Диссертация - Разработка и освоение технологии плазмометаллургического производства карбида кремния с использованием микрокремнезема для композиционного никелирования и хромирования
Содержание
Содержание
Введение...5
1 Современное состояние, перспективы производства и использования карбида кремния для композиционного никелирования и хромирования.. 12
1.1 Физико-химические свойства и области применения карбида кремния...12
1.2 Карбид кремния для технологии композиционных электрохимических покрытий (КЭП)...14
1.2.1 Композиционные электрохимические покрытия с высокодисперсными порошками...14
1.2.2 Требования к материалам упрочняющей фазы для КЭП...17
1.2.3 Целесообразность применения карбида кремния в процессе композиционного электроосаждения...19
1.2.4 Способы получения порошков карбида кремния...19
1.2.5 Анализ современного состояния производства и выбор рационального способа получения карбида кремния для технологии КЭП...22
1.3 Выбор кремнеземсодержащих сырьевых материалов для производства высокодисперсного карбида кремния...26
1.3.1 Основные характеристики высокодисперсных кремнеземсодержащих материалов...26
1.3.2 Практика и перспективы использования микрокремнезема в восстановительных процессах...29
1.4 Выводы и постановка задачи...33
2 Анализ условий образования и физико-химическая аттестация микрокремнезема...38
2.1 Условия образования микрокремнезема...38
2.2 Физико-химическая аттестация микрокремнезема, образующегося при производстве кремния и высококремнистых ферросплавов...44
2.2.1 Определение фазового состава...44
2.2.2 Определение химического состава...48
2.2.3 Определение дисперсности и морфологии частиц...50
2.3 Выводы...51
3 Исследование и оптимизация гидродинамических и теплотехнических характеристик реактора для плазмометаллургического производства карбида кремния...54
3.1 Выбор аппаратурного оформления плазмометаллургического способа производства карбида кремния...54
3.1.1 Способы реализации плазменных процессов переработки дисперсного сырья...54
3.1.2 Особенности теплообмена в многоструйном реакторе...57
3.2 Совершенствование конструкции трехструйного прямоточного реактора...60
3.2.1 Оптимизация геометрических характеристик рабочего пространства камеры смешения...63
3.2.2 Организация тепловой защиты реактора и оценка ее эффективности...64
3.2.3 Исследование теплообмена в канале теплоизолированного реактора...68
3.3 Выводы...70
4 Теоретические и экспериментальные исследования процесса получения карбида кремния...72
4.1 Теоретические основы плазмометаллургического получения карбида кремния...72
4.1.1 Термодинамический анализ процессов карбидообразования...72
4.1.1.1 Термодинамика высокотемпературных процессов пиролиза углеводородов и получение восстановительных газов в системах C-H-N, C-H-O-N...73
4.1.1.2 Термодинамика высокотемпературных взаимодействий в системе Si-0-C-H-N...75
4.1.1.3 Эффективность восстановления и карбидизации в системе Si-O-C-H-N...76
4.1.2 Кинетический анализ процессов карбидообразования...78
4.1.2.1 Макрокинетика процессов плазменного пиролиза углеводородов .81 АЛ.22 Макрокинетика процессов плазмометаллургического
восстановления оксидсодержащего сырья...84
4.2 Экспериментальные исследования процесса плазмометаллургического производства карбида кремния...93
4.2.1 Плазмотехнологический модуль для плазмометаллургического производства карбида кремния...93
4.2.2 Методика исследований...96
4.2.3 Исследования свойств конденсированных и газообразных продуктов...97
4.2.4 Определение параметров процесса получения карбида кремния... 102
4.2.5 Идентификация продуктов синтеза...104
4.2.6 Закономерности плазмометаллургического производства карбида кремния...108
4.3 Выводы...111
5 Исследование свойств и оценка эффективности применения карбида кремния в процессе композиционного электроосаждения...116
5.1 Способы направленного формирования специальных свойств карбида кремния...116
5.1.1 Формирование специальных свойств, связанных с состоянием поверхности...116
5.1.2 Термоокислительная устойчивость и коррозионная стойкость в растворах электролитов...121
5.2 Оценка эффективности использования карбида кремния в КЭП...124
5.3 Выводы...129
6 Освоение технологии плазмометаллургического производства карбида кремния...132
6.1 Освоение технологии плазмометаллургического получения карбида кремния и разработка научно-технической документации ..132
6.2 Разработка аппаратурно-технологической схемы плазмометаллургического производства карбида кремния...134
6.2.1 Обоснование аппаратурно-технологической схемы экологически чистого варианта плазмометаллургического производства карбида кремния...134
6.2.2 Проектирование и реализация аппаратурно-технологической схемы экологически чистого варианта плазмометаллургического производства карбида кремния...139
6.3 Выводы...142
Выводы...143
Список использованных источников...146
Приложение А...161
Приложение Б...162
Приложение В...168
Приложение Г...177
Приложение Д...178
