Himičeskaâ fizikaHimičeskaâ fizikaХимическая физика0207-401XThe Russian Academy of Sciences68188110.31857/S0207401X24080039Combustion, explosion and shock wavesГорение, взрыв и ударные волныResearch ArticleCombustion peculiarities in the 2Co–Ti–Al system and properties of half-metallic ferromagnetic Heusler alloy Co2TiAlОсобенности горения в системе 2Co–Ti–Al и свойства полуметаллического ферромагнитного сплава Гейслера Co2TiAlBusurinaM. L.БусуринаМ. Л.
Russian Federation
busurina@ism.ac.ruSytschevA. E.СычёвА. Е.
Russian Federation
busurina@ism.ac.ruVadchenkoS. G.ВадченкоС. Г.
Russian Federation
busurina@ism.ac.ruKarpovA. V.КарповА. В.
Russian Federation
busurina@ism.ac.ruMerzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian academy of sciencesИнститут структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук15082024438243001062025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0207-401X/article/view/681881

Combustion in the 2Co–Ti–Al system was observed by high-speed video recording. It is established that combustion occurs in the frontal mode, and the process parameters are determined. The maximum rate of the combustion temperature increase from the moment of initiation to the maximum value reached 2.7 · 104 K/s. The front propagation velocity calculated from the video recording was 9.4 cm/s. A micro-hotspot mode of combustion of the reaction composition was found. The temperature dependences of the electrical resistivity and magnetic moment of the single-phase Co2TiAl product synthesized in the combustion mode have been measured. For the synthesized Co2TiAl sample, the Curie temperature is Tc = 120 ± 5 K, and the electrical resistivity at room temperature is 1.35 μOhm · m. It is shown that the electrical and magnetic properties of the Co2TiAl alloy obtained in the combustion mode are similar to those of alloys obtained by arc melting.

Методом высокоскоростной видеосъемки исследовано горение в системе 2Co–Ti–Al. Установлено, что горение происходит во фронтальном режиме. Определены параметры процесса. Максимальная скорость роста температуры горения с момента инициирования до максимального значения достигала 2.7 · 104 К/с. Рассчитанная по видеозаписи скорость распространения фронта составила 9.4 см/с. Обнаружен микроочаговый режим горения реакционного состава. Исследованы температурные зависимости удельного электросопротивления и магнитного момента синтезированного в режиме горения однофазного продукта Co2TiAl. Для синтезированного образца Co2TiAl значение температуры Кюри составляет Tс = (120 ± 5) К, а удельное электросопротивление при комнатной температуре – 1.35 мкОм ⋅ м. Показано, что электрические и магнитные свойства сплава Co2TiAl, полученного в режиме горения, аналогичны свойствам сплавов, полученных методом дуговой плавки.

