Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛИЦИРОВАННОГО ГРАФИТА, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Жамбаева М.К. 1 Мухамедова Н.М. 1 Курбанбеков Ш.Р. 1
1 Государственный университет им. Шакарима
1. Фиалков А.С. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе / Фиалков А.С. – М.: Аспект Пресс, 1997.
2. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / С.С. Горелик, Ю.А. Скаков, Л.Н. Расторгуев – М.: МИСИС, 2002. – 360 с.
3. Properties and Characteristics of Silicon Carbide, A.H. Rashed // Poco Graphite, Inc. 2002.–19 p. [Электронныйресурс]. – Режимдоступа: http://www.poco.com., свободный.

Актуальность данной работы не вызывает сомнения в связи с тем, что одним из широко применяемых и востребованных углеродосодержащих материалов на сегодняшний день является силицированный графит, ввиду его коррозионной и эрозионной стойкости, сочетающего высокую жаропрочность, жаростойкость и стойкость к многократным теплосменам [1].

Цель работы: исследовать принципиальную возможность получения силицированного графита методом порошковой металлургии.

В качестве исходных материалов для получения силицированного графита была использована графитсодержащая композиция. Для проведения экспериментов была подготовлена шихта с различным соотношением компонентов, которые представлены в табл. 1.

Таблица 1

Соотношение процентных составов образцов

Наименование образцов

Процент от общей массы, %

SiO2

C

Серия А

40

60

Серия В

70

30

Серия С

60

40

Установление фазового состава полученного материала осуществлялось на рентгеновском дифрактометре ДРОН–3 с автоматической записью результатов в файл в виде таблицы углов и интенсивностей. Рентгенографирование велось в пошаговом режиме на медном излучении. Обработка дифрактограмм сводилась к удалению фона, нахождению угловых положений линий и определению их интенсивностей. Для определения фазового состава был взят прототип силицированного графита [2]. Как видно на рисунке 1а в прототипе силицированного графита наблюдается присутствие трех фаз: карбид кремния (SiC), свободный углерод (С) и кремний (Si). Это соответствует трехфазному составу силицированного графита, содержащий углерод, карбид кремния и непрореагировавщий или свободный кремний.

Карбид кремния имеет исключительно высокую твердость, уступая только алмазу и карбиду бора. Материал хрупкий, устойчив в различных химических средах, в том числе при высоких температурах. В основе технологии лежит инфильтрация внутрь графитовой заготовки кремния (в виде расплава кремния или его паров или газа, разлагающегося с образованием кремния, например силана или окиси кремния). В результате взаимодействия с кремнием при температуре порядка 1600 °С, часть графита образует SiC, однако в составе заготовки остается как не прореагировавший графит, так и свободный кремний. Полученный материал обычно имеет плотность от 2,2 до 2,8 г/см3, хотя, применяя силицирование из газовой фазы, можно добиться более высокой плотности [3].

По данным рентгенофазового анализа (рисунка 1 б в г) видно, что материал, полученный при взаимодействии технического углерода с кварцевым песком, имеет аморфное состояние. Выявлено, что диоксид кремния (SiO2) и карбид кремния (SiC) имеют гексагональную структуру с параметром кристаллической решетки 0,4903 нм и 0,3073 нм соответственно. Также обнаружены: углерод, кремний, что приводит и к предварительному разогреву системы с последующим образованием карбида (SiO2+3C→SiC+2CO), который соответствуетпо структуре силицированному графиту. Тем не менее, при процессе получения силицированного графита сохранилось фаз диоксид кремния (SiO2) которые обладают высокой твердостью и прочностью.

ris15.tif

Рентгенофазовая дифрактограмма опытных образцов

Заключение

Экспериментальным путем были определены основные требования к компонентам для получения силицированного графита, отработаны технологические режимы спекания, определенаоптимальная температура (1550°С) и время протекания процесса (50 мин с последующим охлаждением до комнатной в инертной среде рабочей камеры ВЧГ-135).

Анализ полученных экспериментальных данных показал:

– методом рентгеноструктурного анализа выявлено, что полученнаяосновная фазаимеет искомую гексагональную структуру карбида кремния (SiC) с параметром кристаллической решетки 0,3073 нм.


Библиографическая ссылка

Жамбаева М.К., Мухамедова Н.М., Курбанбеков Ш.Р. РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛИЦИРОВАННОГО ГРАФИТА, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ // Международный студенческий научный вестник. – 2016. – № 3-1. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=14693 (дата обращения: 30.11.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074