Разработка и освоение технологии плазмометаллургического производства карбида кремния с использованием микрокремнезема для композиционного никелирования и хромирования
Диссертация
С целью оценки эффективности использования карбида кремния в процессах композиционного никелирования и хромирования исследованы особенности формирования и основные свойства композиционных материалов никель (хром) — высокодисперсный карбид кремния. Установлено, что при использовании высокодисперсных частиц происходит уменьшение их массового содержания в покрытии и концентрации… Читать ещё >
Содержание
- 1. Современное состояние, перспективы производства и использования
- А карбида кремния для композиционного никелирования и хромирования
- 1. 1. Физико-химические свойства и области применения карбида кремния
- 1. 2. Карбид кремния для технологии композиционных электрохимических покрытий (КЭП)
- 1. 2. 1. Композиционные электрохимические покрытия с высокодисперсными порошками
- 1. 2. 2. Требования к материалам упрочняющей фазы для КЭП
- 1. 2. 3. Целесообразность применения карбида кремния в процессе композиционного электроосаждения
- 1. 2. 4. Способы получения порошков карбида кремния
- 1. 2. 5. Анализ современного состояния производства и выбор рационального способа получения карбида кремния для
- 1. 3. Выбор кремнеземсодержащих сырьевых материалов для производства высоко дисперсного карбида кремния
- 1. 3. 1. Основные характеристики высокодисперсных кремнеземсодержащих материалов
- 1. 3. 2. Практика и перспективы использования микрокремнезема в восстановительных процессах
- 1. 4. Выводы и постановка задачи
- 2. 1. Условия образования микрокремнезема
- 2. 2. Физико-химическая аттестация микрокремнезема, образующегося
- 2. 2. 1. Определение фазового состава
- 2. 2. 2. Определение химического состава
- 2. 2. 3. Определение дисперсности и морфологии частиц
- 2. 3. Выводы
- 3. 1. Выбор аппаратурного оформления плазмометаллургического способа производства карбида кремния
- 3. 1. 1. Способы реализации плазменных процессов переработки дисперсного сырья
- 3. 1. 2. Особенности теплообмена в многоструйном реакторе
- 3. 2. Совершенствование конструкции трехструйного прямоточного реактора
- 3. 2. 1. Оптимизация геометрических характеристик рабочего пространства камеры смешения
- 3. 2. 2. Организация тепловой защиты реактора и оценка ее эффективности
- 3. 2. 3. Исследование теплообмена в канале теплоизолированного реактора
- 3. 3. Выводы
- 4. 1. Теоретические основы плазмометаллургического получения карбида кремния
- 4. 1. 1. Термодинамический анализ процессов карбидообразования
- 4. 1. 1. 1. Термодинамика высокотемпературных процессов пиролиза углеводородов и получение восстановительных газов в системах C-H-N, C-H-0-N
- 4. 1. 1. 2. Термодинамика высокотемпературных взаимодействий в системе Si-0-C-H-N. ф 4.1.1.3 Эффективность восстановления и карбидизации в системе 4 Si-O-C-H-N
- 4. 1. 2. Кинетический анализ процессов карбидообразования
- 4. 1. 2. 1. Макрокинетика процессов плазменного пиролиза углеводородов
- 4. 1. 2. 2. Макрокинетика процессов плазмометаллургического восстановления оксидсодержащего сырья
- 4. 1. 1. Термодинамический анализ процессов карбидообразования
- 4. 2. 1. Плазмотехнологический модуль для плазмометаллургического производства карбида кремния
- 4. 2. 2. Методика исследований
- 4. 2. 3. Исследования свойств конденсированных и газообразных
- 4. 2. 4. Определение параметров процесса получения карбида кремния
- 4. 2. 5. Идентификация продуктов синтеза
- 4. 2. 6. Закономерности плазмометаллургического производства карбида кремния
- 4. 3. Выводы
- 5. 1. Способы направленного формирования специальных свойств карбида кремния
- 5. 1. 1. Формирование специальных свойств, связанных с состоянием
- 5. 1. 2. Термоокислительная устойчивость и коррозионная стойкость в растворах электролитов
- 5. 2. Оценка эффективности использования карбида кремния в КЭП
- 5. 3. Выводы
- 6. 1. Освоение технологии плазмометаллургического получения карбида кремния и разработка научно-технической документации
- 6. 2. Разработка аппаратурно-технологической схемы плазмометаллургического производства карбида кремния
- 6. 2. 1. Обоснование аппаратурно-технологической схемы экологически чистого варианта плазмометаллургического производства карбида кремния
- 6. 2. 2. Проектирование и реализация аппаратурно-технологической схемы экологически чистого варианта плазмометаллургического производства карбида кремния
- 6. 3. Выводы
Список литературы
- Косолапова Т.Я. Неметаллические тугоплавкие соединения/ Т. Я. Косолапова и др. -М.: Металлургия, 1985. 224 с.
