901-1913.

97. Мержанов, А. Явление волновой локализации автотормозящихся твердофазных реакций / А. Мержанов, И. Боровинская, В. Шкиро // Вестник АН СССР.- 1984.-№10.-С. 141.

98. Итин, В. И. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений / В. И. Итин, Ю. С. Найбороденко, А. Д. Коротаев // Томск: Издательство Томского университета. - 1989.

99. Thiers, L. Thermal explosion in Ni-Al system: influence of reaction medium microstructure / L. Thiers, A. S. Mukasyan, A. Varma // Combustion and Flame. -2002.-Vol. 131, №1-2.-P. 198-209.

100. Zhu, P. Reaction mechanism of combustion synthesis of NiAl / P. Zhu, J. Li, C. T. Liu // Materials Science and Engineering: A. - 2002. - Vol. 329. - P. 57-68.

101. Research process in porous Fe-Al, Ti-Al and Ni-Al intermetallic compound porous materials / T. T. Li [et al.] // Nonferrous Metal So. - 2011. - Vol. 21. -P. 784-795.

102. Munir, Z. The use of self-propagating combustion reactions for the preparation and consolidation of metallic and ceramic powders / Z. Munir // Solid State Phenomena. - 1992. - Vol. 25. - P. 197-208.

103. Fe-Al intermetallic foam with porosity above 60 % prepared by thermal explosion / X. Cai [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2018. - Vol. 732. -P. 443-447.

104. Porous NiTi shape memory alloys produced by SHS: microstructure and biocompatibility in comparison with Ti2Ni and TiNi3 / P. Bassani [et al.] // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. - 2014. - Vol. 25, № 10. - P. 2277-2285.

105. Synthesis, microstructure and properties of Ti-Al porous intermetallic compounds prepared by a thermal explosion reaction / Q. Shi [et al.] // RSC Advances. -2015. - Vol. 5, № 57. - P. 46339-46347.

106. Microstructure and properties of Al-Cr porous intermetallics fabricated by thermal explosion reaction / X. Kang [et al.] // Materials Letters. - 2018. - Vol. 217. -P. 174-176.

107. Fabrication of porous FeAl-based intermetallics via thermal explosion / Y. Liu [et al.] // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2018. - Vol. 28, № 6. -P. 1141-1148.

108. Oxidation resistance of highly porous Fe-Al foams prepared by thermal explosion / X. Cai [et al.] // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2018. -Vol. 49, № 8. - P. 3683-3691.

109. Highly porous open cellular TiAl-based intermetallics fabricated by thermal explosion with space holder process / Z. Wang [et al.] // Intermetallics. - 2016. -Vol. 68.-P. 95-100.

110. Hierarchical porous TiAl3 intermetallics synthesized by thermal explosion with a leachable space-holder material / X. Jiao [et al.] // Materials Letters. - 2016. -Vol. 181.-P. 261-264.

111. Fabrication of highly porous CuAl intermetallic by thermal explosion using NaCl space holder / X. Cai [et al.] // The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society (TMS). - 2018. -Vol. 70, № 10.-P. 2173-2178.

112. Fabrication of porous NiAl intermetallic compounds with a hierarchical open-cell structure by combustion synthesis reaction and space holder method / Y. Shu [et al.] // Journal of Materials Processing Technology. - 2019. - Vol. 264. - P. 182-189.

113. Karczewski, K. Highly-porous FeAl intermetallic foams formed via sintering with Eosin Y as a gas releasing agent / K. Karczewski, W. Stepnowski, S. Jozwaik // Materials Letters. - 2016. - Vol. 178. - P. 268-271.

114. Karczewski, K. Fabrication of FeAl intermetallic foams by tartaric acid-assisted self-propagating high-temperature synthesis / K. Karczewski, W. Stkepniowski, M. Salerno // Materials. - 2018. - Vol. 11, № 4. - P. 621.

