Получение ультрадисперсных кристаллических материалов в сверхзвуковой струе углеродной электроразрядной плазмы

• Автор: Пак, Александр Яковлевич
• Шифр специальности: 05.14.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Методы получения материалов на основе углерода и азота

1.1. Классификация известных методов синтеза

1.2. Анализ обзорной литературы

1.3. Выводы по обзору

2. Методика проведения исследований

2.1. Экспериментальная установка на основе коаксиального магнитоплазменного ускорителя

2.2. Устройство и принцип действия КМГТУ с графитовым ускорительным каналом

2.3. Методика обработки экспериментальных данных

2.4. Разработка конструкции графитового ствола

2.5. Разработка графитового центрального электрода Z-mmч ускорителя
2.6. Влияние начального сопротивления углеродной токопроводящей перемычки на рабочие характеристики КМПУ
2.7. Динамические характеристики истечения и взаимодействия
гиперзвуковых струй углеродной электроразрядной плазмы
3. Плазмодннамический синтез у и получение ультрадисперсных кристаллических фаз в сверхзвуковой струе вольфрам-углеродной электроразрядной плазмы
3.1. Истечение плазменной струи в азотную атмосферу
3.1.1. Аналитические исследования продуктов методами БЕМ и

3.1.2. Аналитические исследования продукта методами ТЕМ и

3.1.3. Аналитические исследования продуктов термографическими методами
3.1.4. Исследования методом ИК-спектроскопии
3.2. Истечение плазменной струи в воздушную атмосферу
3.2.1. Аналитические исследования продуктов методом ХШЗ
3.2.2. Аналитические исследования методами ТЕМ и ШТГЕМ
3.2.3. Аналитические исследования продуктов термографическими методами
3.2.4. Аналитические исследования методом ИК-спектроскопии
4. Плазмодинамический синтез и получение ультрадисперсных кристаллических фаз в сверхзвуковой струе углеродной электроразрядной плазмы
4.1. Влияние подводимой к КМПУ энергии на фазовый состав и морфологию частиц продукта синтеза
4.1.1. Результаты рентгеновской дифрактометрии
4.1.2. Аналитические исследования продукта методами ТЕМ и

4.2. Влияние газовой среды реактора на характеристики продукта
плазмодинамического синтеза
Заключение
Список использованных источников
Приложение

Введение
Актуальность работы. Перспективы получения и применения ультрадисперсных материалов на основе углерода сегодня не вызывают сомнения. Большой интерес представляют наноалмазы, тубулярные наноструктуры, нановолокна, фуллерены и структуры на основе графена. Не ослабевает интерес и к традиционно используемым соединениям углерода с металлами и неметаллами: карбидам титана, вольфрама, бора, кремния и др., в силу высоких физико-механических свойств, которые могут быть улучшены с переходом к субмикронной и нано-структуре. Особое внимание в последние годы уделяется соединениям углерода с азотом со стехиометрией С3>14, которые до сих пор являются гипотетическими. Однако теоретические структурные модели нескольких полиморфных модификаций нитрида углерода существуют, занесены в базы структурных данных и используются при анализе продуктов, получаемых в экспериментальных попытках синтеза этого материала. Огромный интерес к С3КГ4 обусловлен теоретическими предсказаниями физико-механических характеристик, сравнимых с алмазом. Кроме того, в научной периодике появились сообщения о неординарных электрофизических и каталитических свойствах нитрида углерода с неоднозначной стехиометрией, в частности в отношении разложения воды под солнечным светом на водород и кислород. Поэтому разработка новых способов синтеза кристаллических фаз в системах с углеродом и азотом представляется крайне интересной и важной задачей. Согласно литературным данным, перспективным направлением осуществления синтеза в системе С-Л может быть генерация плазмы, содержащей ионы углерода и азота при высоких давлениях, температурах и плотностях, при условии быстрого охлаждения продукта. Такие условия могут быть реализованы в сверхзвуковых импульсных струях углеродной электроразрядной плазмы. Одним из наиболее перспективных инструментов для генерации таких струй является сильноточный (порядка 105 А),

Она является исходным прекурсором плазмодинамического синтеза. Масса материала плазменной струи складывается из заложенного в КФПС материала и материала эродированного с поверхности центрального электрода и ускорительного канала. Собранный пинчер монтируется во внешнюю индукционную систему. Индуктор (8) внешней индукционной системы представляет собой соленоид (8.2) в стеклопластиковом корпусе (8.4), прочно стянутый токоведущими шпильками (9) с контактными фланцами (8.1). Такая конструкция ускорительной системы обеспечивает высокоэффективное преобразование электромагнитной энергии в кинетическую энергию метаемой массы за счет одновременного использования принципов кондукционной и индукционной электродинамики, а также электротермические механизмы [110].
1. Хвостовик центрального электрода, 2. Наконечник центрального электрода, 3. Обойма ствола, 4. Графитовый ствол, 5. Углеродная перемычка, 6. Изолятор центрального электрода. 7. Корпус пинч-ускорителя, 8. Индуктор (8.1 контактные фланцы, 8.2 соленоид, 8.3 витковая изоляция, 8.4 корпус индуктора, 8.5 контактная муфта), 9. Токоведущие шпильки. 10. Стяжные фланцы. 11. стеклопластиковый вкладыш
Рисунок 2.5 - Устройство КМПУ с графитовым ускорительным каналом
КМПУ в собранном виде своим стволом монтируется в герметичный реактор и подключается шинами разрядного контура ЕНЭ, как показано на