Исследование карбида титана, полученного из титансодержащего концентрата в комбинированной плазменной установке с СВЧ-воздействием

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

В статье изложены результаты исследований по получению карбида титана из минерального концентрата без этапа химического выделения основного оксида TiO2 с применением метода плазмохимического синтеза. На основе химического и фазового анализов продуктов синтеза обсуждаются химические реакции, протекающие при плазменном воздействии на подготовленную смесь из концентрата и карбидизатора. Описаны модель процесса деструктуризации сложных соединений минерального концентрата и синтез карбида титана. В качестве источника локального энергетического воздействия применена экспериментальная установка, содержащая электродуговой плазмотрон косвенного действия и генератор СВЧ-поля. Удельная энтальпия плазменной струи достигает ~3 кДж/г при среднемассовой скорости до 10 м/с, а дополнительное СВЧ-воздействие позволяет наращивать энергию плазмы и температуру процесса. Получен карбид титана высокой чистоты стехиометрического состава. Обоснована перспективность применения плазменных технологий для получения наноразмерных частиц карбида титана из титансодержащего минерального концентрата.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

Д. Балахонов

Хабаровский Федеральный исследовательский центр, Институт материаловедения ДВО Российской академии наук

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: karoxar@mail.ru
Ресей, ул. Тихоокеанская, 153, Хабаровск, 680033

С. Николенко

Хабаровский Федеральный исследовательский центр, Институт материаловедения ДВО Российской академии наук

Email: karoxar@mail.ru
Ресей, ул. Тихоокеанская, 153, Хабаровск, 680033

Л. Коневцов

Хабаровский Федеральный исследовательский центр, Институт материаловедения ДВО Российской академии наук

