авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 10 |

«МЕЖДУНАРОДНАЯ АССОЦИАЦИЯ АКАДЕМИЙ НАУК РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОТДЕЛЕНИЕ ХИМИИ И НАУК О МАТЕРИАЛАХ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ...»

-- [ Страница 4 ] --

гранулирование и сушка продукта в аппарате БГС. Особый интерес вызывает стадии гранулирования и сушки продукта, так как возможно протекание вторичных химических реакций, включающих дегидратацию, разложение, конверсионные процессы.

Анализ мирового рынка удобрений показал значительное возрастание интереса и активизацию исследований по получению комплексных карбамидсодержащих удобрений, что обусловлено целым рядом преимуществ использования карбамида в качестве азотсодержащего компонента. Однако, если процессы, протекающие при нагревании карбамида и его растворов, хорошо изучены и детально описаны, то данные о термических свойствах и химических превращениях в карбамидсодержащих системах, включающих компоненты комплексных удобрений, носят отрывочный характер и недостаточны для обоснования оптимального технологического режима.

В связи с этим, целью представленной работы явилось исследование химических превращений, протекающих при нагревании в системах, образующихся при производстве комплексных карбамидсодержащих удобрений:

Ca(H2PO4)2·H2О - CO(NH2)2, CO(NH2)2 – Н3РО4 – Ca(H2PO4)2·H2О, Ca(H2PO4)2·H2О – NН4H2РО4, CO(NH2)2 – Н3РО4 – H2SO4, Ca(H2PO4)2·H2О - NH4H2PO4 - CO(NH2)2, CO(NH2)2 – Н3РО4 – CaSO4·2H2О и разработка рекомендации по оптимизации технологического режима сушки.

Для установления химических превращений, протекающих при нагревании в указанных системах, модельные смеси, полученные на основе индивидуальных солей реактивной квалификации, подвергали термообработкев политермических условиях, а также в изотермических условияхпри температурах, соответствующих положениям экстремумов на кривых ДТА, установленных методом термического анализа. Продукты термообработки исследовали методами химического, рентгенофазового анализа и ИК спектроскопии.

По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1. Получены новые научные данные о физико-химических закономерностях процессов, протекающих при нагревании в многокомпонентных карбамидсодержащих системах: CO(NH2)2 – Н3РО4 – H2SO4, Ca(H2PO4)2·H2О - CO(NH2)2, Ca(H2PO4)2·H2О - NH4H2PO4 - CO(NH2)2, CO(NH2)2 – Н3РО4 – Ca(H2PO4)2·H2О, Ca(H2PO4)2·H2О – NН4H2РО4, CO(NH2)2 – Н3РО4 – CaSO4·2H2О, образующихся при получении NPS и NPKS удобрений.

2. Доказано, что введение карбамида в указанные системы, а также образование аддуктов карбамида значительно влияет на распределение соотношения между орто- и полиформами, а также приводит к существенному снижению температур образования полифосфатов за счет интенсификации процессов поликонденсации фосфорной кислоты и дигидрофосфата аммония. Особенностями данной системы является также протекание реакций обменного разложения с образованием двойных сульфатов кальция-аммония и двойных полифосфатов кальция-аммония с переменным соотношением кальция и аммонии и различной кислотностью.





3. Полученные закономерности позволили описать химические превращения, протекающие на стадии гранулирования и сушки карбамидсодержащих суперфосфатных и фосфорнокислых суспензий при получении комплексных NP и NPKS удобрений на основе кислотного разложения фосфатного сырья с введением карбамида в качестве азотсодержащего компонента. Доказано, что в зависимости от технологических параметров процесса сушки, а также количества исходного карбамида, возможно получение удобрений с регулируемым содержанием водорастворимых, лимоннорастворимых и полимерных форм фосфора, а также содержащих азот в медленно растворимых формах.

1.34. ИССЛЕДОВАНИЕ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ CAN С ДОБАВКОЙ ГИПСА МЕТОДАМИ ФИЗИКОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Савенков Д.А., Воробьева Т.А., Савенков А.В., Ефремов В.И., Янков А.В.

ФГБОУ ВПО Российский химико-технологический университет имени Д.И.Менделеева (Новомосковский институт РХТУ им.Д.И.Менделеева), 301665, Тульская обл, г.Новомосковск, ул.Дружбы,8, OBoyarinova.Scence@nirhtu.ru Ключевые слова: аммонийная селитра, рентгенофазовый, дифференциально-термический и кристаллооптический анализы Еще в начале ХХ столетия выдающийся ученый-агрохимик академик Д.Н.Прянишников назвал аммонийную селитру удобрением будущего. Это предвиденение полностью подтвердилось. Доля азотных удобрений от общего их выпуска составляет почти 50%, а среди всех азотных удобрений и солей почти половина приходится на аммонийную селитру. В нашей стране впервые в мире начали применять аммонийную селитру в больших количествах в качестве удобрения практически под все виды технических культур (хлопчатник, сахарную свеклу, лен, чай и др.), а затем и под зерновые и овощные культуры. Каждое азотное удобрение содержит азот только в одной из форм: аммиачной, в виде иона аммония;

нитратной, амидной, либо цианамидной.

Только аммонийная селитра является универсальным удобрением, содержащим одновременно аммонийную и нитратную формы азота.

Весьма важно, что аммонийный и нитратный азоты используются в разное время роста и развития растений. Аммонийный азот, непосредственно участвующий в синтезе белка, быстро усваивается растениями в период роста, а нитратный азот усваивается относительно медленно, поэтому действует более продолжительное время. Эти свойства аммонийной селитры весьма положительно сказываются на увеличении урожайности всех продуктов растениеводства.

В промышленности выпускается кальций аммонийная селитра (CAN) на основе аммонийной селитры и карбонатного сырья (доломита). Состав такого удобрения 74,5% аммонийной селитры и 25,5 % доломита.

При применении кальций аммонийной селитры (CAN) уменьшается подкисление почвы благодаря присутствию в удобрении карбонатов кальция и магния. Производство CAN включает в себя следующие основные технологические процессы:





-концентрирование раствора нитрата аммония от 85% до 99,7%;

-приготовление суспензии из 99,7% плава нитрата аммония и доломита;

-гранулирование и сушка в аппаратах БГС.

Техническим заданием ОАО НАК «Азот» письмо № 3–518/1– 8 от 22.03.2011 г. были установлены объекты исследования: соли сульфата кальция (гипс и полугидрат сульфата кальция, выпускаемые ООО «Кнауф гипс Новомосковск», аммонийная селитра и доломит;

и методы исследования полученных удобрений.

По заданию необходимо получить и исследовать образцы на базе удобрения САN с содержанием в удобрении азота 27 ± 1 %, серы ± 2 %.

В последнее время из-за большого спроса агротехническими службами сельхозпроизводителей на удобрения, содержащие аммонийную селитру и соли серной кислоты, ведутся многочисленные научные исследования по данной тематике.

