Совершенствование плазмометаллургической технологии производства нанопорошков карбида кремния

Совершенствование плазмометаллургической технологии производства нанопорошков карбида кремния

Автор: Руднева, Виктория Владимировна

Шифр специальности: 05.16.06

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2009

Место защиты: Новокузнецк

Количество страниц: 355 с. ил.

Артикул: 4660451

Автор: Руднева, Виктория Владимировна

Стоимость: 250 руб.

Совершенствование плазмометаллургической технологии производства нанопорошков карбида кремния  Совершенствование плазмометаллургической технологии производства нанопорошков карбида кремния 

Содержание
Введение.
1 Анализ состояния металлургических технологий производства и применения нанокарбида кремния и определение доминирующих тенденций их развития и совершенствования.
1.1 Нанотехнологический подход к созданию материалов с новыми свойствами и развитию высокотехнологических процессов их производства и применения
1.1.1 Основные понятия, определения и предпосылки развития исследований в области нанотехнологий и наноматериалов.
1.1.2 Оценка мирового состояния НИОКР в области нанотехнологии
1.1.3 Развитие отечественной наноиндустрии
1.2 Состояние и перспективы производства и применения нанокарбида
кремния.
1.2.1 Структура и физикохимические свойства карбида кремния
1.2.2 Мировой рынок карбида кремния и его сегментация.
1.2.3 Применение карбида кремния
1.2.3.1 Карбид кремния для керамической технологии
1.2.3.2 Карбид кремния для технологии композиционных электрохимических покрытий КЭП.
1.2.3.3 Карбид кремния для поверхностного модифицирования материалов.
1.2.3.4 Карбид кремния для модифицирования сплавов
1.2.3.5 Карбид кремния для модифицирования дисперснонаполненных полимерных материалов
1.2.3.6 Карбид кремния для красочных составов специального назначения.
1.2.4 Плазмометаллургическая технология производства нанокарбида
кремния и направления е совершенствования
Выводы и постановка задач исследования
2 Исследование и совершенствование реактора для плазмометаллургического производства нанокарбида кремния
2.1 Выбор направлений исследования и совершенствования трехструйного плазменного реактора
2.2 Теплотехническое обследование промышленного реактора мощностью 0 кВт.
2.3 Оценка эффективности тепловой защиты канала реактора футеровкой из диоксида циркония
2.4 Исследование теплообмена плазменного потока в теплоизолированном канале реактора для режима ввода высокодисперсного сырья.
2.5 Оптимизация условий ввода высокодисперсного сырья в плазменный поток
2.6 Компьютеризация расчетов параметров реактора
3 Развитие научных основ плазмометаллургической технологии производства нанокарбида кремния
3.1 Термодинамический анализ процессов синтеза и модифицирования карбида кремния и карбидсодержащих композиций
3.1.1 Цели, задачи и методика анализа
3.1.2 Термодинамика плазменного пиролиза метана.
3.1.3 Термодинамика высокотемпературных взаимодействий в системах i, i, i, i, i и i0
3.2 Кинетический анализ процессов карбидообразования
3.2.1 Макрокинетика процессов плазменного пиролиза углеводородов.
3.2.2 Макрокинетика процессов плазменного испарения дисперсного сырья1
3.3 Формирование требований к сырьевым материалам для синтеза
карбида кремния и карбидсодержащих композиций.
Выводы.
4 Выбор кремнийсодержащего сырья для плазмометаллургического производства нанокарбида кремния и его физикохимическая аттестация.
4.1 Техногенный микрокремнезем
4.1.1 Основные характеристики высокодисперсных кремнеземсодержащих материалов техногенного происхождения
4.1.2 Физикохимическая аттестация микрокремнезема, образующегося при производстве кремния и высококремнистых ферросплавов
4.1.3 Практика и перспективы использования техногенного микрокремнезема в восстановительных процессах.
4.2 Природный микрокремнезем
4.2.1 Основные характеристики высокодисперсных кремнеземсодержащих материалов природного происхождения .
4.2.2 Физикохимическая аттестация шунгитов.
4.2.3 Практика и перспективы использования шунгитов в восстановительных процессах.
4.3 Микропорошок кремния
4.4 Особо тонкий микрошлифпорошок карбида кремния.
4.5 Особо тонкий микропорошок нитрида кремния
4.6 Химический состав и характеристики дисперсности кремнийсодержащего сырья.
Выводы.
5 Разработка инновационной технологии плазмометаллургического
производства нанокарбида кремния
5.1 Методика экспериментальных исследований
5.2 Определение условий применения физических и химических методов анализа для исследования нанокарбида кремния и материалов на его основе
5.2.1 Рентгеновский анализ.
5.2.2 Химический анализ
5.2.3 Термогравиметрический анализ.
5.2.4 Массспектрометрический анализ.
5.2.5 Хроматографический анализ
5.2.6 Определение дисперсности продуктов синтеза.
5.3 Экспериментальное исследование процессов синтеза и модифицирования карбида кремния и карбидсодержащей композиции
5.3.1 Оптимизация процессов синтеза нанокарбида кремния
5.3.2 Оптимизация процессов плазменного модифицирования карбида кремния и карбидсодержащей композиции.
5.3.2.1 Плазменное модифицирование карбида кремния.
5.3.2.2 Плазменное модифицирование нитрида кремния и карбидонитридной композиции.
5.4 Идентификация продуктов синтеза и модифицирования карбида кремния и карбидсодержащей композиции.
5.4.1 Кристаллическая структура
5.4.2 Фазовый состав.
5.4.3 Форма и размер частиц
5.5 Особенности процессов карбидообразования в плазмометаллургическом реакторе.
5.6 Построение, описание и реализация обобщенной модели карбидообразования при плазменном синтезе и модифицировании .
6 Исследование физикохимических свойств нанокарбида кремния
6.1 Изменение химического состава и поверхностиых свойств нанокарбида кремния при взаимодействии с технологическими и атмосферными газами.
6.2 Изменение химического состава нанокарбида кремния при рафинировании и хранении
6.2.1 Рафинирование нанокарбида кремния и карбидсодержащих нанокомпозиций
6.2.1.1 Рафинирование нанокарбида от свободного кремния
6.2.1.2 Рафинирование нанокарбида от примесей оксидов металлов
6.2.1.3 Рафинирование нанокарбида от свободного углерода.
6.2.1.4 Реализация технологии рафинирования нанокарбида кремния.
6.2.2 Подготовка нанокарбида кремния к применению после хранения
в воздушной среде
6.3 Укрупнение нано карбида кремния в растворах электролитов.
6.4 Термоокислительная устойчивость нанокарбида кремния
6.5 Стойкость нанокарбида кремния против действия кислот и
щелочей.
7 Производство и применение нанокарбида кремния.
7.1 Нанокарбид кремния как объект для инновационных технологий
7.2 Номенклатура введенных в обращение карбидокремниевых наноматериалов и основные техникоэкономические и экологические показатели их производства
7.3 Применение нанокарбида кремния в технологии композиционных электрохимических покрытий
7.4 Применение нанокарбида кремния в технологии конструкционной керамики
7.5 Применение нанокарбида кремния в технологии поверхностного упрочнения сталей электровзрывным легированием.
7.6 Сравнительный анализ базовой и инновационной технологии плазмометаллургического производства нанокарбида кремния
Основные выводы.
Список использованных источников


