ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Print ISSN: 1727-2769    Online ISSN: 2658-3747
English | Русский

Последний выпуск
№3(40) июль-сентябрь 2018

Синтез высокодисперсного карбида кремния из разных шихтовых материалов

Выпуск № 4 (37) октябрь-декабрь 2017
Авторы:

Квашина Татьяна Сергеевна,
Крутский Юрий Леонидович,
Черкасова Нина Юрьевна,
Кузьмин Руслан Изатович,
Тюрин Андрей Геннадьевич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1727-2769-2017-4-80-90
Аннотация

В статье представлены результаты исследования процесса синтеза высокодисперсного порошка карбида кремния комбинированием экзо- и эндотермических реакций (синтез из элементов и карботермическое восстановление) с использованием нановолокнистого углерода в качестве углеродного материала. Продукты реакции изучались рентгенофазовым и элементным анализами, сканирующей электронной микроскопией с применением локального энергодисперсионного рентгеновского микроанализа. Удельная поверхность образцов определена методом БЭТ. Термоокислительная стабильность изучена синхронной термогравиметрией (ТГ) и дифференциальной сканирующей калориметрией (ДСК). Полученный при оптимальных условиях материал представлен одной фазой – карбидом кремния высокотемпературной модификации. Средний размер агрегированных частиц составил

3,3…4,2 мкм. Величина удельной поверхности образцов составляет до 5 м2/г. Содержание примесей незначительное. Оптимальные условия синтеза карбида кремния с использованием в качестве восстановителя и карбидизатора НВУ следующие: массовое соотношение реагентов  по стехиометрии на карбид SiC, массовое соотношение шихт 1 : 1, проведение процесса  в среде аргона при температуре 1800 °С.


Ключевые слова: карбид кремния, нановолокнистый углерод, карботермическое восстановление, синтез из элементов, характеристики

Список литературы
  1. Григорьев О.Н. Керамика и керметы на основе бескислородных тугоплавких соединений // Порошковая металлургия. – 2012. – № 11/12. – С. 100–116.
  2. Monteverde F., Savino R., Fumo M.D.S. Dynamic oxidation of ultra-high temperature ZrB2–SiC under high enthalpy supersonic flows // Corrosion Science. – 2011. – Vol. 53. – P. 922–929. – doi: 10.1016/j.corsci.2010.11.018.
  3. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений / под ред. Т.Я. Косолаповой. – М.: Металлургия, 1986. – 928 с.
  4. Gruner W., Stolle S., Wetzig K. Formation of COх species during the carbothermal reduction of oxides of Zr, Si, Ti, Cr, W, and Mo // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. – 2000. – Vol. 18. – P. 137–145.
  5. Sivasankaran S., Kumar K. A novel sonochemical synthesis of nano-crystalline silicon carbide ceramic powder and its characterization // International Journal of Recent Scientific Research. – 2015. – Vol. 6. – P. 2630–2633.
  6. Low-temperature synthesis of silicon carbide powder using shungite / A. Gubernat, V. Pichor, R. Lach, D. Zientara, M. Sitarz, M. Springwald // Boletin de la Sociedad Espanola De Ceramica y Vidrio. – 2017. – Vol. 56, iss. 1. – P. 39–46.
  7. Morphology of silicon carbide synthesized using laser ablation of a mixture of nanofibrous carbon with xerogel / G.G. Kuvshinov, Yu.L. Krutskii, A.M. Orishith, I.S. Chukanov, A.S. Varfolomeeva, Yu.V. Afonin, V.I. Zaikovskii, D.G. Kuvshinov // Nanotechnologies in Russia. – 2012. – Vol. 7. – P. 385–391.
  8. Сычев А.Е., Мержанов А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез наноматериалов // Успехи химии. – 2004. – Т. 73, № 2. – С. 157–170.
  9. Low-temperature magnesiothermic synthesis of mesoporous silicon carbide from an MCM-48/polyacrilamid nanocomposite precursor / Z. Saeedifar, A.A. Nourbacksh, R.J. Kalbasi, E. Karamian // Journal of Materials Science and Technology. – 2013. – Vol. 29. – P. 255–260.
  10. Hosseini B., Nourbacksh A.A., MacKenzie K.J.D. Magnesiothermal synthesis of nanostructured SiC from natural zeolite (clinoptilolite) and mesoporous carbon CMK-1 // Ceramics International. – 2015. – Vol. 41. – P. 8809–8813. – doi: doi.org/10.1016/ j.ceramint.2015.03.107.
  11. Полях О.А., Руднева В.В. Плазмометаллургическое производство карбида кремния для композиционного никелирования и хромирования. – М.: Наука, 2006. – 188 с.
  12. Mechanism of porous filamentous carbon granule formation on catalytic hydrocarbon decomposition / G.G. Kuvshinov, Yu.L. Mogilnykh, D.G. Kuvshinov, D.Yu. Yermakov, M.A. Yermakova, A.N. Salanov, N.A. Rudina // Carbon. – 1999. – Vol. 37. – P. 1239–1246.
  13. Физико-химические свойства окислов: справочник / под ред. Г.В. Самсонова. – М.: Металлургия, 1978. – 472 с.
  14. Blott S.J., Pye K. Gradistat: a grain size distribution and statistics package for the analysis of unconsolidated sediments // Earth Surface Processes and Landforms. – 2001. – Vol. 26. – P. 1237–1248.
Благодарности. Финансирование

Работа выполнена в рамках гранта НГТУ № 024-НСГ-17, полученного
Т.С. Квашиной (Научный руководитель доцент Ю.Л. Крутский).

Для цитирования:

Синтез высокодисперсного карбида кремния из разных шихтовых материалов / Т.С. Квашина, Ю.Л. Крутский, Н.Ю. Черкасова, Р.И. Кузьмин, А.Г. Тюрин // Доклады АН ВШ РФ. – 2017. – № 4 (37). – C. 80–90. doi: 10.17212/1727-2769-2017-4-80-90

For citation:

Kvashina T.S, Krutskii Yu.L., Cherkasova N.Yu., Kuzmin R.I., Tyurin A.G. Sintez vysokodispersnogo karbida kremniya iz raznykh shikhtovykh materialov [Synthesis of highly dispersed silicon carbide from various charge materials]. Doklady Akademii nauk vysshei shkoly Rossiiskoi Federatsii – Proceedings of the Russian higher school Academy of sciences, 2017, no. 4 (37), pp. 80–90. doi: 10.17212/1727-2769-2017-4-80-90

Просмотров: 413