Цель исследований заключается в том, чтобы оценить возможность получения аммонийной селитры, содержащей серу определенных концентрационных значений на базе производства САN (аммонийная селитра с добавкой доломита).

В лабораторных условиях были получены образцы аммонийной селитры с доломитом, который заменялся на гипс СаSO4 2H2O и полугидрат сульфата кальция СаSO4 0,5H2O.

В расплавленную аммонийную селитру вводились доломит, гипс или полугидрат в различных пропорциях: общее количество добавок равнялось 22%, оно исходило из содержания азота в удобрении, которое по заданию было 27 ± 1% азота, количественная добавка гипса или полугидрата исходила из содержания в удобрении 4 ± 2% серы, их соотношения были рассчитаны теоретически.

Исходные вещества перемешивались в течение 5,10,15 минут, охлаждались и далее исследовались физико-механические и физико-химические свойства полученных образцов удобрений в сравнении с САN. Для исследований были приготовлены образцы удобрений со следующими соотношениями добавок гипс (полугидрат) : доломит = 1,50:0,25;

1,50:0,20;

1,50:0,15;

1,50:0,10;

1,50:0,05;

1,50:0,01.

Нами с помощью физико-химических методов анализа были исследованы некоторые свойства аммонийной селитры с различными добавками.

Рентгенографические исследования проводили на дифрактометре ДРОН3М. Рентгенограммы получены на монохроматизиророванном медном излучении (графитовый монохроматор на дифракционном пучке), юстировку гониометра и настройку аппарата контролировали по интенсивности линий 200 и 220 хлорида натрия. Съемку образцов проводили в непрерывном режиме с записью рентгенограмм в электронном виде.

Идентификацию фаз проводили на основе данных картотеки ICPDS и данных по рентгеноструктурному анализу.

В образцах полученных удобрений кроме основной фазы NH4NO3, присутствуют фазы: (водного сульфата кальция) CaSO4 · nH2O (n=0,50,8), (доломита) CaSO4MgCO3, в небольших количествах (ангидрита) CaSO4 и (кварца) SiO2. Ни в одном образце аммонийной селитры с добавкой гипса фазы двуводного сульфата кальция (CaSO4 · 2H2O) обнаружено не было. Это хорошо согласуется с областями существования сульфатов кальция. При температурах t=170180 0С происходит обезвоживание гипса и он переходит, в основном, в полугидрат (0,5H2O) либо близкое по воде соединение (0,8H2O), так как область существования ангидрита находится гораздо выше t =180 0С.

Дифференциально-термический анализ образцов удобрений проводили на приборе ОД-103. Установлено положительное влияние гипса на термические свойства удобрения, так как температура разложения селитры увеличилась на 80 0С с t=210 0С до t=290 0С, что делает продукт не взрывоопасным.

Исследование кристаллов исходных веществ и образцов удобрений, приготовленных в лабораторных условиях, проводили на микроскопе LevenhukD50L.

Из известных методов изучения кристаллографических свойств минералов при помощи поляризационных микроскопов исследовались характеристики водных растворов приготовленных образцов, которые предварительно были закристаллизованы.

1.35. ДВУХСТАДИЙНЫЙ СУБХЛОРИДНЫЙ СИНТЕЗ TiC Закиров Р.А., Парфенов О.Г.

ИХХТ СО РАН, г.Красноярск, parf@icct.ru Карбид титана является ценным конструкционным материалом, применяемым в различных областях промышленности.

Он является основным компонентом сплавов для производства металлорежущих инструментов. Значительная окалиностойкость карбида титана в составе твердых сплавов делает его незаменимым при изготовлении деталей, работающих в экстремальных температурных условиях (до 1100оС). Покрытия из карбида титана позволяют защитить изделия от механического и химического воздействия. По своим свойствам карбид титана близок к карбиду вольфрама (WC) [1].

Можно выделить три основных способа промышленного производства карбида титана: (1) восстановление диоксида титана углеродом в реакции TiO2 + 3C = TiC + 2CO, (2) синтез из элементов в реакции Ti + C = TiC, (3) синтез из смеси в реакции TiCl4 + CH4 + H2 в плазме. Для всех этих способов характерны высокие температуры синтеза (1700 - 2100 оС). Кроме того, для первых двух необходимо применение длительной (до 10 - 20ч) операции измельчения полученного TiC с помощью шаровых мельниц [2]. Недостатками же плазмохимического синтеза является низкий выход годного, сложность аппаратурного оформления и высокие энергозатраты.

Суть предлагаемого в настоящей работе процесса субхлоридного получения карбида кремния состоит в восстановлении тетрахлорида титана субхлоридом алюминия (AlCl) в присутствии углерода (сажи):

TiCl4 + 2AlCl + C = TiC + 2AlCl3 (1) Ранее нами был предложен одностадийный синтез карбида титана из тройной газовой смеси [3], где вместо сажи использовался летучий углеродсодержащий компонент, например, метан.

Эксперимент показал, что реакция (1) с летучим углеводородом вместо сажи идет через промежуточный синтез карбида алюминия, т.е. фактически в две основных стадии. Для каждой из них имеется оптимальный температурный диапазон и своя кинетика, что трудно учесть в общем реакторе. Кроме того, элементный углерод (кокс, уголь, сажа) в большинстве случаев оказывается дешевле, чем углеводороды. В этой связи в данной работе нами осуществлялся синтез по суммарной реакции (1) в две стадии с использованием ацетиленовой сажи. На первой стадии применяли субхлоридное получение карбида алюминия [3]:

6AlCl + 3C = Al4C3 + 2AlCl3 (2) На второй стадии вели синтез TiC из TiCl4 и Al4C3:

Al4C3 + 3TiCl4 = 3TiC + 4AlCl3 (3) Следует отметить, что традиционно карбид алюминия синтезируют из смеси элементов (Al + C), либо смеси Al2O3 + C. Этот процесс медленно протекает при температуре 1600-1700 оС в среде водорода или гелия в течение 3 ч, что обуславливает его высокую стоимость [4]. В нашем случае реакция (2) начинается при температуре выше 950 оС и интенсивно протекает при 1100-1200 оС. Субхлорид алюминия в (2) подавался с избытком с тем, чтобы полностью израсходовать углерод. Синтезируемый карбид алюминия в этом случае был загрязнен только металлическим алюминием – продуктом диспропорционирования избыточного AlCl. При нормальном давлении образующийся AlCl3 возгоняется при T C и не загрязняет синтезируемые при более высокой температуре продукты.

Если хлорид титана (Tкип = 136.4 0С) в реакцию (3) вводится с избытком, то TiC загрязняется титаном и/или его алюминидами в результате взаимодействия TiCl4 c имеющимися в TiC примесями алюминия (см. выше), и непосредственно с самим карбидом по реакции:

TiC + 3TiCl4 = C + 4TiCl3 (4) Если TiCl4 подается с недостатком, остающийся в карбиде титана карбид алюминия затем легко отмывается водой по реакции Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 + 3CH а примесь металлического алюминия, попутно образующегося в (2) из карбида титана удаляется его отмывкой в соляной кислоте.