- Сайфуллин P.C. Физикохимия неорганических полимерных и композиционных материалов/Р.С. Сайфуллин -М.: Химия, 1990. 240 с.
- Самсонов Г. В. Тугоплавкие покрытия /Г.В. Самсонов, А. П. Эпик. -М.: Металлургия, 1973. 400 с.
- Портной К.И. Структура и свойства композиционных материалов / К. И. Портной и др. М.: Машиностроение, 1979. — 256 с.
- Агеенко И.С. Исследование условий получения и свойств композиционных никелевых покрытий с карбидом кремния различной дисперсности/ И. С. Агеенко, В. И. Дахов, Т. Е. Цупак // Тр. МХТИ им. Д. И. Менделеева. -М., 1984.-Вып. 131.-С. 64−78.
- Дахов В.И. Исследование электроосаждения КЭП никель карбид кремния / В. И. Дахов и др. // Прикладная электрохимия. Успехи и проблемы гальванотехники/ КХТИ — Казань, 1982. — С. 35−38.
- Антропов Л.И. Композиционные электрохимические покрытия и материалы/Л.И. Антропов, Ю. И. Лебединский. Киев: Техшка, 1986. — 200 с.
- Сабуров В.П. Плазмохимический синтез ультрадисперсных порошков и их применение для модифицирования металлов и сплавов / В. П. Сабуров и др. Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1995. -344 с.
- Сайфуллин P.C. Неорганические композиционные материалы/ P.C. Сайфуллин -М.: Химия, 1983. 304 с.
- Антропов Л.И. О некоторых особенностях электроосаждения покрытий на основе никеля/ Л. И. Антропов, М. Н. Быкова, H.A. Шклянная // Защита металлов. 1981. — Т. 17. — № 4. — С. 420−424.
- Косолапова Т.Я. Физико-химические основы формирования дисперсных тугоплавких соединений/ Т. Я. Косолапова, Э. В. Прилуцкий // Свойства и применение дисперсных порошков. — Киев: Наукова Думка, 1986. — С. 13−22.
- Пилянкевич А.Н. Коалесценция ультрадисперсных частиц металлов под воздействием электролитов/ А. Н. Пилянкевич, В. А. Мельников // Сб. науч. тр. «Дисперсные кристаллические порошки в материаловедении»./ ИПМ АН УССР. Киев, 1980. — С. 94−98.
- A.c. 138 752 СССР, МКИ С 25 Д 15/00. Электролит для получения композиционных никелевых покрытий/ Н. С. Агеенко, JI. Д. Гордина, JI. Н. Баранова, Г. В. Галевский (СССР). № 400 4047- заявл. 08.01.86.
- Композиционные материалы: Справочник / Под ред. Карпиноса Д. М. Киев: Наука Думка, 1985. — 592 с.
- Мошковский Б.И. Тонкое диспергирование абразивных материалов/ Б. И. Мошковский, А. Б. Ляшенко // Свойства и применение дисперсных порошков. Киев: Наукова Думка, 1986. — С. 84−91.
