Разработка научных и технологических основ плазмометаллургического производства карбида хрома

• Автор: Ширяева, Людмила Сергеевна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Анализ современного состояния производства и применения карбида

хрома Сг3Сг

1.1 Кристаллическая структура карбидов хрома

1.2 Физико-химические свойства карбидов хрома

1.2.1 Термодинамические и теплофизические свойства

1.2.2 Химические свойства

1.2.2.1 Устойчивость СГ3С2 в азоте

1.2.2.2 Стойкость СГ3С2 против окисления в кислороде и на воздухе

1.2.2.3 Стойкость карбидов хрома в жидких средах
. 1.2.3 Механические свойства
1.3 Способы производства карбида хрома Сг3С
1.3.1 Карботермическое восстановление оксида хрома в насыпном
или компактированном виде в неокислительной атмосфере (N2, Н2, вакуум, инертный газ)
1.3.2 Карботермическое восстановление оксида хрома в расплаве
1.3.3 Карботермическое восстановление оксида хрома в газовой фазе
1.4 Области применения карбида хрома Сг3Сг
1.5 Обоснование выбора аппаратурно - технологической схемы и оборудования для плазмометаллургического производства СГ3С
Выводы и постановка задач исследования
2 Исследование характеристик промышленного реактора для плазмометаллургического производства карбида хрома
2.1 Описание промышленного плазмотехнологического комплекса для исследования синтеза карбида хрома
2.2 Определение среднемассовой температуры плазменного потока
2.3 Определение удельной электрической мощности в камере
смешения
2.4 Определение ресурса работы катодов и анодов плазмотронов
2.5 Оценка загрязнения карбида хрома продуктами эрозии электродов плазмотронов
Выводы
3 Разработка научных основ плазмометаллургического производства карбида хрома
3.1 Термодинамическое моделирование процессов синтеза карбида
хрома
3.1.1 Цели, задачи и методика моделирования
3.1.2 Термодинамика плазменного пиролиза метана
3.1.3 Термодинамика высокотемпературных взаимодействий в карбидообразующих системах
3.2 Моделирование взаимодействия потоков хромсодержащего сырья и
газа-теплоносителя
3.2.1 Цели, задачи и особенности моделирования
3.2.2 Результаты численного расчёта параметров эффективной переработки хромсодержащего сырья в плазменном потоке азота
3.3 Прогнозирование основных показателей технологических вариантов плазмометаллургического производства карбида хрома на основе
результатов моделирования
Выводы
4 Разработка технологических основ плазмометаллургического производства карбида хрома
4.1 Характеристика сырьевых материалов
и методика экспериментальных исследований
4.2 Анализ твердых и газообразных продуктов синтеза
4.2.1 Рентгеновский анализ
4.2.2 Химический анализ
4.2.3 Определение дисперсности продуктов синтеза
4.2.4 Масс-спектрометрический анализ
4.2.5 Термогравиметрический анализ
4.2.6 Хроматографический анализ
4.3 Экспериментальное исследование процесса карбидизации
хрома природным газом в плазменном потоке азота
4.4 Анализ полученных результатов
4.5 Идентификация продуктов синтеза карбида хрома
4.6 Особенности процесса образования карбонитрида хрома
в условиях плазменного потока
4.7 Эволюция дисперсности карбонитрида хрома в условиях плазменного потока
4.8 Построение, описание и реализация комплексной модели карбонитридообразования при плазменном синтезе
4.9 Исследование изменения состава, структуры и дисперсности карбонитрида хрома при рафинировании, хранении и нагревании
в газовых средах
4.9.1 Изменение химического состава карбонитрида хрома при рафинировании
4.9.2 Определение условий образования карбида хрома Сг3Сг при отжиге карбонитрида в газовых средах
4.9.3 Изменение окисленности карбонитрида и карбида хрома при хранении на воздухе
Выводы
5 Освоение технологии плазмометаллургического производства
карбонитрида и карбида хрома
5.1 Производство карбонитрида и карбида хрома

5.2 Применение карбида хрома в технологии гальванических
композиционных покрытий
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение

электрода с целью получения шва с мелкокристаллическим строением и улучшенными характеристиками. Так, применение при стыковой сварке листа толщиной 0,003 м из сплава АМгб прутка, содержащего нанопорошок карбонитрида хрома, обеспечивается прочность сварного шва в пределах 330-350 МПа.
1.5 Обоснование выбора аппаратурно—технологической схемы и оборудования для плазмометаллургического производства СГ3С
При разработке струйно-плазменных процессов получения нанодисперсных порошков тугоплавких соединений большое значение имеют инженерные вопросы их аппаратурного оформления [12]. Проектируемые аппараты должны соответствовать следующим требованиям:
-обеспечивать ввод всей массы сырья в наиболее нагретую зону струи (потока) и полную его переработку;
-создавать длительную стабильность условий в реакционной зоне;
-исключать при необходимости возможность окисления нанодисперсных продуктов при разгерметизации системы улавливания.
Представленная ведущими зарубежными производителями нанопорошков металлов и их соединений научно-техническая информация не содержит технологических сведений о плазменных процессах получения карбида и карбонитрида хрома [47-53]. Среди отечественных разработок представляется целесообразным рассмотрение в качестве базового варианта технологии и комплекса оборудования лабораторного уровня для плазмометаллургического получения карбонитрида хрома [12]. Технология и оборудование разработаны в 80-х годах XX столетия в рамках КНТП государственного значения «Сибирь» под руководством академика РАН Жукова М.Ф. и освоены на экспериментально-опытном производстве Сибирского Отделения РАН совместными усилиями Института теплофизики СО РАН, Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН и Сибирского государственного индустриального университета.