Температура процесса получения карбида алюминия поддерживалась на уровне 1200-1250оС для полноты протекания реакции и минимального содержания свободного углерода. Далее, карбид алюминия выдерживался при температуре 900 и 1000оС в парах четыреххлористого титана. При 1000оС было заметно образование трихлорида титана, который в виде крупных фиолетовых кристаллов осаждался в холодной части реактора, что свидетельствует о протекании реакции (4). При 900оС образование TiCl3 замечено не было.

а б Рис. 1. Микрофотографии со сканирующего электронного микроскопа Hitachi TM-1000 исходной сажи (а) и кластера карбида титана (б) Полученный порошок TiC подвергался рентгено структурному и элементному анализу. Гранулометрический состав определялся по данным растрового электронного микроскопа (рис.1). Размер частиц сажи, используемой для получения карбида алюминия, составляет около 30 мкм. Порошок синтезированного TiC состоял из кластеров ~ 20 мкм, объединяющих частицы размером 100 300 нм. В пределах обнаружения используемого аналитического оборудования примеси свободного углерода, алюминия и его карбида, титана и его алюминидов в синтезированном TiC отсутствовали.

Литература 1. Кипарисов С.С., Левинский Ю.В., Петров А.П. Карбид титана:

получение, свойства, применение / М.: Металлургия, 1987. - 216c.

2. Koc R., Folmer J.S. Carbothermal synthesis of titanium carbide using ultrafine titania powders // Journal of materials science, 32 (1997), P.

3101-3111.

3. Закиров Р.А., Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. Субхлоридный синтез в металлургии титана // Доклады Академии Наук. – 2009. - Т. 425. №5, С. 631–633;

Zakirov R.A., Parfenov O.G., Pashkov G.L.

Subchloride Synthesis in Titanium Metallurgy // Doklady Chemistry, 2009, Vol. 425, Part 2, P. 77–79.

4. Li J., Zhang G. Low-temperature synthesis of aluminium carbide. ISIJ International, vol. 51 (2011), №6, P. 870-877.

1.36. ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ПРОЦЕССОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ, ОЦЕНКИ И КЛАССИФИКАЦИИ ОПАСНОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ Бачкала О.В., Егоров А.Ф., Макарова А.С., Савицкая Т.В.

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125047, г. Москва, Миусская пл., o.bachkala@ciscenter.ru Ключевые слова: химическая продукция, оценка опасности, алгоритмы классификации опасности Количество химической продукции, которая может представлять опасность для человека или окружающей среды, чрезвычайно велико. При современном масштабе производства и использования опасных веществ эта проблема выходит за пределы производства и становится проблемой безопасного обращения химической продукции на всех этапах её жизненного цикла.

Важную роль в этом процессе играет информационная поддержка основных этапов безопасного обращения химической продукции – идентификации, оценки опасности и классификации опасности – на всех стадиях жизненного цикла продукции.

В настоящее время в промышленно развитых странах сформированы основные подходы к безопасному обращению химической продукции. Разработанные в настоящей работе методы, алгоритмы, программные и информационные средства основаны на подходах, содержащихся в Рекомендациях ООН - Согласованной на Глобальном уровне Системе классификации опасности и маркировки химической продукции (СГС), основными элементами которой являются согласованные критерии классификации опасности химической продукции и согласованные элементы системы информирования об опасности, которые включают в себя требования к Паспортам безопасности химической продукции (ПБ) и предупредительной маркировке (ПМ).

Вопрос информационной поддержки процессов идентификации, оценки и классификации опасности химической продукции является актуальным в связи с тем, что поиск и сбор информации, необходимой для информационной поддержки перечисленных выше процессов безопасного обращения химической продукции является сложной задачей. Это связано с тем, что исходные данные содержатся в многочисленных, зачастую труднодоступных источниках, которые часто являются неполными или противоречивыми.

Для правильного использования критериев классификации, предложенными СГС, необходимо провести процесс идентификации, целью которого является сбор доказательств того, что данная продукция может быть отнесена к определенному виду, и, соответственно, на нее могут быть распространены данные, полученные другими производителями для этой продукции.

Данная функция реализована в настоящей работе на базе лабораторной информационной системы LabWare LIMS (Laboratory Information Management System), которая позволяет проводить идентификацию, начиная с установления вида химической продукции до формирования протоколов испытания, подтверждающих идентификацию и передачу полученных данных по проведенной идентификации на вход процесса оценки опасности и классификации опасности химической продукции.

После определения идентификаторов продукции следует этап оценки опасности, на котором происходит сбор имеющихся данных об опасных свойствах исследуемой химической продукции и анализ полноты и достоверности имеющихся данных. Существующие базы данных и информационные системы в области безопасного обращения химической продукции (АРИПС, ESIS, ChemInfo, IRIS, TOXNET, N-Class и другие), содержащие разнообразную информацию по идентификации химических веществ и продукции, об опасных свойствах веществ и материалов, разработанные за рубежом, предоставляют информацию в свободном доступе и являются в основном англоязычными, а отечественные базы данных имеют закрытый доступ. Указанные информационные ресурсы не доступны широкому кругу потребителей и производителей химической продукции и не направлены на комплексное решение проблемы обеспечения безопасного обращения химической продукции.

При отсутствии данных, необходимых для оценки опасности, возможно использование расчетных методик или проведение лабораторных испытаний. В результате сбора недостающих данных проводят классификацию опасности химической продукции, которая состоит в последовательном сравнении имеющихся данных о продукции с классификационными признаками, характеризующими различные виды опасности продукции, и отнесении к соответствующему классу опасности. Для этого разработаны алгоритмы классификации опасности химической продукции, представляющей собой вещество и смесевую продукцию, опасности которой обусловлены физико-химическими свойствами и свойствами, представляющими опасность для здоровья человека и окружающей среды.

Проведение классификации опасности химической продукции реализовано с помощью программного модуля, написанного с использованием гипертекстового языка разметки HTML (HyperText Markup Language) и объектно-ориентированного скриптового языка программирования JavaScript, представляющего собой дерево вопросов. Ветвление начинается с первого вопроса, в котором пользователю предлагается выбрать агрегатное состояние вещества.

На каждый последующий вопрос об отнесении вещества по заданному показателю, например, легковоспламеняющейся жидкости с температурой вспышки ниже 23 °C и температурой кипения не выше 35 °С, к какому-либо классу опасности, пользователь может ответить «да» или «нет». По мере того, как пользователь отвечает на поставленные вопросы, происходит заполнение итоговой таблицы, в которой указаны классы опасности. Ответив на все вопросы системы, пользователь, используя итоговую таблицу, сможет увидеть классификацию исследуемого вещества. В работе приведены рекомендации к использованию реализованного модуля классификации опасности химической продукции.