115. Fabrication of Fe-Al intermetallic foams via organic compounds assisted sintering / K. Karczewski [et al.] // Materials. - 2015. - Vol. 8, № 5. - P. 2217-2226.

116. Karczewski, K. Amino acids aided sintering for the formation of highly porous FeAl intermetallic alloys / K. Karczewski, W. Stepniowski, M. Salerno // Materials. -2017.-Vol. 10, №7.-P. 746.

117. Unique microstructure of porous NiAl intermetallic compound prepared by combustion synthesis / H. Cui [et al.] // Journal of Porous Materials. - 2012. - Vol. 19, №4.-P. 415-422.

118. Kalantari, H. Investigation of the effect of foaming agent on the fabrication of NiTi foams using the self-propagating, high-temperature synthesis process / H. Kalantari, M. Adeli, R. Aboutalebi // Metallurgical and Materials Transactions B. -2019. - Vol. 50, № 6. - P. 2566-2573.

119. Fan, Q. Dissolution-precipitation mechanism of self-propagating high-temperature synthesis of mononickel aluminide / Q. Fan, H. Chai, Z. Jin // Intermetallics. - 2001. - Vol. 9, № 7. - P. 609-619.

120. Shteinberg, A. S. Kinetics of combustion in the layered Ni-Al system / A. S. Shteinberg, V. A. Shcherbakov, Z. A. Munir // Combustion science and technology. - 2001. - Vol. 169, № 1. - P. 1-24.

121. Rogachev, A. S. The mechanism of self-propagating high temperature synthesis of nickel aluminides, Part I: Formation of the product microstructure in a combustion wave / A. S. Rogachev, A. Varma, A. G. Merzhanov // International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. - 1993. - Vol. 2, № 1. -P. 25-38.

122. Mukasyan, A. S. Mechanisms of reaction wave propagation during combustion synthesis of advanced materials / A. S. Mukasyan, A. S. Rogachev, A. Varma // Chemical engineering science. - 1999. - Vol. 54, № 15-16. - P. 3357-3367.

123. Капиллярные гидродинамические явления в процессе безгазового горения / А. И. Кирдяшкин [и др.] // Физика горения и взрыва. - 2007. - Т. 43, № 6.-С. 31-39.

124. T.A., G. Uber Anlauffarben von Metallen / G. T.A. // Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie. - 2010. - Vol. 111. - P. 78-89.

125. Wagner, C. Beitrag zur Theorie des Anlaufvorgangs / C. Wagner // Zeitschrift für Physikalische Chemie. - 1933. - Vol. 21B, № 1. - P. 25-41.

126. Wagner, C. Beitrag zur Theorie des Anlaufvorganges. II. / C. Wagner // Zeitschrift für Physikalische Chemie. - 1936. - Vol. 32B. - P. 447-462.

127. Kofstad, P. High temperature corrosion /P. Kofstad//Elsevier Applied Science Publishers, Crown House, Linton Road, Barking, Essex IG 11 8 JU, UK. - 1988.

128. Ellingham, H. J. Reducibility of oxides and sulphides in metallurgical processes / H. J. Ellingham // Journal of the Society of Chemical Industry. - 1944. -Vol. 63, №5.-P. 125-160.

129. Joseph, D. Transient oxidation of Single-Crystal ß-NiAl / D. Joseph, S. L. James, M. E. Terence // Metallurgical Transactions A. - 1989. - Vol. 20. -P. 499-518.

130. Dominguez-Rodriquez, A. Diffusion fluxes and creep of polycrystalline compounds: Application to alumina / A. Dominguez-Rodriquez, J. Castaing // Scripta Metallurgica et Materialia. - 1993. - Vol. 28, № 10.

131. Effect of water vapor on high-temperature oxidation of NiAl alloy / D. Zhu [et al.] // Corrosion Science. - 2020. - Vol. 177. - Article number: 108963.