- Емяшев A.B. Газофазная металлургия тугоплавких соедине-ний./А.В. Емяшев М.: Металлургия, 1987. — 208 с.
- Прилуцкий Э.В. Высокодисперсные безразмольные порошки карбида кремния / Э. В. Прилуцкий и др. // Сб. науч. тр. «Карбиды и материалы на их основе"/ ИПМ АН УССР. Киев., 1983. — С. 48−51.
- Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы/ С.А. Крапивина-Л.: Химия, 1981.-248 с.
- Атаманенко Б.А. Получение нитридов в лазерном излучении // Сб. науч. тр. «Экстремальные процессы в порошковой металлургии» / ИПМ АН УССР. Киев, 1986. — С. 24−36.
- Schwier G. Siliciumnitrid- und Siliciumcarbidpulver fur Hochleistungskeramik/ G. Schwier, G. Nietfeld // Sprechsaal. 1988. — Vol. 21. — № 3. — S. 175 180.
- Masataka Y. Present state of silicon carbide powder // Ceramics Yapan. -1986.-№ 1.-P. 46−51.
- Рыкалин H.H. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справ. / H.H. Рыкалин и др. М.: Машиностроение, 1985. — 496 с.
- Цветков Ю.В. Низкотемпературная плазма в процессах восстановления/ Ю. В. Цветков, С. А. Панфилов М.: Наука, 1980. — 360 с.
- Пархоменко В.Д. Плазма в химической технологии / В. Д. Пархоменко и др. Киев: Технша, 1986. — 144 с.
- Баженов П.И. Строительная керамика из побочных продуктов промышленности /П.И. Баженов и др. М.: Стройиздат, 1986. — 136 с.
- Состав и свойства золы и шлака ТЭС: Спр. пособие, ч. I -М.: Энер-гоатомиздат, 1985.-288 с.
- Каприелов С.С. Эффективный путь утилизации ультрадисперсных продуктов газоочистки печей / С. С. Каприелов и др. // Сталь. 1992. — № 5. -С. 83−85.
- Зубов B.JI. Электрометаллургия ферросилиция/ B.JI. Зубов, М. И. Гасик. Днепропетровск: Системные технологии, 2002. — 704 с.
- Гасик М.И. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов/ М. И. Гасик, Н. П. Лякишев. — М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999. -764 с.
- Виноградов C.B. Перспективы использования пыли газоочистных производств ферросилиция / C.B. Виноградов и др. // Сталь. 1989. — № 4 -С. 41−44.
- ТУ 5743−048−2 495 332−96. Микрокремнезем конденсированный. Введ. 01.08.1996.-М., 1996.
- ТУ 14−142−17−01. Микрокремнезем уплотненный огнеупорный. Введ. 2001. Новокузнецк, 2001.
- Батраков В.Г. Оценка ультрадисперсных отходов металлургических производств как добавок в бетон / В. Г. Батраков и др./ Бетон и железобетон.- 1990.-№ 12.-С. 15−17.
- Стороженко Г. И. Определение основных характеристик пылевидных отходов производства ферросилиция /Г.И. Стороженко, К. А. Черепанов // Изв. вузов. Черная металлургия. 1989. — № 2. — С. 152−155.
- Страхов В.М. Использование колошниковой пыли производства ферросилиция для улучшения свойств углеродистого восстановителя / В. М. Страхов и др. / Сб. науч. тр. «Кремнистые ферросплавы» -М.: Металлургия, 1988.-С. 77−81.
- Ливенец В.И. Физико-механические свойства кремнеземистой пыли, образующейся при производстве ферросилиция/ В. И. Ливенец, В.М. Ди-нельт, К. А. Черепанов // Изв. вузов. Черная металлургия. 1989. — № 8. -С. 152−153.
- Зельберг Б.И. Шихта для электротермического производства кремния/ Б. И. Зельберг, А. Е. Черных, К. С. Ёлкин Челябинск: Металл, 1994. — 320 с.