Результаты классификации используются при создании документов, информирующих об опасных свойствах продукции – ПБ и ПМ, для формирования которых также используются различные модули и базы данных («Автоматизированное рабочее место Эксперта по маркировке», база данных по Паспортам безопасности).

Таким образом, в ходе работы созданы программно алгоритмические средства для информационной поддержки процессов идентификации, оценки и классификации опасности химической продукции.

1.37. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА Гладышев Н.Ф.1, Гладышева Т.В.1, Соломоненко Е.В.1,2, Симаненков Э.И. ОАО "Корпорация "Росхимзащита", 392680, г. Тамбов, Моршанское шоссе, 19, mail@roshimzachita.ru ГОУ ВПО «ТГТУ», 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, topt@topt.tstu.ru Ключевые слова: теплоаккумулирующий материал, полимер, термообработка Одним из важных направлений в технике является разработка теплоаккумулирующих материалов (ТАМ), которые могут быть применены для термостатирования различных объектов в условиях нагрева извне, обеспечивая заданный диапазон температур.

Принцип действия основан на пассивной тепловой защите, энергия внешних тепловых воздействий (нагрев или охлаждение) тратится на плавление - кристаллизацию вещества, при этом температура внутри объекта остается постоянной. Обычно используемыми для технических целей ТАМ являются: неорганические материалы гидраты солей, и органические такие, как, например, алканы, смолы, парафины и многие другие.

Появление новых современных полимерных материалов с различными эксплуатационными и технологическими свойствами позволяет использовать этот класс материалов для производства новых ТАМ с заданными свойствами.

Авторами разработан гибкий композиционный теплоаккумулирующий материал с изменением фазового состояния в диапазоне температур до 100 °С на основе полимерного материала - полиэтилена. Использовали пленочный полиэтилен высокого давления и низкой плотности (ПЭВД), температура фазового перехода (плавления) которого составляет 80-110 С. В качестве армирующего слоя полимерного материала - стеклобумагу.

ТАМ представляет собой композицию из чередующихся слоев пленки полиэтиленовой и стеклобумаги в различном соотношении (рисунок 1, а), соединенных между собой термокомпрессионным способом [1]. Для этих целей была изготовлена установка производства теплоаккумулирующих материалов.

Технология изготовления пластины ТАМ включает в себя следующие стадии:

1. Нарезка и подготовка пакета заготовок из чередующихся слоев пленки полиэтиленовой и стеклобумаги (рисунок 1, а);

2. Укладка пакета заготовок в матрицу установки (рисунок 2, б);

3. Термообработка пакета заготовок на установке производства теплоаккумулирующих материалов (рисунок 1, в).

а б в а – пакет заготовок из чередующихся слоев пленки полиэтиленовой и стеклобумаги;

б – укладка пакета заготовок в матрицу;

в – термообработка пакета заготовок Рис. 1. Стадии изготовления ТАМ Процесс термообработки полностью автоматизирован. В программе задается температура нагревательного элемента, время прессования и величина давления.

Максимальный размер пластин ТАМ, изготовленных на пилотной установке составляет 200х400 мм. Толщина получаемого материала варьируется от 2 до 8 мм, в зависимости от количества слоев материала с изменением фазы и армирующего компонента.

Разработанный материал имеет следующие характеристики [2]:

1 Теплоемкость ТАМ составляет около 3000 Дж/(кг*К);

2 Теплопроводность ТАМ составляет примерно 0,36 Вт/(м*К), а теплопроводность полиэтилена - 0,29 Вт/(м*К).

Введение в композицию стеклобумаги увеличивает теплопроводность ТАМ на 20 % по сравнению с чистым полиэтиленом.

3 Начальная температура фазового перехода - 75 - 80 С.

Такой материал в форме листа может быть использован в различных областях техники, например, в средствах изолирующей защиты органов дыхания (СИЗОД) человека [3].

Полученные результаты испытаний ТАМ в составе СИЗОД показали, что температура газо-дыхательной смеси на вдохе с применением ТАМ снижается примерно на 20 °С и соответствует требованиям государственного стандарта РФ ГОСТ Р 53260- (рисунок 2).

Без ТАМ Температура на вдохе, °С Рис.2. Изменение температуры на вдохе в процессе испытаний Испытание № Испытание № изолирующего Испытание № Испытание № дыхательного аппарата с ТАМ (испытания 1 - 3) и 0 2 4 6 8 10 12 14 16 без ТАМ (испытание 4) Время, мин В работе показана принципиальная возможность получения теплоаккумулирующего материала в форме гибкого листа на основе полимеров. Технология изготовления проста и удобна, и может быть реализована в промышленности, как, например, процесс в технологии получения ламинированных материалов.

Литература 1. Гладышев Н.Ф., Гладышева Т.В., Козадаев Л.Э. и др. Заявка № 2011110678 МПК С09К5/00, С09К5/06. Способ изготовления композиции гибкого теплоаккумулирующего материала 2011.

2. Н.Ф. Гладышев, Т.В. Гладышева, Э.И. Симаненков и др. Отчёт НИР ГК№9208.100 7900.13.958 от 24.07.09. «Разработка теплоаккумулирующих материалов и технологии их производства для использования в средствах защиты изолирующего типа», шифр «Тепло», № госрегистр. У90977 / ОАО «Корпорация «Росхимзащита». – 2009, инв. ном. Г44900.

3. Регенеративные продукты нового поколения: технология и аппаратурное оформление/ Н.Ф.Гладышев, Т.В.Гладышева, С.И.Дворецкий С.Б.Путин, М.А.Ульянова, Ю.А.Ферапонтов. Монография.- Изд.машиностроение-1, 2007-156 с.

1.38. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ Мазилин И.В.1,2,*, Дробот Д.В.1, Балдаев Л.Х. МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 119571, г. Москва, проспект Вернадского, 86;

*imazilin@gmail.com ООО «Технологические системы защитных покрытий», 142172, г. Щербинка, Симферопольское шоссе, Ключевые слова: теплозащитное покрытие, газотермическое напыление, керамические материалы В ходе эксплуатации на деталь или технологическое оборудование воздействуют многочисленные внешние факторы – коррозия, износ, высокие температуры, кавитация или их сочетание.

При этом чаще всего воздействие носит поверхностный характер, а значит свойства поверхности определяют долговечность работы устройства в целом. Нанесение покрытий и наплавка уже достаточно давно применяется в промышленности для продления срока службы и снижения эксплуатационных затрат.

Для защиты деталей от воздействия высоких температур используются керамические теплозащитные покрытия.

Современное теплозащитное покрытие состоит из нескольких слоев – на поверхность детали сначала наносится жаростойкое покрытие для защиты от высокотемпературной коррозии и минимизации напряжений. В ходе эксплуатации на поверхности жаростойкого покрытия образуются оксиды роста – TGO. Верхний керамический слой призван снизить температуру детали за счет низкой теплопроводности. Сочетание многослойной структуры ТЗП и требуемых эксплуатационных условий делает его крайне сложной системой. Наиболее широкое применение теплозащитные покрытия нашли в авиации и ракетостроении.

