Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.
Скачать (прямая ссылка):
121
G
2? i?
G
S>?
а
практически постоянными всем диапазоне режимов то время как степень уПо' в доченности кристаллической структуры в значительной , . і -мере зависит от условий пп0
'2070 2П0 2270 tlifU 2*70 TtK вєдєния опытов. на рис. 45
приведена зависимость "Ин. декса графитизации оттемпе^ ратуры и длительности про* цесса, показывающая возмож-ность управления степенью упорядоченности кристалли-, ж ческой решетки. Варьируя t,MH эти же параметры, можно также изменять в определенных пределах распределение частичек по размерам. Например, можно предположить, что скорость роста постоян-
но 60 70 80
Влияние условий нитрида бора на
Рис. 45.
получения
значение индекса графитиза
ЦИИ.
на и равна, согласно теории конденсации,
-?-*«р
ag + Ex
(103)
где AG-энергия Гиббса процесса кристаллообразования; ?ц — энергия активации, учитывающая вязкость.
Проинтегрировав выражение (103) с учетом, что при t — 0, 6 = 0, получим:
ag + ^_j^ (104)
Ь83 = ?exp (-
RT
Уравнение Ерофеева — Аврами по своему смыслу отображает накопление массы продукта, поэтому, п ^ ставив в него вместо времени значение б, следующее выражения (104), получим:
F=exp[M.exp(.
ag + En
— Е
RT
(105)
Выражение (105) учитывает, что зависимость конста ^ скорости топокинетической реакции определяется уравнению Аррениуса. Формула (105) аналогична Y пределению Розина — Раммлера. Если F = т0 " дя - Oer прологарифмировав выражение (105) и пр" соответствующие преобразования, получим:
« пв AG + En- E (Юб)
б'=м-ехР-1W-•
Л22
?• -f- AG <. E, xa-К°1Й)ис?ический размер {'уменьшается с увеличе-!',Im температуры.
На Рис- 46 пРивел-ена йвисимостъ прохода D от Sm ера частичек 6 нитри-їабора, нанесенная надо-гяоифмческую координатою сетку, для трех температур- Экспериментальные ^чки описываются прямыми с тангенсом угла наклона, равным 3,2—3,29, а поскольку ранее было найдено, что показатель п в уравнении Ерофеева — Ав-рами равен 1,069, то эти данные полностью отвечают выражению (105).
Снижение температуры способствует повышению
99,5
SO 40 _
20 ¦
е 4 -
2
1
0,5
0$ 1
2 4 6 6Ю5,тк
Рис. 46. Влияние условий получения порошка нитрида бора на распределение его частичек по размерам:
1 — время 45 мин, температура 2320 К; 2 — время 70 мин, температура 2250 К; 3 — время 90 мин, температура 2120 К.
количества крупных частичек, к такому же эффекту приводит и увеличение длительности выдержки при высоких температурах [153]. Распределение массы частичек по размерам подчиняется формуле Розина — Раммлера.
Для производства тугоплавких соединений этим методом создана установка (рис. 47). Она состоит из балло-Ra для сжатого плазмообразующего газа /, системы вен-тилей и редукторов 2 для подачи газа, щита управления Зу jja котором расположены вентили 4, 7 регулирования ^Дачн газа и воды, ротаметры 5, 8 для измерения их ^тичества, манометры 6 и 9. Процессы осуществляются ^плазменном реакторе 11 с непрерывной подачей сырья.
ВеРтикальный аппарат шахтного типа, в нижней час-трон'0'горОГО установлены три электродуговых плазмо-ла "а 10- К реактору присоединены устройства для ох-Копи НИЯ пР°ДУкта № и его перемещения 13, а также на-Нагеіи?ЛЬ пР°ДУкта 14- Контейнеры из тугоплавкого 1Wv 3 15 предназначены для транспортировки сырья и ^йств 3 ЧЄрез РеактоР- Детали реактора, подверженные "осле 10 ВЬ1Соких температур, охлаждаются водой, вода Чіазм^лаждения сливается в воронку 16. Конструкция Рзботу °Н0В обеспечивает длительную круглосуточную у Установки. Разработаны конструкции реакторов
123
Рис. 47. Схема установки для получения тугоплавких соединений при взаимодействии плазмы с движущимся слоем частичек.
номинальной мощностью 60 и 300 кВт. Температура в зоне реакции регулируется путем изменения мощности, подведенной к плазмотронам, время пребывания сырья в зоне высоких температур — скоростью перемещения контейнеров. Управление этими параметрами позволяет получать порошки с заранее заданными свойствами.
Выпуск больших опытных партий продукта был осуществлен в вертикальном реакторе шахтного типа с непрерывным перемещением шихты [147]. Суммарная мощность трех плазмотронов составляла 300 кВт. Свойства порошков, полученных на этой установке, приведены в табл. 14. Был также решен вопрос получения турбострат-I ого нитрида бора из борной кислоты и карбамида на установке непрерывного действия. Свойства этого пороШ-Z?*Z ппТ?Л; U- КаК видим' использование разных н?тью IwST П0ЛУЧЗТЬ П°Р°ШКИ с Разной дисперс-
ж^ЇЇії™^****0 метода (см-табл-14) - Ультра*
лению данные^п ° ~~ микР°нных размеров. К сожа-воляют-Дус^ в литературе [151], не поз-
второго метода АИСПерсность и свойства продук»
ЛИМИЧССКИв роли
значительно отличи™3 УЛЬТРаДисперсного порошка ^ отличаются от свойств порошка микронных
„азмеров. Реакционная способность его резко увели™ SSU. он начинает взаимодействовать c?^SZi ^кислотами уже при комнатной температуре Ти этом їаблюдается частичное его разложение. Снимется также ^пература спекания, и при 1870-2070 К могут бшь поЛучены изделия с плотностью (2-2,13) . Ю3 кг/м3 Воздействие сверхвысоких давлений пока не привело к полиморфному превращению гексагональной кристаллической структуры в кубическую, как это имеет место у порошков микронных размеров, возможно, что подбор условий прессования приведет к положительным результатам.