132. Kwai Chan, S. A Grain Boundary Fracture Model for Predicting Dynamic Embrittlement and Oxidation-Induced Cracking in Superalloys / S. Kwai Chan // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2015. - Vol. 46. - P. 2491-2505.

133. Czeppe, T. Structure and mechanical properties of NiAl and Ni3Al-based alloys / T. Czeppe, S. Wierzbinski // International Journal of Mechanical Sciences. -2000. - Vol. 42, № 8. - P. 1499-1518.

134. Effect of chromium on structure, strength, and plasticity of high-temperature intermetallide Ni3Al / G. P. Bakach [et al.] // Russian Physics Journal. - 1993. -Vol. 36.-P. 534-539.

135. Maguire, M. C. Weldability and hot ductility of chromium-modified Ni3Al alloys / M. C. Maguire, G. R. Edwards, S. A. David // Welding research. - 1992. -P. 231-242.

136. Stoloff, N. S. Physical and mechanical metallurgy of Ni3Al and its alloys / N. S. Stoloff// International Materials Reviews. - 1989. - Vol. 34, № 1. - P. 153-184.

137. Thermal Barrier Coatings—A State of the Art Review / J. G. Thakare [et al.] // Metals and Materials International. - 2020. - P. 1-22.

138. Chunhua, X. Pilling-Bedworth ratio for oxidation of alloys / X. Chunhua, G. Wei // Material Research Innovations. - 2000. - Vol. 3, № 4. - P. 231-235.

139. The Role of Dy and Hf Doping on Oxidation Behavior of Two-Phase y/+ß NiAl Alloys / J. He [et al.] // Corrosion Science. - 2015. - Vol. 98. - P. 699-707.

140. Synergistic effect of reactive element co-doping in two-phase Ni-Al alloys / J. He [et al.] // Corrosion Science. - 2017. - Vol. 120. - P. 130-138.

141. Guo, H. Effects of Dy on the microstructure and spallation failure of the alumina scales grown on NiAl / H. Guo, X. Wang, S. Gong // International Journal of Modern Physics B. -2010. -Vol. 24, № 15.-P. 3149-3154.

142. Cyclic oxidation behaviors of EB-PVD Dy doped ß-NiAl coatings at 1100 °C / H. Guo [et al.] // International Journal of Modern Physics B. - 2010. - Vol. 24, № 15n16. -P. 3143-3148.

143. Effect of Alloyed Lu, Hf and Cr on the Oxidation and Spallation Behavior of NiAl / C. Zhao [et al.] // Corrosion Science. - 2017. - Vol. 126. - P. 334-343.

144. Effect of Sm, Gd, Yb, Sc and Nd as Reactive Elements on Oxidation Behaviour of ß-NiAl at 1200 °C / H. Guo [et al.] // Corrosion Science. - 2014. - Vol. 78. -P. 369-377.

145. Effect of Co-Doping of Two Reactive Elements on Alumina Scale Growth of ß-NiAl at 1200 °C / H. Guo [et al.] // Corrosion Science. - 2014. - Vol. 88. - P. 197-208.

146. Effects of Dy on Cyclic Oxidation Resistance of NiAl Alloy / H. Guo [et al.] // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2009. - Vol. 19, № 5. -P. 1185-1189.

147. Saunders, S. The oxidation behaviour of metals and alloys at high temperatures in atmospheres containing water vapour: A review / S. Saunders, M. de Jesus Monteiro, F. C. Rizzo // Progress in Materials Science. - 2008. - Vol. 53. - P. 775-837.

148. Effect of water vapor on high-temperature oxidation of NiAl alloy / Z. Dingding [et al.] // Corrosion Science. - 2020. - Vol. 177. - Article number: 103606.

149. Liquid intrusion and alternative methods for the characterization of macroporous materials IUPAC Technical Report / J. Rouquerol [et al.] // Pure and Applied Chemistry. - 2011. - Vol. 84, № 1. - P. 107-136.

