INFLUENCE OF ENERGY ON PHASE COMPOSITION OF END-PRODUCT OBTAINED BY VACUUM-FREE ELECTRIC ARC SYNTHESIS OF CUBIC SILICON CARBIDE

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The paper describes the scientific and technical basis of the vacuum-free plasma method for obtaining silicon carbide realized by DC arc discharge between graphite electrodes. In a series of experiments the energy supplied to the system was changed by increasing the duration of arc discharge with the constant value of current intensity (165 A); two precursor types were used: a mixture of silicon powder with X-ray amorphous carbon in the microfiber form in the first case and with carbon powder in the second case; the mass ratio in the initial mixture was Si:C = 2:1. As a result of the evaluation of the synthesis product quantitative composition, the experimental parameters that allow to achieve the maximum content of the target silicon carbide phase (up to 45%) are determined. Moreover, it was possible to determine the parameters when the only impurity phase in the product was graphite; as a result, the purification of the product from unbound carbon and thereby obtaining silicon carbide with ~99% content was successfully performed by atmospheric furnace heating at a temperature of 900 °C. This result is ensured by two factors: the presence of carbon fibers in the initial reagents mixture and a sufficient level of the supplied energy of about 216 kJ/g.

Авторлар туралы

Aleksandr Pak

Tomsk Polytechnic University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: ayapak@tpu.ru

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the automation and robotics department of the information technology and robotics engineering school, Tomsk Polytechnic University. Research interests: powder materials, carbides, carbon materials, electricdischarge methods of synthesis, phase transformations

30, Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russian Federation

Gennadii Mamontov

Tomsk Polytechnic University

Email: gmamontov@tpu.ru

Doctor of Physics and Mathematics, Professor of automation and robotics department of the information technology and engineering school, Tomsk Polytechnic University. Research interests: thermodynamics, mathematical statistics, high-temperature processes, fast processes

30, Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russian Federation

Ol’ga Bolotnikova

Tomsk Polytechnic University

Email: bolotnikovaoa@gmail.com

student of electric power and electrical engineering department, Tomsk Polytechnic University. Research interests: silicon carbide, electric discharge methods of synthesis.

30, Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russian Federation

Әдебиет тізімі

  1. Andrievskii R.A. Nanorazmernyi karbid kremniya: sintez, struktura i svoistva [Nanosize silicon carbide: synthesis, structure and properties]. Uspekhi Khimii [Russian Chemical Reviews]. 2009. No. 78. P. 889—900. (in Russ.)
  2. Wu R., Zhou K., Yue C.Y., Wei J., Pan Y. Recent progress in synthesis, properties and potential applications of SiC nanomaterials. Progr. Mater.Sci. 2015. Vol. 72. P. 1—110.
  3. Zhang Y. et al. Chemical Physics Letters. 2017. Vol. 678. P. 17—22.
  4. Yanjie Su, Yafei Zhang. Carbon nanomaterials synthesized by arc discharge hot plasma. Carbon. 2015. Vol. 83. P. 90—99.
  5. Jieshan Qiu, Yongfeng Li, Yunpeng Wang, Zongbin Zhao, Ying Zhou, Yanguo Wang. Synthesis of carbon-encapsulated nickel nanocrystals by arc-dischargeof coal-based carbons in water. Fuel. 2004. Vol. 83. P. 615—617.
  6. Jiang Zhao, Yanjie Su, Zhi Yang, Liangming Wei, Ying Wang, Yafei Zhang. Arc synthesis of double-walled carbon nanotubes in low pressure air and their superior field emission properties. Carbon. 2013. Vol. 58. P. 92—98.
  7. Yanjie Su, Hao Wei, Tongtong Li, Huijuan Geng, Yafei Zhang. Low-cost synthesis of single-walled carbonnanotubes by low-pressure air arc discharge. Materials Research Bulletin. 2014. P. 23—24.
  8. Kimoto T. Bulk and epitaxial growth of silicon carbide. Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. 2016. Vol. 62. P. 329—351.
  9. Arora N., Sharma N.N. Arc discharge synthesis of carbon nanotubes: Comprehensive review // Diamond & Related Mater. 2014. Vol. 50. P. 135—50.
  10. Yao-Wen Yeh, Yevgeny Raitses, Nan Yao. Structural variations of the cathode deposit in the carbon arc. Carbon. 2016. Vol. 105. P. 490—495.
  11. Ng J., Raitses Y. Role of the cathode deposit in the carbon arc for the synthesis of nanomaterials. Carbon. 2014. Vol. 77. P. 80—88.
  12. Eom J.-H. et al. Effects of the initial α-SiC content on the microstructure, mechanical properties, and permeability of macroporous silicon carbide ceramics. Journal of the European Ceramic Society. 2012. Vol. 32. P. 1283—1290.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

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».