ipolytechiPolytech JournaliPolytech Journal2782-40042782-6341Irkutsk National Research Technical University10.21285/1814-3520-2018-7-164-180ipolytech-138Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMETALLURGY AND MATERIALS SCIENCEРАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА КАРБИДА ЦИРКОНИЯDEVELOPMENT OF SCIENTIFIC AND TECHNOLOGICAL BASES OF PLASMA-CHEMICAL PRODUCTION OF ZIRCONIUM CARBIDEАлексееваТ. И.AlekseevaT. I.kafcmet@sibsiu.ruГалевскийГ. В.GalevskyG. V.noemail@neicon.ruРудневаВ. В.RudnevaV. V.noemail@neicon.ruГалевскийС. Г.GalevskyS. G.noemail@neicon.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian Federation201815092020227164180Copyright © Алексеева Т.И., Галевский Г.В., Руднева В.В., Галевский С.Г., 20202020Алексеева Т.И., Галевский Г.В., Руднева В.В., Галевский С.Г.Alekseeva T.I., Galevsky G.V., Rudneva V.V., Galevsky S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ipolytech.elpub.ru/jour/article/view/138

Данное исследование связано с разработкой научных и технологических основ плазмохимического производства карбида циркония. ЦЕЛЬ. Разработка научных и технологических основ получения нанокристаллического карбида циркония с использованием результатов теоретических и экспериментальных исследований плазмохимических процессов карбидообразования. МЕТОДЫ. При исследовании использовалось математическое моделирование процесса с применением константного метода. РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработан непрерывный технологический процесс получения карбида циркония в плазмохимическом реакторе. Спрогнозирована возможность применения карбида циркония в функциональных защитных покрытиях.

This research deals with the development of scientific and technological fundamentals of plasma-chemical production of zirconium carbide. The PURPOSE of the paper is development of scientific and technological foundations for the production of nanocrystalline zirconium carbide using the results of theoretical and experimental studies of plasma-chemical processes of carbide formation. METHODS. The study uses mathematical modeling of the process with the const method. RESULTS. A continuous technological process of zirconium carbide production in a plasma-chemical reactor has been developed. A prediction is made on the possibility to use zirconium carbide in functional protective coatings.