150. Naderi, M. Surface area: brunauer-emmett-teller BET / M. Naderi // Progress in filtration and separation. - Elsevier, 2015. - P. 585-608.

151. X-ray computed tomography / P. J. Withers [et al.] // Nature Reviews Methods Primers. - 2021. - Vol. 1, № 1. - P. 1-21.

152. High temperature corrosion evaluation and lifetime prediction of porous Fe22Cr stainless steel in air in temperature range 700-900 °C / D. Koszelow [et al.] // Corrosion Science. - 2021. - Vol. 189.

153. Yakovlev, I. Pore-scale study of complex flame stabilization phenomena in thin-layered radial porous burner /1. Yakovlev, A. Maznoy, S. Zambalov // Combustion and Flame. - 2021. - Vol. 231. - Article number: 111468.

154. Exner, H. E. Stereology And 3D Microscopy: Useful Alternatives Or Competitiors In The Quantitative Analysis Of Microstructures? / H. E. Exner // Image Analysis and Stereology. - 2011. - Vol. 23, № 2. - P. 73-82.

155. Pabst, W. Microstructure characterization via stereological relations - A shortcut for beginners / W. Pabst, E. Gregorova, Tereza // Materials Characterization. - 2015. - № 105. - P. 1-12.

156. Underwood, E. E. Quantitative stereology for microstructural analysis / E. E. Underwood // Microstructural analysis. - 1973. - P. 35-66.

157. Haynes, J. M. Stereological analysis of pore structure / J. M. Haynes // Materiaux et Construction. - 1973. - Vol. 6, № 3. - P. 175-179.

158. Update 3.0 to "PuMA: The Porous Microstructure Analysis software", (PII: S2352711018300281) / J. Ferguson [et al.] // SoftwareX. - 2021. - Vol. 15. - Article number: 100775.

159. Leon, C. A. The influence of nickel coating on the wettability of aluminum on ceramics / C. A. Leon, R. A. L. Drew // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2002. - Vol. 33, № 10. - P. 1429-1432.

160. Kuk, S. W. Effects of interfacial Al oxide layers: Control of reaction behavior in micrometer-scale Al/Ni multilayers / S. W. Kuk, J. Yu, H. J. Ryu // Materials & Design. - 2015. - Vol. 84. - P. 372-377.

161. Структурные особенности пористых материалов, сформированных волной самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / А. С. Мазной [и др.] // Перспективные материалы. - 2013. - № 3. - С. 5-13.

162. Mechanism study on cellulose pyrolysis using thermogravimetric analysis coupled with infrared spectroscopy / W. Shurong [et al.] // Frontiers in energy. - 2006. -Vol. 1.-P. 413-419.

163. Mary Singleton, F. The C-Ni (Carbon-Nickel) system / F. Mary Singleton, P. Nash // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. - 1989. - Vol. 10. - P. 121-126.

164. Processing of Ni-Al intermetallic with 2D carbon components / S. E. Alexander [et al.] // Materials Chemistry and Physics. - 2019. - Vol. 238.

165. Raghavan, V. Al-Cr-Ni (aluminum-chromium-nickel) / V. Raghavan// Journal of Phase Equilibria and Diffusion. - 2006. - Vol. 27, № 4. - P. 381.

166. Effects of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of Ni3Al-based superalloys: A review / Y.-t. Wu [et al.] // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. - 2021. - Vol. 28, № 4. - P. 553-566.

167. Effects of Chromium on tribological properties of Ni3Al under dry sliding / Y. Chen [et al.] // 21st International Conference on Composite Materials. -Xi'an, China, 2007.-P. 1-10.

168. Lapin, J. Effect of ageing on the microstructure and mechanical behaviour of a directionally solidified Ni3Al-based alloy / J. Lapin // Intermetallics. - 1997. - Vol. 5, №8.-P. 615-624.