Для решения задач государственной политики в области нанотехнологий и наноиндустрии созданы Правительственный совет по нанотехнологиям, государственная корпорация Российская корпорация нанотехнологий, и определена головная координирующая научная организация ФГУ Российский научный центр Курчатовский институт. Признавая безусловную важность всех принятых государственных решений, представляется целесообразным в первую очередь рассмотреть перспективы на период до года. В соответствии с Программой, ежегодные затраты на проведение НИОКР в ближайшие года должны составлять млрд. К таким направлениям относятся наноинженерия и наноэлектроника функциональные наноматериалы нанобио
технологии конструкционные и композиционные наноматериалы специальные применения нанотехнологий метрологическое оборудование для наноиндустрии. Таким образом, создана система государственной поддержки развития наноиндустрии, предусматривающая полный цикл от фундаментальных исследований до коммерциализации разработок, сопровождаемая координацией мероприятий всех уровней рисунок 1. Реализация комплекса мероприятий, предусмотренных Программой, позволит создать национальную нанотехнологическую сеть связанную и координируемую систему подготовки научных и производственных кадров, выполнения и коммерциализации результатов исследований на самом высоком уровне. Минобороны ГП8 Фонд прямых инвестиции
Росатом. Рисунок 1. В системе кремний углерод имеется одно соединение кремния карбид стехиометрического состава , . Один из последних вариантов диаграммы состояния кремний углерод приведен на рисунке 1. Карбид кремния перитектически разлагается на графит и газовую фазу, обогащенную кремнием. Карбид кремния кристаллизуется в двух основных модификациях кубической со структурой сфалерита РвЮ и гексагональной плотноупакованной аС. Модификация аБЮ образует большое число гексагональных и ромбоэдрических политипов, наиболее распространенными среди которых являются 4, 6 и слойные. Кристаллографические характеристики основных политипов в карбиде кремния представлены в таблице 1. Рисунок 1. Таблица 1. Образование тех или иных политипов связывают с содержанием примесей или нарушениями роста кристаллов. Так, установлена корреляция между содержанием алюминия в кристаллах i и их политипной структурой. Последовательность образования политипов с увеличением содержания алюминия имеет вид 6Н 6Н АН. Легирование бором способствует переходу 6Н 1 . Повышенное давление азота при К стимулирует переход аi i, хотя нагрев при атмосферном давлении указывает на стабильность рi во всем интервале температур вплоть до точки его перитектического разложения К. На рисунке 1. Таким образом, политипный состав кристаллов i зависит от температуры синтеза, давления и состава газовой среды, содержания примесей и, следовательно, условий и технологии их получения. Соединение i имеет преимущественно ковалентный тип химической
связи. В кристалле карбида кремния отмечена гибридизированная связь с тетраэдрической пространственной конфигурацией. Такая связь отличается наибольшей прочностью и энергетической устойчивостью. БС, 3 соответствуют такому состоянию, когда оба валентных электрона находятся на атоме 8 9 , когда электроны находятся на атоме углерода, а приходится на долю смешанных состояний. Рисунок 1. Ковалентный тин химической связи, направленные ерсвязи с длиной и конфигурацией, близкими к имеющимся в решетке алмаза, высокая энергия решетки приближают свойства карбида кремния к свойствам алмаза. Действительно, для С характерны достаточно высокие твердость и модуль упругости, теплопроводность, низкий коэффициент термического расширения, высокая температура Дебая, полупроводниковый характер электропроводности с электроннодырочной природой носителей тока, а также высокое значение работы выхода электронов. В таблице 1. Он не разлагается при действии минеральных кислот и их смесей, растворов щелочей. Исключением является фосфорная кислота, с которой карбид кремния взаимодействует при К. Взаимодействие с фтором и хлором происходит при К, с азотом при К.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.242, запросов: 232