Email: karoxar@mail.ru
Ресей, ул. Тихоокеанская, 153, Хабаровск, 680033

Әдебиет тізімі

  1. Богданов С.П. Синтез карбида титана в присутствии йода // Новые огнеупоры. 2015. № 10. С. 57–62. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2015-10-57-62
  2. Bolshakov V.I., Kalinin A.V., Glushkova D.B., Kirichenko I.G., Voronkov A.I., Kostina L.L. Titanium-Based High-Melting Nanodispersed Compositions Obtaining and Study // Funct. Mater. 2018. V. 25. № 4. P. 736–740. https://doi.org/ 10.15407/fm25.04.736
  3. Крутский Ю.Л., Максимовский Е.А., Петров Р.В., Нецкина О.В., Ухина А.В., Крутская Т.М., Гудыма Т.С. Синтез карбида и диборида титана для металлообработки и получения керамики // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2021. Т. 23. № 4. С. 155–166. https://doi.org/10.17212/1994-6309-2021-23.4-155-166
  4. Крутский Ю.Л., Дюкова К.Д., Антонова Е.В., Баннов А.Г., Вязьмина Ю.А. Синтез высокодисперсного порошка карбида титана с использованием нановолокнистого углерода // Перспективные материалы. 2014. № 2. С. 60–65.
  5. Хидиров И., Парпиев А.С., Гетманский В.В., Махмудов Ш.А. Нейтронографическое исследование фазовых превращений на нижней границе области гомогенности кубического карбида титана TiCx // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 4. С. 483–491. https://doi.org/10.31857/S0044457X22040109
  6. Туманов Ю.H. Плазменные, высокочастотные, микроволновые и лазерные технологии в химико-металлургических процессах. М.: Физматлит, 2010. 968 с.
  7. Anshakov A., Domarov P., Faleev V. Plasma Devices for the Synthesis and Processing of Powder Materials // 7th Int. Congr. on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE 2020). Tomsk. 2020. P. 14–26. https://doi.org/10.1109/EFRE47760.2020.9241967
  8. Гумовская А.А., Шеховцов В.В., Пак А.Я., Герасимов Р.Д., Волокитин О.Г., Мамонтов Г.Я. Синтез карбида титана в дуговом реакторе при атмосферном давлении // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 5. С. 475–480. https://doi.org/10.31857/S0002337X23050044
  9. Пак А.Я., Якич Т.Ю., Мамонтов Г.Я., Рудмин М.А., Васильева Ю.З. Получение карбида титана в атмосферной электроразрядной плазме // Журн. техн. физики. 2020. Т. 90. № 5. С. 805–810. https://doi.org/10.21883/JTF.2020.05.49182.8-19
  10. Балахонов Д.И., Николенко С.В. Исследование боридов вольфрама, полученных из вольфрамсодержащего концентрата при воздействии СВЧ-плазмой // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 6. С. 603–609. https://doi.org/10.31857/S0002337X23060039
  11. Балахонов Д.И., Макаров И.А. Плазмохимический синтез карбидов вольфрама из многокомпонентных оксидосодержащих концентратов // Расплавы. 2020. № 2. С. 113–123. https://doi.org/ 10.31857/S0235010620020024
  12. Domarov P.V., Serikov V.A., Morev A.E., Cherednichenko O.S. Cherednichenko O.S. Vacuum Plasmatrons with Hollow Cathode: Gas-Dynamic Plasma Processes in the Hollow Cathode // J. Eng. Thermophys. 2023. V. 32. № 3. P. 603–626. https://doi.org/10.1134/s1810232823030153
  13. Заякина С.Б. Исследования параметров плазмы и аналитических возможностей источников возбуждения спектров // Аналитика и контроль. 2005. Т. 9. № 4. С 377–385.
  14. Шавелкина М.Б., Амиров Р.Х., Кавыршин Д.И., Чиннов В.Ф. Спектроскопическое исследование плазменной струи гелия с добавками углеводородов // ТВТ. 2020. Т. 58. № 3. С. 327–335. https://doi.org/10.31857/S0040364420030163
  15. Горячев С.В., Хромов М.А., Кавыршин Д.И., Куликов Ю.М., Чиннов В.Ф., Щербаков В.В. Скорость и температура плазменных струй и их изменение вносимыми в плазму искусственными оптическими неоднородностями // ТВТ. 2021. Т. 59. № 1. С. 41–50. https://doi.org/10.31857/S0040364421010038
  16. Капсаламова Ф.Р., Красиков С.А., Журавлев В.В. Особенности фазовых превращений при механохимическом легировании в композиции Fe–Ni–Cr–Cu–Si–B–C // Расплавы. 2021. № 1. С. 79–89. https://doi.org/10.31857/S0235010621010060
  17. Пак А. Я. Закономерности и характеристики процессов получения керамических материалов на основе карбидов в условиях воздействия атмосферной электродуговой плазмы: дис. …докт. техн. наук. 2022. 340 с.
  18. Прибытков Г.А., Фирсина И.А., Коржова В.В., Барановский А.В., Криницын М.Г. Исследование продуктов синтеза в порошковых смесях титана, углерода и алюминия // Изв. вузов. Физика. 2021. Т. 64. № 9 (766). С. 92–98. https://doi.org/10.17223/00213411/64/9/92
  19. Гордиенко П.С., Пашнина Е.В., Ярусова С.Б., Иванников С.И., Жевтун И.Г., Зарубина Н.В. Комплексная переработка ильменитового концентрата // Хим. технология. 2019. Т. 20. № 14. С. 657–661. https://doi.org/10.31044/1684-5811-2019-20-14-657-661
  20. Гостищев В.В., Хосен Ри, Щекин А.В., Дзюба Г.С. Получение металлов и композиционных материалов с использованием минерального сырья Дальнего Востока. Хабаровск: ТОГУ, 2019. 230 с.
  21. Макиенко В.М., Коневцов Л.А. Избранные труды профессора А.Д. Верхотурова. В 2-х т. Т. 1. Общие проблемы науки и науки о материалах на современном этапе развития человеческой цивилизации. Хабаровск: ДВГУПС, 2016. 384 с.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Layout of magnetron and indirect plasma torch on waveguide chamber: a – hardware layout, b – plasma torch channel, c – concentrator channel; 1 and 2 – concentrate and graphite loading tanks, 3 – mixer, 4 – gas inlet, 5 and 12 – coolant outlet/inlet, 6 – waveguide, 7 – magnetron, 8 – refractory tube, 9 – concentrator, 10 – plasma reactor with lining, 11 – plasma torch, 13 – gas outlet, 14 – fine filter, 15 – insert.

Жүктеу (224KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Dependences of the density (1, 2) and velocity of the plasma flow (3) of the plasma torch on the nozzle length (M is the Mach number, pr, pg are the densities of the vapor-droplet phase and gas mixture, respectively) (a) and the fractional composition of the mixture in the process of mechanical activation (b).

Жүктеу (101KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. SEM images of the RK (a) and synthesis products collected from the reactor chamber (b), collected closer to the base of the concentrator (c).

Жүктеу (741KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Spectra of the initial mixture (a) and synthesis products obtained from the walls of the reactor chamber (b, c) (see Table 3).

Жүктеу (330KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. SEM images of the obtained samples before (a) and after cleaning (b).

Жүктеу (493KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. X-ray diffraction pattern of titanium carbide obtained by plasma-chemical synthesis after cleaning.

Жүктеу (88KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. TEM image of titanium carbide obtained from a grid (a) and diffraction pattern of a section of titanium carbide (b).

Жүктеу (332KB)
Метадеректер
9. Fig. 8. Dependences of the titanium carbide content on the amount of carbon in the mixture (a) and the temperature of the plasma flow (b) for certain fractions of the charge.

Жүктеу (208KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».