Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава I. КАРБИД КРЕМНИЯ: СВОЙСТВА, МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕ
НИЯ, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ. (ОБЗОР ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ). ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 6
Кристаллическая структура политипов карбида кремния 7
Методы и технология получения карбида кремния 21
Области применения карбидокремниевых материалов 37
1.5. Постановка задачи исследований 42
Глава П. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 43
П. 1. Объекты исследования 44
П.2. Исследование структуры шунгитовых пород различных разновидностей и характера распределения в них элементов (Si, Al, Fe) методом растровой электронной микроскопии и локального
рентгеноспектрального анализа 47
П.З. Исследование шунгитовых пород методом электронного парамаг
нитного резонанса (ЭПР) 65
П.4. Метод определения содержания углерода 69
П. 5. Кислотный метод 69
П.6. Щелочной метод 69
Глава III. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА КРЕМНИЯ ИЗ
ШУНГИТОВОЙ ПОРОДЫ 71
III. 1. Термодинамический анализ химических превращений в системе Si-
С-0 в диапазоне 1300-2300 К 71
Ш.2. Исследование влияния контактного взаимодействия углерода с
силикатной составляющей на механизм и скорость процесса
карбидообразования 78
III. 3. Исследование влияния параметров термообработки шунгитовых
пород на процесс получение карбида кремния 79
III. 3.1. Влияние температуры процесса 79
Ш.3.2.Влияние гранулометрического состава шунгитовой породы.83
111.3.3. Влияние времени термообработки шунгитовой породы. ... 85
III.4. Исследование свойств полученного карбида кремния 94
Ш.4.1. Качественный рентгеновский фазовый анализ 94
Ш.4.2. Электронный микроскопический анализ карбида кремния,
полученного из шунгитовой породы 105
III. 4.3. Определение удельной поверхности методом БЭТ 106
111.4.4. Исследование карбида кремния, полученного из шунгитовой
породы методом электронного парамагнитного резонанса
(ЭПР) 112
Глава IV Глава IV. РАЗРАБОТКА УКРУПНЕННОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА КРЕМНИЯ ИЗ ШУНГИТОВОЙ
ПОРОДЫ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО СВОЙСТВ 117
IV. 1. Изучение влияния объёмов загрузки и гранулометрического состава
шихты на выход и свойства получаемого карбида кремния 117
IV.2. Анализ причин различной размалываемости «шунгитового» карбида
кремния 125
-~ Глава V. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ
ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ «ШУНГИТОВОГО» SiC 134
V.l. Изучение возможности получения керамических изделий с использованием «шунгитового» SiC и алюмосиликатной связки
(КАС) 134
V.2. Исследование процесса получения реакционно-спеченных карбид
ных керамик с использованием «шунгитового» SiC (СК) 145
V.3. Термостойкость карбидных керамических изделий, изготовленных с
использованием «шунгитового» SiC 151
Глава VI. ОПРОБОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ
КАРБИДА КРЕМНИЯ ИЗ ШУНГИТОВЫХ ПОРОД НА ОАО «ЧЭЗ» 155
VI. 1. Проведение кампании №245 по получению карбида кремния на
основе шунгитовой породы в печи сопротивления № 14 156
VI. 2. Получение карбида кремния на основе шунгитовой породы в
индукционной тигельной печи № 1, секции № 5 160
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 169
ЛИТЕРАТУРА 171
Введение к работе
Материалы и изделия, полученные искусственным путем с применением карбида кремния, обладают уникальным сочетанием свойств. Они имеют высокую механическую прочность и теплопроводность, низкий коэффициент температурного расширения, устойчивы к воздействию абразивов, кислорода и агрессивных сред в большом диапазоне температур. Это определяет возможность их широкого ^ применения: от специального инструмента до космической техники. Карбид кремния используют в качестве основы абразивных, огнеупорных, конструкционных, электротехнических, полупроводниковых, износостойких, коррозионностойких и других материалов. В ряде случаев работоспособность материала может определяться только одним свойством, например в абразивных материалах - твердостью. Однако большинство областей применения требует разработки материалов, сочетающих в себе разнообразные свойства. Такого рода материалы могут быть и многофункциональными, т.е. использоваться в нескольких областях техники для изготовления изделий разнообразного назначения.
Вместе с тем применение карбидокремниевых материалов сдерживается высокой стоимостью, обусловленной большими затратами на их производство. Известные технологические процессы получения карбида кремния и особенно ,- изделий из карбида кремния относятся к наукоёмким и крайне энергозатратным. Снижения затрат можно достичь путем совершенствования технологических параметров и, в особенности, подбора сырьевых шихтовых материалов.
Перспективным шихтовым материалом, который может быть использован для получения карбида кремния, является шунгит - природный материал, состоящий в основном из углерода и диоксида кремния. Особый интерес представляет разновидность шунгита со средним содержанием углерода ~ 30% и диоксида кремния ~ 60%, что достаточно близко к стехиометрическому составу реакции получения из этих компонентов карбида кремния.
Перспективность использования шунгита для получения карбида кремния
обусловлена высокой ценой и дефицитностью металлургического кокса,
используемою в качестве шихты при обычной технологии получения карбида
кремния.
^ Цель настоящей работы заключается в разработке и промышленном
опробовании технологии производства карбида кремния с использованием шунгитовой породы в качестве исходного сырья.
Научная новизна работы состоит в установлении основных закономерностей химических превращений в шунгитовой породе при ее термической обработке в зависимости от режимных параметров процесса - температуры термической обработки, гранулометрического состава породы, времени термической обработки. Впервые определены свойства карбида кремния, полученного из шунгитовой
породы.
В результате выполненных работ впервые в мировой и отечественной практике разработан новый способ получения карбида кремния с использованием в качестве исходного сырья шунгитовой породы.
Проведено промышленное опробование процесса получения карбида кремния из шунгитовой породы на оборудовании ОАО «ЧЭЗ».
На защиту выносятся научные положения, на основе которых разработаны - способы получения карбида кремния с использованием в качестве исходного сырья шунгитовой породы.
"-ч
Похожие диссертации на Разработка и промышленное опробование технологии производства карбида кремния на основе шунгитовой породы