Традиционно их наносят двумя способами — осаждением из газовой фазы (PVD) и плазменным напылением (APS). В настоящее время широко используются покрытия на основе двуокиси циркония, стабилизированной 6-8 %масс. оксида иттрия. Этот материал обладает уникальным сочетанием свойств - он имеет один из самых низких коэффициентов теплопроводности при повышенной температуре (2,3 Вт/м•К при 1000 C для плотного материала), он также имеет высокий коэффициент теплового расширения (11•10-6 1/C), который помогает уменьшить напряжения, являющиеся результатом рассогласования коэффициентов термического расширения между керамическим покрытием и материалами жаростойкого покрытия и основного металла изделия (~ 14•10-6 1/C). Среди недостатков диоксида циркония, приводящих к разрушению покрытия, необходимо указать фазовый переход с изменением объёма, высокую анионную проводимость и низкую температуру спекания. Принятый верхний предел для использования оксида циркония — 1200 С.

Исследования в области теплозащитных покрытий нового поколения ведутся по двум направлениям: совершенствование материалов и технологии их нанесения. По ряду ключевых свойств ведется поиск соединений для потенциального применения в качестве теплозащитных покрытий. Общими требованиями к материалам являются:

• температура плавления 2000 C;

• отсутствие фазовых переходов вплоть до температуры эксплуатации;

• низкая проводимость по кислороду;

• низкая теплопроводность и КТР, сравнимый с никелевыми сплавами;

• высокая стойкость к распространению трещин;

• химическая инертность.

Было выделено и в настоящий момент исследуется несколько классов керамических соединений, которые являются потенциальными кандидатами.

Среди них можно выделить материалы со структурами пирохлора (напр. La2Zr2O7), флюорита (напр. La2Ce2O7) и перовскита (напр. SrZrO3). Термическая стабильность вплоть до температуры плавления (около 2300C), плохая спекаемость и крайне низкая теплопроводность материалов с этими структурами (1,5 Вт/м·К при 1000C для плотного материала) делает этот класс очень перспективным. Особый интерес представляют слоистые структуры типа магнетоплюмбита (напр. LaMgAl11O19). Для понижения теплопроводности существующих композиции на основе диоксида циркония их дополнительно легируют двумя и более оксидами редкоземельных металлов (напр. ZrO2-Y2O3-Gd2O3-Yb2O3 - 2,0 Вт/м·К при 1000 C для плотного материала). К сожалению, ни один из материалов не удовлетворяет требуемым свойствам в полной мере, поэтому все большее внимание уделяется идее создания многослойных покрытий, где каждый материал выполняет свою функцию.

Совершенствование технологии нанесения теплозащитных покрытий связано с получением покрытий с заданной микроструктурой, а также с использованием суспензий и растворов прекурсоров в качестве исходных материалов для плазменного напыления. Варьируя технологические параметры напыления (дистанция, мощность) и свойства исходных веществ (порошков, растворов, суспензий) стало возможным управлять микроструктурой, получая покрытия с градиентной пористостью или вертикальными трещинами. Именно благодаря особенностям микроструктуры таких покрытий происходит значительное увеличение долговечности.

1.39. БЕЗУГЛЕРОДНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ КРЕМНИЯ Григорьева1 Т.Ф., Удалова1 Т.А., Лецко2 А.И., Талако2 Т.Л., Ворсина1 И.А., Восмериков1 С.В., Витязь2 П.А., Ляхов1 Н.З.

ИХТТМ СО РАН, 630128, г. Новосибирск ул. Кутателадзе, 18, ИПМ НАН Б, 220005, г. Минск, ул. Платонова, 41, udalova@solid.nsc.ru Ключевые слова: кремний, механическая активация,СВС, термический синтез Показана возможность без углеродного получения кремния с использованием таких активных металлов, как Al и Mg методами механохимического синтеза и МАСВС с последующим выщелачиванием образующихся примесей. Методами ЯМР 27Al, дифракции синхротронного излучения, ИК-спектроскопии и ДТА был изучен процесс без углеродного восстановления оксида кремния алюминием методами термического и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, где в качестве прекурсоров были использованы механокомпозиты SiO2/Al, полученные при различных временах механоактивации (1- минут).

Методом ДТА показано, что после одной минуты механоактивации температура восстановления снижается с 1100 до 600 С. Т.е. процесс СВС восстановления оксида кремния начинается ниже температуры плавления Al и проходит чрезвычайно быстро (менее одной секунды), при этом формируются композиты Si/-Al3O3 (корунд). Для термического (печного) восстановления оксида кремния алюминием были использованы прекурсоры после шести минут механоактивации, для которых ЯМР-спектры 27Al свидетельствуют о формировании полиэдров AlO4, AlO5, AlO6, располагающихся, вероятнее всего, на межфазных границах оксида кремния и алюминия. Продуктом этого термического синтеза был композит Si / -Al2O3.

Исследован процесс выщелачивания оксида алюминия, как в кислых, так и щелочных средах. Растворение Al2O3 идет только в щелочной среде, но при этом растворяется и кремний. Поэтому было проведено исследование механохимического и МАСВС взаимодействия SiO2 и Mg. Чисто механохимический синтез ведет к формированию силикатов магния. Более перспективным для получения кремния оказался МАСВС.

Согласно данным ИК-спектроскопии, при обработке в аргоне в высокоэнергетической шаровой мельнице с максимальной нагрузкой 60 g уже через 40 с. продукт представляет собой, в основном, силикат магния. При нагрузке в мельнице 20 g и небольших временах механоактивации происходит только формирование механокомпозита. ДСК-исследования механо композитов SiO2 / Mg показали, что после 40 с активации DrH снижается на порядок, химическое взаимодействие компонентов начинается при значительно более низкой температуре. Режим механоактивации был отработан на стехиометрическом составе и выбран для создания прекурсоров Mg / SiO2 для CВC процесса.

СВ-синтез и исследование его технологических параметров проведены на экспериментальной установке, разработанной в ГНУ Институт порошковой металлургии (г. Минск, РБ). В режиме реального времени измеряли давление в реакторе, температуру и скорость горения шихты. СВС осуществляли в атмосфере аргона.

Температуру и скорость горения оценивали термопарным методом с использованием внешнего 2-канального 24-разрядного АЦП ADSC24-2T.