SHShigh-speed video recordingCo2TiAl Heusler phasemagnetic propertiesсамораспространяющийся высокотемпературный синтезвысокоскоростная видеосъемкафаза Гейслера Co2TiAlмагнитные свойстваF. Appel, H. Clemens, F. Fischer, J. Progress Mater. Sci. 81, P. 55 (2016). https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2016.01.001Appel F., Clemens H., Fischer F. // J. Progress Mater. Sci. 2016. V. 81. P. 55. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2016.01.001S.K. Dolukhanyan, A.G. Aleksanyan, G.N. Muradyan et al, Russ. J. Phys. Chem. B 15, 740 (2021). https://doi.org/10.1134/S1990793121040035Долуханян С.К., Алексанян А.Г., Мурадян Г.Н. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 7. С. 76. https://doi.org/10.31857/S0207401X21070037R. De Groot, F. Mueller, P. Engen et al., Phys. Rev. Lett. 50, 2024 (1983). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.50.2024De Groot R., Mueller F., Engen P. et al // Phys. Rev. Lett. 1983. V. 50. № 25. P. 2024. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.50.2024A.N. Vasilyev, V.D. Buchel’nikov, T. Takagi et al., Physics-Uspekhi. 46, 559 (2003). https://doi.org/10.1070/pu2003v046n06abeh001339Васильев А.Н., Бучельников В.Д., Такаги T. и др. // УФН. 2003. Т. 173. № 6. С. 577. https://doi.org/10.3367/UFNr.0173.200306a.0577Т. Graf, G. Fecher, J. Barth et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 42, 084003 (2009). https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/8/084003Graf Т., Fecher G., Barth J. et al // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. V. 42. № 084003. https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/8/084003Yu.A Perevozchikova, N.I. Kourov, S.M. Emel’yanova et al, Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental’nyh issledovanij. 3, 539 (2016). https://appliedresearch.ru/ru/article/view?id=8928&ysclid=ll6qs1l7xz185782893Перевозчикова Ю.А., Коуров Н.И., Емельянова С.М. и др. // Междунар. журн. прикл. и фундамент. исслед. 2016. № 3−4. С. 539.B. Fadila, M. Ameri, D. Bensaid et al., J. of Magnetism and Magnetic Materials. 448, 208 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.06.048Fadila B., Ameri M., Bensaid D. et al // J. Magn. Magn. Mater. 2018. V. 448. P. 208. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.06.048M. Koller, T.Chráska, J. Cinert et al., Materials and Design. 126, 351 (2017). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.04.028Koller M., Chráska T., Cinert J. et al // Mat. Des. 2017. V. 126. P. 351. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.04.028W. Zhang, L. Zhao, Z. Qian et al., J. Alloys Compounds. 431, 65 (2007). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.05.083Zhang W., Zhao L., Qian Z. et al // J. Alloys Compd. 2007. V. 431. P. 65. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.05.083V.I. Itin, Yu.S. Naiborodenko High-temperature synthesis of intermetallic compounds, Tomsk, Ed. by Tomsk University, 1989 [in Russian].Итин В.И., Найбороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1989.M. L. Busurina, A.E. Sytschev, A.V. Karpov et al., Russ. J. Phys. Chem. B 14, 999 (2020). https://doi.org/10.1134/S1990793120060020Бусурина М.Л., Сычёв А.Е., Карпов А.В. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 11. С. 39. https://doi.org/10.31857/S0207401X20110023S.L. Silyakov, M.Yu. Shiryaeva, A.F. Belikova et al., Russ. J. Phys. Chem. B 16, 290 (2022). https://doi.org/10.1134/S1990793122020129Силяков С.Л., Ширяева М.Ю., Беликова А.Ф.и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 81. https://doi.org/10.31857/S0207401X22030128J. Liang, L. Zhu, L.V. Wang, Light Sci. Appl. 7, 42 (2018) https://doi.org/10.1038/s41377-018-0044-7Liang J., Zhu L., Wang L.V. // Light Sci Appl. 2018. V. 7. P. 42. https://doi.org/10.1038/s41377-018-0044-7A.S. Mukasyan, S. Hwang, A.E. Sytchev et al., Combust. Sci.Techn. 115, 335 (1996). https://doi.org/10.1080/00102209608935535Mukasyan A.S., Hwang S., Sytchev A.E. et al // Combust. Sci. Techn. 1996. V. 115. № 4−6. P. 335. https://doi.org/10.1080/00102209608935535A.S. Rogachev, A.S. Mukasyan, Combust. Explos. Shock Waves. 51, 53 (2015).Рогачёв А.С., Мукасьян A.C. // Физика горения и взрыва. 2015. Т. 51. № 1. С. 66.N.A. Kochetov, B.S. Seplyarskii, Russ. J. Phys. Chem. B 17, 381 (2023). https://doi.org/10.1134/S1990793123020082Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. // Хим. физика. 2023. T. 42. № 3. С. 23. https://doi.org/10.31857/S0207401X23030081A.S. Rogachev, S.G.Vadchenko, N.V. Sachkova et al., Dokl. Phys. Chem. 478, 27 (2018). https://doi.org/10.1134/S0012501618020021Rogachev A.S., Vadchenko S.G., Sachkova N.V. et al. // Dokl. Phys. Chem. 2018. V. 478. P. 27. https://doi.org/10.1134/S0012501618020021M.L.Busurina, A.E. Sychev, I.D. Kovalev et al., Combust. Explos. Shock Waves. 56(3), 317 (2020). https://doi.org/10.1134/S0010508220030089Бусурина М.Л., Сычёв А.Е., Ковалев И.Д. и др. // Физика горения и взрыва. 2020. Т. 56. № 3. С. 78. https://doi.org/10.15372/FGV20200308S. Mizusaki, T. Ohnishi, T.C. Ozawa et al., Transactions on Magnetics. 47, 2444 (2011). https://doi.org/10.1109/TMAG.2011.2159581Mizusaki S., Ohnishi T., Ozawa T.C. et al // Trans. Magnеt. 2011. V. 47. № 10. P. 2444. https://doi.org/10.1109/TMAG.2011.2159581A.S. Shcherbakov, A.F. Prekul, R.V. Pomorcev, Pis’ma v ZHETF. 32(6), 425 (1980) [in Russian].Щербаков А.С., Прекул А.Ф., Поморцев Р.В. // Письма в ЖЭТФ. 1980. Т. 32. № 6. С. 425.