- Евсеев Н.В. Влияние добавок пылевого отхода на физико-химические превращения в шихте при выплавке технического кремния/ Н. В. Евсеев, Н. В. Головных, Н. Ф. Радченко // Цветные металлы. 1991. — № 10. — С. 29−31.
- Щадис B.C. Разработка и применение высокопористых композиционных видов сырья для выплавки кремния: автореф. дисс.. канд. тех. Наук/
- B.C. Щадис: Иркутский гос. техн. ун-т.-Иркутск, 1997. 19 е.: граф. — Библи-огр. С. 18−19 (14 назв.).
- Черных А.Е. Тонкодисперсные техногенные материалы как сырье для выплавки кремния/ А. Е. Черных и др. // Тез. докл. междун. науч.-тех. конф. «Пути повышения качества продукции кремниевого производства». -Иркутск, 1994.-С. 9−11.
- Павлов С.Ф. Использование сухой пыли газоочисток для плавки ферросилиция / С. Ф. Павлов и др. // Материалы завод, науч.-тех. конф. «Совершенствование производства ферросилиция» Новокузнецк, 1997. — Вып. З — С. 388−394.
- Толочко А.И. Утилизация пыли и шламов в черной металлургии / А. И. Толочко и др. Челябинск: Металлургия, 1990. — 152 с.
- Толстогузов Н.В. Схема карботермического восстановления кремния/ Н. В. Толстогузов // Изв. вузов. Цветная металлургия 1992. — № 5−6.1. C. 71−81.
- Круковский B.K. Исследование процесса нагрева полидисперсного угля высокотемпературным газовым теплоносителем/ В. К. Круковский, В. В. Лебедев, Е. А. Колобова // Химия твердого топлива. 1976. — № 6. — С. 26−29.
- Павлов С.Ф. Металлургический карбид кремния. Получение и применение: автореф. дисс. канд. тех. наук/С.Ф. Павлов: СибМИ. Новокузнецк, 1987. — 20 е.: граф. — Библиогр. С. 19−20 (7 назв.)
- A.C. 1 730 035 (СССР) МКИ С01В31/36. Способ получения карбида кремния/ В. М. Динельт, В. И. Ливенец 4 768 209/26- заявл. 12.12.89- опубл. в Б.И. 1992. № 16.
- Якушевич Н.Ф. Технология углетермического синтеза микропорошков карбида кремния / Н. Ф. Якушевич и др. // Тез. докл. науч.-тех. конф. «Новые материалы и технологии"/ МГАТУ. М., 1994. — С. 32.
- Якушевич Н.Ф. Взаимодействие углерода с оксидами кальция, кремния, алюминия/ Н. Ф. Якушевич., Г. В. Галевский Новокузнецк: СибГИУ, 1999. — 250 с.
- Якушевич Н.Ф. Физико-химические взаимодействия в руднотерми-ческих печах при плавке кремния/ Н. Ф. Якушев ич, O.A. Ковров, а // Изв. вузов. Черная металлургия. 1997. — № 8 -С. 3−8.
- Полях O.A. Физико-химические процессы пылеобразования при выплавке ферросилиция // O.A. Полях и др. // Сб. науч. тр. «Вестник горнометаллургической секции РАЕН. Отделение металлургии"/ СибГИУ. Новокузнецк, 1999. — Вып. 8.- С. 41−45.
- Index (Inorganic) to the Powder Diffraction Fil.-Philadelphia, 1973.
- Горшков B.C. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ/ B.C. Горшков, В. В. Тимашев, В. Г. Савельев.-М.:ВШ, 1981.-335с.
- Топор Н.Д. Термический анализ минералов и неорганических соединений/ Н. Д. Топор, Л. П. Огородова, JI.B. Мельчакова.-М.:Изд. МГУ, 1987.-190 с.
- Накамото Н. Инфракрасные спектры силикатов/ Н. Накамото.-М.:Мир, 1967.- 268 с.