карбид цирконияфизико-химические характеристикитермодинамическое моделированиеплазмосинтезстепень превращенияравновесные и квазиравновесные составыплазмохимический реакторвыход карбидаzirconium carbidephysical and chemical characteristicsthermodynamic modelingplasma synthesistransformation degreeequilibrium and quasi-equilibrium compositionsplasma-chemical reactorcarbide yieldReferencesКосолапова Т.Я. Карбиды. М.: Металлургия, 1968. 300 c.Косолапова Т.Я. Карбиды. М.: Металлургия, 1968. 300 c.Алексеева Т.И., Галевский Г.В., Руднева В.В. Физико-химические свойства карбида циркония: анализ, систематизация, оценка прикладной значимости // Вестник горно-металлургической секции РАЕН. Отделение металлургии. 2016. Вып. 36. С. 136-143.Алексеева Т.И., Галевский Г.В., Руднева В.В. Физико-химические свойства карбида циркония: анализ, систематизация, оценка прикладной значимости // Вестник горно-металлургической секции РАЕН. Отделение металлургии. 2016. Вып. 36. С. 136-143.Serlire M., Oye H.A. Cathodes in Aluminium Electrolysis // Dusseldorf: Aluminium - Verlag, 2010. 698 p.Serlire M., Oye H.A. Cathodes in Aluminium Electrolysis // Dusseldorf: Aluminium - Verlag, 2010. 698 p.Yutai Katoh, Gokul Vasudevamurthy, Takashi Nozawa, Lance L. Snead Properties of zirconium carbide for nuclear fuel applications // Journal of Nuclear Materials. 2013. Vol. 4419 (1-3). P. 718-742.Yutai Katoh, Gokul Vasudevamurthy, Takashi Nozawa, Lance L. Snead Properties of zirconium carbide for nuclear fuel applications // Journal of Nuclear Materials. 2013. Vol. 4419 (1-3). P. 718-742.Алексеева Т.И., Галевский Г.В., Руднева В.В., Галевский С.Г. Технологические решения в производстве карбида циркония: анализ, оценка состояния и перспектив // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2017. Т. 23. № 1. С. 256-270. DOI: 10.18721/ JEST.230126.Алексеева Т.И., Галевский Г.В., Руднева В.В., Галевский С.Г. Технологические решения в производстве карбида циркония: анализ, оценка состояния и перспектив // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2017. Т. 23. № 1. С. 256-270. DOI: 10.18721/ JEST.230126.Xiang J.Y., Liu S.C., Hua WT., Zhang Y., Chen C.K., Wang P., He J.L., Yu D.L., Xu B., Lu Y.F., Tian Y.J., Liu Z.Y. Mechanochemically activated synthesis of zirconium carbide nanoparticles at room temperature: A simple route to prepare nanoparticles of transition metal carbides // Journal of the European Ceramic Society. 2011. Vol. 31 (8). P. 1491-1496.Xiang J.Y., Liu S.C., Hua WT., Zhang Y., Chen C.K., Wang P., He J.L., Yu D.L., Xu B., Lu Y.F., Tian Y.J., Liu Z.Y. Mechanochemically activated synthesis of zirconium carbide nanoparticles at room temperature: A simple route to prepare nanoparticles of transition metal carbides // Journal of the European Ceramic Society. 2011. Vol. 31 (8). P. 1491-1496.Kuvshinov G.G., Ermakova M. A. and Ermakov D.Yu. Morphology and Texture of Silica Prepared by Sol-Gel Synthesis on the Surface of Fibrous Carbon Materials. Novosibirsk: Boreskov Institute of Catalysis, 2002. 432 p.Kuvshinov G.G., Ermakova M. A. and Ermakov D.Yu. Morphology and Texture of Silica Prepared by Sol-Gel Synthesis on the Surface of Fibrous Carbon Materials. Novosibirsk: Boreskov Institute of Catalysis, 2002. 432 p.Jingjing Xie, Zhengyi Fu, Yucheng Wang, Soo Wohn Lee, Koichi Niihara Synthesis of nanosized zirconium carbide powders by a combinational method of sol-gel and pulse current heating // Journal of the European Ceramic Society. 2014. Vol. 34 (1). P. 13.e1-13.e7.Jingjing Xie, Zhengyi Fu, Yucheng Wang, Soo Wohn Lee, Koichi Niihara Synthesis of nanosized zirconium carbide powders by a combinational method of sol-gel and pulse current heating // Journal of the European Ceramic Society. 2014. Vol. 34 (1). P. 13.e1-13.e7.Liliang Chen, Chihiro Iwamoto, Emil Omurzak, Shintaro Takebe, Hiroki Okudera, Akira Yoshiasa, Saadat Sulaimankulovaf, Tsutomo Mashimo Synthesis of zirconium carbide (ZrC) nanoparticles covered with graphitic “windows” by pulsed plasma in liquid // RSC Advances. 2011. Vol. 1. P. 1083-1088.Liliang Chen, Chihiro Iwamoto, Emil Omurzak, Shintaro Takebe, Hiroki Okudera, Akira Yoshiasa, Saadat Sulaimankulovaf, Tsutomo Mashimo Synthesis of zirconium carbide (ZrC) nanoparticles covered with graphitic “windows” by pulsed plasma in liquid // RSC Advances. 2011. Vol. 1. P. 1083-1088.Dan Zhao, Changrui Zhan, Haifeng Hu, Yudi Zhang Preparation and characterization of three-dimensional carbon fiber reinforced zirconium carbide composite by precursor infiltration and pyrolysis process // Ceramics International. 2011. Vol. 37 (7). P. 2089-2093.Dan Zhao, Changrui Zhan, Haifeng Hu, Yudi Zhang Preparation and characterization of three-dimensional carbon fiber reinforced zirconium carbide composite by precursor infiltration and pyrolysis process // Ceramics International. 2011. Vol. 37 (7). P. 2089-2093.Medri V., Monteverde F., Balbo A., Bellosi A. Comparison of ZrB2-ZrC-SiC Composites Fabricated by Spark Plasma Sintering and Hot-Pressing // Advanced Engineering Materials. 2005. Vol. 7 (3). P. 159-163.Medri V., Monteverde F., Balbo A., Bellosi A. Comparison of ZrB2-ZrC-SiC Composites Fabricated by Spark Plasma Sintering and Hot-Pressing // Advanced Engineering Materials. 2005. Vol. 7 (3). P. 159-163.Алексеева Т.И. Анализ российского и мирового рынка нанокристаллического карбида циркония // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Новокузнецк, 16-18 мая 2017 г.). Новокузнецк: Изд-во СибГИУ, 2017. Вып. 21. Ч. 2: Естественные и технические науки. С. 265-267.Алексеева Т.И. Анализ российского и мирового рынка нанокристаллического карбида циркония // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Новокузнецк, 16-18 мая 2017 г.). Новокузнецк: Изд-во СибГИУ, 2017. Вып. 21. Ч. 2: Естественные и технические науки. С. 265-267.Хартманн У. Очарование нанотехнологии / пер. с нем. Т.Н. Захаровой; под ред. Л.Н. Патрикеева. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. 173 с.Хартманн У. Очарование нанотехнологии / пер. с нем. Т.Н. Захаровой; под ред. Л.Н. Патрикеева. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. 173 с.Рудской А.И. Нанотехнологии в металлургии. СПб.: Наука, 2007. 186 с.Рудской А.И. Нанотехнологии в металлургии. СПб.: Наука, 2007. 186 с.Ефимова К.А., Галевский Г.В., Руднева В.В., Алексеева Т.И. Реактор для обработки и производства тугоплавких материалов: теплотехнические, ресурсные и технологические характеристики // XV Минский международный форум по тепло- и массообмену: тезисы докладови сообщений (Минск, 23-26 июня 2016 г.). Минск: Изд-во Института тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Белоруси, 2016. Т. 3. С. 72-76.Ефимова К.А., Галевский Г.В., Руднева В.В., Алексеева Т.И. Реактор для обработки и производства тугоплавких материалов: теплотехнические, ресурсные и технологические характеристики // XV Минский международный форум по тепло- и массообмену: тезисы докладови сообщений (Минск, 23-26 июня 2016 г.). Минск: Изд-во Института тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Белоруси, 2016. Т. 3. С. 72-76.Центр коллективного пользования «Материаловедение и металлургия» [Электронный ресурс] / Официальный сайт НИТУ МИСиС. URL: http://misis.ru/science/naucnyj-kompleks/naucnye-laboratorii-i-centry/centr-kollektivnogo-polzovanij (22.06.2016).Центр коллективного пользования «Материаловедение и металлургия» [Электронный ресурс] / Официальный сайт НИТУ МИСиС. URL: http://misis.ru/science/naucnyj-kompleks/naucnye-laboratorii-i-centry/centr-kollektivnogo-polzovanij (22.06.2016).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.