Проведены исследования смесей (Mg/SiO2) как с избыточным содержанием Mg, так и с уменьшенным (от 4:1 до 1,5:1). Различие в соотношении компонентов в смеси было взято для ускорения отведения тепла в ходе СВС процесса и снижения температуры горения. Для этих же целей исследовались образцы с добавлением оксида магния. На термограммах процессов СВС, для прекурсоров, как стехиометрического состава, так и с уменьшенным количеством магния, наблюдаются резкие колебания температуры на этапе инициирования, многостадийное горение с изотермической площадкой при температуре ~600°С и последующее медленное охлаждение. Для образца стехиометрического состава достигается максимальная температура горения (~1283 С). В образцах с избыточным содержанием магния наблюдается резкий (практически мгновенный) подъем температуры и такое же резкое ее падение. Максимальная температура горения этих образцов достигает 1050°С, добавление к реакционной шихте оксида магния несущественно снижает температуру горения.

ИК-спектры продуктов СВС свидетельствуют об образовании силикатов магния во всех исследованных смесях. В ИК-спектрах продуктов, полученных из прекурсоров с большим избытком магния, полосы силиката в области 1500-800 см-1 размыты. РФА продуктов МАСВС с различным составом исходной смеси показал, что при содержании Mg в прекурсоре ниже стехиометрии, в образцах высокое содержание MgO, фазы Mg2Si – немного. При стехиометрическом соотношении Mg / SiO2 интенсивность дифракционных отражений кремния несколько снижается, снижаются также и дифракционные пики силиката магния. При увеличении количества Mg в прекурсоре, снижается интенсивность рефлексов Si и наблюдается рост фазы Mg2Si. Химически разделить Si с Mg2Si проще, чем с силикатом. Введение MgO в прекурсор не приводит к заметному изменению структуры продуктов МА СВС.

На СЭМ-микрофотографиях продуктов МАСВС смесей SiO с Mg в характеристических излучениях в структуре продуктов четко выделяются отдельные частицы кремния размером менее 1 мкм и агломераты до » 20 мкм.

Согласно данным РФА продуктов МАСВС, во всех синтезированных образцах в различных количествах присутствуют Si, MgO, Mg2Si, силикаты магния и не прореагировавший диоксид кремния. Исследование степени извлечения MgO, Mg2Si и силикатов магния из продуктов МАСВС в зависимости от концентрации ряда кислот и температуры показало, что выделение кремния из продукта МАСВС в системе Mg/SiO2 следует проводить последовательно в три стадии (соответственно соляной, смесью соляной и уксусной, смесью плавиковой и уксусной кислот).

Исследование содержания примесей в образцах порошка кремния проводили на аттестованном атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой «ACTIVA M» (Франция).

Содержание примесных элементов в образцах порошка кремния, %:

Mg-0.08;

Al-0.02;

Ca-0.07;

Cd-0.01;

Cr- 0.02;

Fe- 0.03;

Mn-менее 0.01;

K-0.14;

Ni-0.04;

Zn-менее 0.01. Средний размер агломератов частиц после диспергирования в ультразвуке порядка 500 нм, они состоят из дисперсных частиц с малым разбросом по размерам (50-80 нм) и почти сферической формой.

1.40. МЕХАНОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПРЕКУРСОРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПСЕВДОСПЛАВОВ ВОЛЬФРАМА Григорьева1 Т.Ф., Дьячкова2 Л.Н., Восмериков1 С.В., Цыбуля3 С.В., Ковалева4 С.А., Удалова1 Т.А., Ляхов1 Н.З.

ИХТТМ СО РАН, 630128, г. Новосибирск, ул. Кутателадзе, ИПМ НАН Б, 220005, г. Минск, ул. Платонова, ИК им. Г.К. Борескова СО РАН,630090, г. Новосибирск, просп.

Академика М.А. Лаврентьева, ОИМ НАН Б,220072, г. Минск, ул. П. Бровки, 21, grig@solid.nsc.ru Ключевые слова: вольфрам, псевдосплавы, механическая активация, термический синтез Для снижения температуры спекания в состав тугоплавкого материала вводят добавки металлов с более низкой температурой плавления (Cu, Ni, Fe, Hf и др.). Целью настоящей работы было создание композитов, образующихся при механической активации (МА) смесей вольфрама с медью, оловом, никелем и железом с низким содержанием пластичных добавок (до 10 мас.%) и исследование их структуры и морфологии. Такие композиции востребованы в промышленности для создания материалов с высокой плотностью. Вольфрам обладает очень низкой пластичностью, а вводимые металлы являются чрезвычайно пластичными и в процессе МА могут интенсивно деформироваться и футеровать стенки барабана и шаров. В связи с этим, при механохимическом (МХ) создании прекурсоров для последующего прессования и спекания, нами было использовано несколько вариантов МА. РФА продуктов совместной одностадийной МА W с пластическими добавками показал, что ОКР вольфрама для невзаимодействующей смеси W 10 % Cu остаются очень большими (~ 180 нм), (у меди ОКР ~ 4 нм). РФА взаимодействующей системы W 10 % Ni, активированной в аналогичных условиях, показал, что ОКР вольфрама составляет ~ 15 нм, ОКР никеля – ~ 4 нм, т.е. во взаимодействующей системе происходят более глубокие разрушения кристаллической структуры вольфрама. В системе W 10 % Fe после совместной МА в течение 4 минут ОКР W ~ 34 нм, т.е. несколько больше, чем в системе с никелем, ОКР Fe ~ 6 нм.

Проведение электронно-микроскопических исследований, микрорентгеноспектрального и металлографического анализов показало, что структура механонокомпозитов W / 10 % Me определяется, главным образом, термодинамическими параметрами смешения металлов с вольфрамом и условиями формирования композитов, невзирая на близкую пластичность вводимых добавок.

Исследована зависимость плотности спеченных образцов из механоактивированных композиций от варианта МА, температуры спекания, условий прессования. Проведенные исследования показали, что механохимически полученные композиты вольфрама с невзаимодействующим металлом (Cu) не обладают гомогенным распределением второго компонента даже при условии его высокой пластичности. Прессуемость у таких композитов очень низкая. Для металлов, взаимодействующих с вольфрамом (Ni, Fe), механохимически формируется гомогенное распределение второго компонента. Установлено, что прессуемость механоактивированных порошков невысокая, относительная плотность спрессованных образцов составляет 50-78%. Плотность образцов из композиций вольфрам – железо и вольфрам – олово после спекания при 1250 0С практически не изменяется, при 1450 0С – уменьшается. Композиции вольфрам – никель и вольфрам – железо при спекании испытывают существенную усадку.

Повышение температуры спекания до 1450 °С приводит к снижению степени усадки. Прочность спеченных композиций из механоактивированных порошков на основе вольфрама зависит от плотности и вида добавки. Размер зерна, дисперсность и характер расположения добавки в структуре композиций из механоактивированных порошков зависит от температуры спекания. Для повышения прессуемости МК из вольфрама с добавлением 10% пластичных металлов предложено механохимическое введение пластифицирующих органических веществ без растворителя в процессе МА в шаровой планетарной мельнице.