- Плюсина И.И. Инфракрасные спектры минералов/ И. И. Плюсина.-М.:Изд. МГУ, 1976. 175 с.
- ГОСТ 23 581.15−81* ГОСТ 23 581.22−81*. Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Методы химического анализа. — Введ. 01.01.81, изменен 1.02.87. — М.: ИПП Изд-во стандартов, 2003.-440 с.
- ГОСТ 23 401–90. Порошки металлические, катализаторы и носители. Определение удельной поверхности. Введ. 22.12.90. — М.: ИПП Изд-во стандартов, 2003.-440 с.
- Дембовский В. Плазменная металлургия / В. Дембовский. М.: Металлургия, 1981. — 280 с.
- Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей/ Н. Б. Варгафтик. -М: Наука, 1982. 720 с.
- Жуков М.Ф. Плазмотроны. Исследования. Проблемы/ М. Ф. Жуков и др. // Институт теплофизики СО РАН. Новосибирск, 1995. — 202 с.
- Галевский Г. В. Гидродинамические и теплотехнические характеристики трехструйного прямоточного реактора для высокотемпературного синтеза тонкодисперсных материалов / Г. В. Галевский и др. Новосибирск: ИТ СО РАН, 1990.-40 с.
- Моссэ A.JI. Обработка дисперсных материалов в плазменных реакторах / A.JI. Моссэ, И. С. Буров. Минск: Наука и техника, 1980. — 208 с.
- Галевский Г. В. Некоторые вопросы газодинамики и теплотехники многоструйных плазменных реакторов/ Г. В. Галевский и др. // Изв. СО АН СССР. Серия техн. наук. 1990. — Вып. 3. — С. 76−82.
- Амбразявичус А.Б. Высокотемпературный теплообмен в плазмен-но-технологических аппаратах: учеб. пособие/ А. Б. Амбразявичус, В. К. Литвинов Свердловск: УПИ им. С. М. Кирова, 1986. — 89 с.
- Пархоменко В.Д. Технология плазмохимических производств: учеб пособие / В. Д. Пархоменко, П. Н. Цыбулев, Ю. И. Краснокутский Киев: Ви-ща шк., 1991.-255 с.
- Кржижановский P.E. Теплофизические свойства неметаллических материалов: справочник/ P.E. Кржижановский, З. Ю. Штерн Л.: Энергия, 1973.-333 с.
- Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочник в 4-х томах. / Под ред. В. П. Глушко. М.: Наука, 1978−1982 г. г.
- Сурис А.JI. Термодинамика высокотемпературных процессов: справ, изд./ A.JI. Сурис М.: Металлургия, 1985. — 568 с.
- Bikhan G. Zur gleichzeitigen Bildung fon Blausaure und Aretylen im Stickstoffplasmastral/ G. Bikhan, HJ. Spangenberg // Chem. Technik. 1975. — № 12.-S. 736−738.
- Ламихов Л.К. Термодинамический анализ системы Si-O-C-H-N / Л. К. Ламихов и др. // Дисперсные кристаллические порошки в материаловедении / ИПМ АН УССР. Киев, 1980. — С. 48−52.
- Данилова Т.Г. Вычисление термодинамических функций индивидуальных веществ при расчетах на ЭВМ высокотемпературных химических процессов/ Т. Г. Данилова, В. В. Калмыков, В. Л. Климов М.: ЦНИИТИ, 1979.- 146 с.
- Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания: справочник в 3-х томах. / Под ред. В. П. Глушко. М.: ВИНИТИ, 1971−1973 г. г.
- Галевский Г. В. Карботермическое восстановление оксидов ванадия и хрома в высокоэнтальпийном газовом потоке/ Г. В. Галевский, A.A. Корнилов, Л. К. Ламихов // Изв. СО АН СССР. Серия хим. наук. 1978. — № 7.- Вып. 3. С. 136−142.