169. Wright, R. N. Elevated temperature tensile properties of powder metallurgy Ni3Al alloyed with chromium and zirconium / R. N. Wright, V. K. Sikka // Journal of materials science. - 1988. - Vol. 23, № 12. - P. 4315-4318.

170. Cyclic oxidation behavior of Ni3Al-basedsuperalloy / J. Li [et al.] // Vacuum. -2019.-Vol. 169.-Article number: 108938.

171. Lee, D. B. High temperature oxidation of Ni3Al alloy containing Cr, Zr, Mo, and B / D. B. Lee, M. L. Santella // Materials Science and Engineering: A. - 2004. -Vol. 374, № 1-2. - P. 217-223.

172. Barrett, C. A. Resistance of Ni-Cr-Al alloys to cyclic oxidation at 1100 and 1200 °C / C. A. Barrett, C. E. Lowell // Oxidation of Metals. - 1977. - Vol. 11, № 4. -P. 199-223.

173. Effect of Al content on the lifetime of thermally grown oxide formed on Ni-Al alloys after isothermal oxidation / L. Qiu [et al.] // Corrosion Science. - 2014. -Vol. 89.-P. 13-20.

174. Ul-Hamid, A. A TEM study of the oxide scale development in Ni-Cr-Al alloys / A. Ul-Hamid // Corrosion Science. - 2004. - Vol. 46, № 1. - P. 27-36.

175. Barrett, C. A. Effect of 0.1 at.% zirconium on the cyclic oxidation resistance of (-NiAl / C. A. Barrett // Oxidation of Metals. - 1988. - Vol. 30, № 5. - P. 361-390.

176. A RITM-SP facility for the surface alloying / A. B. Markov [et al.] // Instruments and Experimental Techniques. - 2011. - Vol. 54, № 6. - P. 862-866.

177. Oxidation behavior of porous NiAl prepared through reactive synthesis / H. X. Dong [et al.] // Materials Chemistry and Physics. - 2010. - Vol. 122, № 2. -P. 417-423.

178. Preparation of Al-Dy core-shell particles by electron beam treatment of Al powder with consequent magnetron deposition of Dy film / E. Yakovlev [et al.] // Materials Letters. - 2022. - Vol. 324. - Article number: 132729.

179. Preparation and surface alloying of Al-Dy and Al-Y core-shell particles by magnetron sputtering and pulsed electron beam treatment / E. Yakovlev [et al.] // Materials Today Communications. - 2023. - Vol. 36. - Article number: 106837.

180. Okamoto, H. Supplemental Literature Review of Binary Phase Diagrams: Ni-Dy, Al-Pd, Ba-Gd, Ba-Pr, Cu-P, Dy-Ni, Ga-Mn, Gd-Sb, Gd-Zr, Ho-Te, Lu-Sb, and Mn-Nb / H. Okamoto // Journal of phase equilibria and diffusion. - 2014. - Vol. 35, № 1.-P. 105-116.

181. Okamoto, H. Supplemental Literature Review of Binary Phase Diagrams: Cd-Se, Cu-Hg, Cu-Ho, Eu-Mg, H-Sr, Hf-Si, La-Mn, Mn-Nd, Nb-Y, Ni-Y, Pb-Se, and Sc-Sr / H. Okamoto // Journal of phase equilibria and diffusion. - 2013. - Vol. 34, № 5.-P. 430-436.

182. Gergely, V. The FOAMCARP process: foaming of aluminium MMCs by the chalk-aluminium reaction in precursors / V. Gergely, D. Curran, T. Clyne // Composites Science and Technology. - 2003. - Vol. 63, № 16. - P. 2301-2310.

183. Synergistic effect of reactive element co-doping in two-phase (y'+ |3) Ni-Al alloys / J. He [et al.] // Corrosion Science. - 2017. - Vol. 120. - P. 130-138.

184. Study of oxidation mechanisms of Ni-Al alloys with different phase structures at 1200 °C / Y. Zhu [et al.] // Materials Today Communications. - 2023. - Vol. 35. -Article number: 106393.