- А.с. 1 204 518 СССР, МКИ В 65В1/16. Устройство для дозирования порошково-газовой смеси/ В. Н. Речкин, А. А. Гусев (СССР). № 3 775 795/28−13- заявл. 24.07.84- опубл. 15.01.86 // Открытия. Изобрет. -1986.-№ 2.-8 с.
- Ruska I. The quanitative calculation of SiC polytypes from measurements of X-Ray diffraction peak inrensitives/ I. Ruska, L.J. Juckeler, J. Lorens // Journal of materials science. 1979. — V. 14, № 8. — P. 2013−2017.
- Волков М.П. Исследование фазового превращения стали 11X18-ЖД при тонком шлифовании/ М. П. Волков, Е. А. Островская, Я. В. Гришин — М.: Специнформцентр ВНИИПП, 1977. Вып. 3 (93). — С. 104−113.
- Горелик С.С. Рентгенографический и электроннографический анализ/ С. С. Горелик., JI.H. Расторгуев, Ю. А. Скаков М.:Изд-во МИСИИ, 1994.-328 с.
- Самсонов Г. В. Анализ тугоплавких соединений/ Г. В. Самсонов и др. М.: Металлургиздат, 1962. — 256 с.
- Яковлев П.Я. Определение углерода в металлах/ П. Я. Яковлев, Е. Ф. Яковлева, А. И. Фжеховская М.: Металлургия, 1972. — 288 с.
- ОСТ 2 МТ 74−7-84 Материалы шлифовальные. Карбид кремния. Методы химического анализа. Введ. 01.01.84. — М.: Минстанкопром, 1984.
- Михайличенко JI.K. Газохроматографическое определение кислорода и азота в тугоплавких соединениях/ JI.K. Михайличенко // Заводская лаборатория. 1971. — № 1. — С. 63−69.
- Скворцова Л.И. Магнитометрическое определение хрома в водных растворах/ Л. И. Скворцова, Ю. Б. Клетеник // Журнал аналитической химии. 1985.-Т. 38.-№ 7. — С. 1257−1261.
- Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы/ Ю. Г. Фролов. М.: Химия, 1988. — 464 с.
- Коузов П.А. Основы анализа дисперсионного состава промышленных пылей и измельченных материалов/ П. А. Коузов. — JL: Химия, 1987. -263 с.
- Глухов В.П. Структурные исследования продукта высокотемпературного синтеза карбида кремния / В. П. Глухов и др. // Карбиды и материалы на их основе / ИПМ АН УССР. Киев, 1983. — С. 109−111.
- Агеенко Н.С. Применение ультрадисперсных порошков для получения композиционных электрохимических покрытий/ Н. С. Агеенко и др. // Плазменные процессы в химической промышленности/ ИНХП АН СССР. -Черноголовка, 1987. С. 46−54.
- Гальванические покрытия в машиностроении: Справочник. Т.1 / Под ред. М. А. Шлугера. М.: Машиностроение, 1985. — 240 с.
- Павлов С.Ф. Отходы и выбросы при производстве ферросилиция/ С. Ф. Павлов, Ю. П. Снитко, С. Б. Плюхин // Электрометаллургия. 2001. -С. 22−28.
- Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Т. 1,2. / Под ред. С. Калверта, Г. М. Иглунда. М.: Металлургия, 1988.
- Бобков О.С. Синильная кислота/ О. С. Бобков, С. К. Смирнов. -М.: Химия, 1970. 173 с.
- Пановский В.А. Каталитическое дожигание/ В. А. Пановский // Катализаторы и каталитические процессы / Институт катализа СО АН СССР. Новосибирск, 1977. — С. 183−188.
- Галевский Г. В. Обеспыливание и обезвреживание технологических газов плазменных восстановительных процессов/ Г. В. Галевский и др. // Сб. науч.-исслед. работ АО НкАЗ, Кузбасс, филиал ИАН РФ. Секция цвет, металлургии. Новокузнецк, 1994. — С. 34−43.