185. Pint, B. A. Experimental observations in support of the dynamic-segregation theory to explain the reactive-element effect/B. A. Pint// Oxidation of metals. - 1996. -Vol. 45.-P. 1-37.

186. Yang, L. The Residual Stress of Oxide Scales Grown on Ni-Al Alloys Doped with Minor Dy and Y / L. Yang, L. Zheng, H. Guo // Corrosion Science. - 2016. -Vol. 112.-P. 542-551.

187. Chevalier, S. Influence of reactive element oxide coatings on the high temperature oxidation behavior of alumina-forming alloys / S. Chevalier, C. Nivot, J. Larpin // Oxidation of metals. - 2004. - Vol. 61. - P. 195-217.

188. High temperature corrosion and corrosion protection of porous Ni22Cr alloys / J. Karczewski [et al.] // Surface and Coatings Technology. - 2015. - Vol. 261. -P. 385-390.

189. Influence of yttria surface modification on high temperature corrosion of porous Ni22Cr alloy / J. Karczewski [et al.] // International Journal of Applied Ceramic Technology. - 2018. - Vol. 15, № 2. - P. 361-369.

190. Improvement of Corrosion Properties of Porous Alloy Supports for Solid Oxide Fuel Cells / M. Stange [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. -2017. - Vol. 42, № 17. - P. 12485-12495.

191.Molin, S. Coatings for Improvement of High Temperature Corrosion Resistance of Porous Alloys / S. Molin, M. Gazda, P. Jasinski // Journal of the European Ceramic Society. - 2011. - Vol. 31, № 14. - P. 2707-2710.

192. Ghadami, F. Microstructural characteristics and oxidation behavior of the modified MCrAlX coatings: A critical review / F. Ghadami, A. Sabour Rouh Aghdam, S. Ghadami // Vacuum. - 2021. - Vol. 185. - Article number: 109980.

193. Investigation of HVOF sprayed novel Al1.4Co2.1Cr0.7Ni2.45Si0.2Ti0.14 HEA coating as bond coat material in TBC system / M. Srivastava [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2022. - Vol. 924. - Article number: 166388.

194. Speck, P. Metal dusting of nickel-aluminium alloys / P. Speck, D. J. Young, J. Zhang // Oxidation of metals. - 2010. - Vol. 73, № 1. - P. 255-274.

195. Fujiwara, K. Measurement of intrinsic diffusion coefficients of Al and Ni in Ni3Al using Ni/NiAl diffusion couples / K. Fujiwara, Z. Horita // Acta Materialia. -2002. - Vol. 50, № 6. - P. 1571-1579.

196. Caley, W. F. Corrosion of refractory materials by liquid slags formed from the combustion of straw / W. F. Caley, S. G. Whiteway // Canadian Metallurgical Quarterly. - 1988. - Vol. 27, № 2. - P. 135-140.

197. Development of a new infrared heater based on an annular cylindrical radiant burner for direct heating applications / A. Maznoy [et al.] // Energy. - 2020. - Vol. 204. -P. 399-409.

198. Hot corrosion behavior of PtHf co-modified NiAl coating in the mixed salt of Na2SO4-NaCl at 900 °C / Y. Yang [et al.] // Corrosion Science. - 2020. - Vol. 167. -Article number: 108527.

199. Vacancy ordering during selective oxidation of (-NiAl / Y. He [et al.] // Materialia. - 2020. - Vol. 12. - Article number: 100783.

200. Thermodynamic modeling of oxidation of Al-Cr-Ni alloys / P. Saltykov [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2004. - Vol. 381, № 1-2. - P. 99-113.

201. McCarron, R. L. Environmental Resistance of Pure and Alloyed y/ Ni3Al and (-NiAl / R. L. McCarron, N. R. Lindblad, D. Chatterji // Corrosion. - 1976. - Vol. 32, № 12.-P. 476-481.