1.41. ПОЛУЧЕНИЕ ИЗОТОПНОЧИСТЫХ ХАЛЬКОГЕНОВ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ Андриенко О.С.1, Егоров Н.Б.2, Жерин И.И.2, Иванусь Е.А. Институт оптики атмосферы СО РАН, 634027, г. Томск, пр-т Академический, 1, aos@iao.tsc.ru Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр-т Ленина, 30,egorov@tpu.ru Ключевые слова: стабильные изотопы, халькогены, сера, селен, теллур В настоящее время, благодаря, отработанной технологии разделения стабильных изотопов стало возможно получать высокочистые материалы практически со 100 % - ным однородным по различным изотопам составом. Это повлекло за собой многочисленные исследования влияния моноизотопного или изотопноизмененного состава на их термодинамические, структурные и оптические свойства [1].

Большая доля таких исследований связана с моноатомными и полиатомными полупроводниками – алмазом [2], Si [3], Ge [4], PbS [5], ZnO [6], что в первую очередь связано с их практическим использованием [7].

Целью настоящей работы является разработка технологий получения изотопночистых халькогенов и исследование их структурных и физико-химических свойств.

Для разделения стабильных изотопов халькогенов используется центрифужный способ, с помощью которого можно получать изотопы с предельной степенью обогащения. В качестве рабочих веществ для их разделения используются их летучие соединения – SF6, SeF6, TeF6.

Обогащенные центрифужным методом изотопы халькогенов предполагается использовать в твердофазном состоянии, поэтому в первую очередь требуются специальные технологии, позволяющие доводить изотопнообогащенные SF6, SeF6 и TeF6 до товарной формы. При этом технологии получения должны отвечать требованиям по минимизации потерь, исключением изотопного разбавления и достижением необходимой химической чистоты.

В работе для получения элементной S использовали реакцию восстановления SF6 металлическим натрием. Se и Te получали восстановлением SeF6 и TeF6 гидразин гидратом.

S, Se и Te очищали от примесей дистилляцией в вакууме.

Полученные халькогены имели чистоту выше 99,9 %. Выход составил от 95 до 97 %.

Стабильные изотопы халькогенов исследовали рентгенофазовым анализом и колебательной спектроскопией. Были определены температуры их фазовых переходов.

Показано, что с увеличением массы изотопа объем элементарной ячейки увеличивается, а температура фазовых переходов уменьшается. С помощью квантово-химических расчетов оценено влияние изотопного сдвига халькогенов на изменение термодинамических параметров.

Литература 1. Плеханов В.Г.//Успехи физических наук. 2003. Т. 173. № 7. С.

711.

2. Haller E.E.//Solid State Communications. 2005. Vol. 133. P. 693.

3. Steger M., Yang A. et al. // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 79. P. 205210.

4. Zhang J M., Giehler M. et al. // Phys. Rev. B. 1998. Vol. 57. № 3. P.

1348.

5. Lian H.J., Yang A. et al. // Phys. Rev. B. 2006. Vol. 73. P. 233202.

6. Serrano J., Kremer R.K. et al. // Phys. Rev. B. 2006. Vol. 73. P.

094303.

7. Плеханов В.Г. // Успехи физических наук. 2000. Т. 170. № 11. С.

1246.

1.42. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СИНТЕЗА ФТОРИДОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Бреховских М.Н., Федоров В.А.

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, 119991, г. Москва, Ленинский пр., д.31, mbrekh@igic.ras.ru Ключевые слова: фториды, стеклообразные материалы, высокочистые вещества Развитие лазерной техники и волоконной оптики невозможно без создания принципиально новых прозрачных материалов для передачи оптического излучения. Оптические галогенидные материалы с низкочастотным фононным спектром, активированные редкоземельными элементами (РЗЭ), представляют большой интерес для лазеров среднего ИК диапазона. Существенным преимуществом фторидных стекол по сравнению с кварцевым стеклом является значительно более широкий диапазон пропускания от ближнего УФ до среднего ИК диапазона (0,295 ~ 7,5 мкм). Длинноволновая граница пропускания и низкий уровень рэлеевского рассеяния позволили предположить, что в этих стеклах собственное затухание окажется значительно ниже, чем в других стеклообразных материалах. Именно этим обстоятельством вызван огромный интерес к фторидным стеклам как материалу для волоконнооптических линий связи. Однако кислородсодержащие примеси, попадающие во фторидное стекло из исходных материалов и сильно поглощающие ИК излучение, оказываются наиболее трудно удаляемыми нежелательными примесями.

До начала нашего исследования для решения проблемы при получении стекол, связанной с удалением кислородсодержащих примесей из исходных фторидов, использовались фториды неметаллов: HF, NH4F·HF, CF4, т.е. вещества, не проявляющие окислительных свойств, а вступающие в реакцию замещения, что приводило к образованию нежелательных примесей. Принимая во внимание склонность фторидов III и IV групп к пирогидролизу, мы впервые предложили использовать летучие неорганические фторокислители: фториды ксенона, хлора и брома, применительно к фторидным системам при получении стекол, не содержащих полос поглощения OH групп в ИК диапазоне. В результате изучения химических превращений оксидных соединений РЗЭ, циркония, гафния и тория с участием фторокислителей – фторидов ксенона, хлора и брома были созданы оригинальные методики синтеза фторидов элементов (компонентов фторидных стекол) и стекол, свободных от кислоросодержащих примесей. Установлены условия протекания реакций, в результате которых происходит образование бинарных и комплексных фторидов и выделение молекулярного кислорода.

На рис. 1 приведен ИК спектр стекла ZBLAN состава 55,8ZrF4·14,4BaF2·5,8LaF3·3,8AlF3·20,2NaF до и после обработки фторокислителями. В результате фторокисления компонентов шихты широкая ассиметричная полоса поглощения с максимумом при =3400-3450 см-1 (3,0-2,9 мкм), отвечающая валентным колебаниям OH-группы, полностью исчезает. При этом содержание кислородсодержащих примесей в образцах стекол снижается до уровня 10-3 мас.% (рис. 2) Рис. 2. Условия удаления Рис. 1. ИК спектры пропускания примесей кислорода из стекла ZBLAN фторидов РЗЭ, циркония, синтез из промышленных гафния и тория при повышенной фторидов чистотой 99,5 мас.%-1;

температуре фторидами ксенона c предварительной 2 (XeF2), хлора (ClF3) и брома обработкой шихты дифторидом (BrF3).

ксенона;

3 - трифторидами хлора и4 -брома.

Таким образом, разработан общий методологический подход к синтезу фторидных стекол с обработкой шихты в химически активных средах (фтор, дифторид ксенона, трифториды хлора и брома), который позволяет получать стекла с концентрацией кислородсодержащих примесей на два порядка ниже (не более 10- мас. %.), по сравнению с содержанием в исходных фторидах.

Данные стекла не имеют полос поглощения OH групп и мостикового кислорода и обладают широкой областью пропускания от ближнего УФ до среднего ИК диапазона (0,295-8 мкм).

Синтезированные стекла могут оказаться перспективным ИК лазерным материалом, в частности, для создания активированной РЗЭ прозрачной стеклокерамики.

1.43. ОРОСИТЕЛИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГРАДИРЕН Боев Е.В.

ФГБОУ ВПО УГНТУ,450062, г. Уфа,, р. Башкортостан, ул.

Космонавтов, 1, info@rusoil.net Ключевые слова: оборотное водоснабжение, градирня, охлаждение, ороситель В системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий вода охлаждается посредством передачи тепла атмосферному воздуху. Часть тепла передается вследствие поверхностного испарения воды (вода превращается в пар, который путем диффузии переносится в атмосферу), другая часть – вследствие разницы температур воды и воздуха, т.е. за счет теплопроводности и конвекции. Весьма небольшое количество тепла отнимается от воды еще излучением, что в тепловом балансе обычно не учитывается. Одновременно имеет место приток тепла к охлаждаемой воде от солнечной радиации [1].

Для получения требуемой температуры отработанную оборотную воду непосредственно или после предварительной очистки от загрязнений перед новым ее использованием охлаждают в специальных сооружениях: прудах-охладителях, брызгальных бассейнах и градирнях.

Наиболее совершенными системами охлаждения оборотной воды являются градирни. Градирни - это специальные устройства для охлаждения большого количества воды посредством направленного потока воздуха.

Охлаждение воды в градирнях представляет собой весьма сложный гидроаэротермический процесс. Оно происходит в результате тепло- и массообмена между соприкасающимися потоками воды и воздуха. Поэтому определение технологических размеров градирни приходится осуществлять с помощью трех видов расчета: аэродинамического, термического, и гидравлического. Все эти расчеты выполняются для реконструкции используемых и вновь проектируемых градирен. При привязке разработанных типовых проектов градирен к местным условиям их строительства тре буются лишь поверочные расчеты;

последние необходимы также после капитального ремонта градирни или при замене оросителя, вентилятора и других основных элементов.

В настоящее время положение усугубляется тем, что после перевода в частную собственность основного числа предприятий, в том числе и экологически грязных, новому руководству не хватает средств для строительства новых высокоэффективных систем охлаждения оборотной воды [2]. А превышение температуры оборотной воды от регламентируемой приводит к снижению выработки продукции (нередко до 15%) и ухудшению ее качества.

Вместе с тем, температура воды, возвращаемой в оборотный цикл, часто превышает регламентируемую температуру, и предприятия для поддержания требуемого температурного режима прибегают к нежелательному приему – «освежению» системы оборотного водоснабжения, при котором повышают до 10% и более сброс из системы теплой воды при одновременном увеличении расхода подпиточной свежей воды из природного источника [3].

Данное состояние дел крайне негативно отражается не только на производственной деятельности предприятий, но и на экологической ситуации промышленных и прилегающих к ним районов, поэтому просматривается необходимость разработки принципиально новых конструкций составляющих элементов градирен.

На кафедре «Оборудование нефтехимических заводов»

филиала ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Стерлитамаке разработана конструкция оросителя градирни (Рис. 1), задачей которой является упрощение конструкции оросителя, снижение материалоемкости и более равномерное распределение потоков воды по сечению блока оросителя градирни.

Техническим результатом, достигаемым от использования предлагаемой конструкции, является повышение интенсивности тепломассообмена при повышении надежности работы оросителя градирни.

Данный результат достигается тем, что блок оросителя градирни содержит расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой вертикальные цилиндрические полимерные элементы, причем данные элементы имеют перфорированную поверхность и скрепляются между собой при помощи дистанцирующих элементов, каждый из которых представляет собой полимерный армированный стержень.

1 - цилиндрические полимерные перфорированные элементы;

2 – дистанцирующие элементы Рис. 1. Блок оросителя градирни Конструкция работает следующим образом.

Охлаждающий воздух поступает из нижней части градирни за счет естественной тяги в башенных градирнях и принудительного движения в вентиляторных градирнях.

Охлаждаемую воду сверху от блока оросителя равномерно разбрызгивают по площади, образованной полимерными элементами блока оросителя. В оросителе тепломассообмен происходит между движущимися в противотоке каплями воды и воздуха, а также на поверхности каналов, образованных составляющими элементами оросителя.

Литература 1. Кучеренко Д.И., Гладков В.А. Оборотное водоснабжение. - М.:

Стройиздат: 1980:

- 168 с.

2. Шабалин А.Ф. Оборотное водоснабжение промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1972. – 296 с.

3. Пономаренко В.С., Арефьев Ю.И. Градирни промышленных и энергетических предприятий: Справочное пособие. – М.:

Энергоатомиздат, 1998. – 376 с.

1.44. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИНТЕЗА ПЕРОКСИДА КАЛЬЦИЯ НА ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ И РАЗМЕР ЧАСТИЦ Гладышев Н.Ф.1, Гладышева Т.В.1, Соломоненко Е.В.1,2, Родаев В.В.3, Абакаров А.Р. ОАО "Корпорация "Росхимзащита", 392680, г. Тамбов, Моршанское шоссе, 19, mail@roshimzachita.ru;

ГОУ ВПО «ТГТУ», 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, topt@topt.tstu.ru ТГУ им. Г.Р.Державина, 392000, г. Тамбов, ул.

Интернациональная, 33,priem1@tsu.tmb.ru Неорганические пероксиды, в частности, пероксид кальция СаО2 - экологически чистые вещества, как твёрдые источники кислорода могут использоваться в системах регенерации воздуха, в качестве удобрений богатых кислородом, микроэлементов для обогащения почв, улучшители хлебобулочных изделий, отбеливатели и др. он выделяет активный кислород, как при нагревании, так и при гидролизе или в кислой среде. Теоретически СаО2 содержит 156 л/кг активного кислорода.

В настоящей работе проведена оценка влияния параметров синтеза и сушки СаО2 на термическую устойчивость и морфологию частиц. В таблице 1 приведены технологические параметры синтеза и сушки СаО2 и массовая доля основного вещества в полученном продукте.

Таблица № Способ получения Массовая образца доля СаО2, % Синтез Сушка КОН 50%-ный р-р 100 °С, 1 80, СаСl2 20%-ный р-р атмосферное Н2О2 50%-ный р-р давление комнатная температура Са(ОН)2 тв. ИК-нагрев Н2О2 50 %-ный р-р 2 140°С, 84, комнатная температура вакуум Са(ОН)2 тв. 150 °С, Н2О2 50 %-ный р-р атмосферное 3 77, комнатная температура давление Са(ОН)2 тв.

СВЧ-поле, Н2О2 50 %-ный р-р 4 76, вакуум комнатная температура Термическую устойчивость исследовали на термическом анализаторе EXSTAR TG/DTA 7200 (SII NanoTechnology, Япония).

Образцы нагревали в среде азота со скоростью 10 °С/мин от комнатной температуры до 500 С. Результаты пиролиза образцов СаО2 представлены на рисунках 1, а, б. На рисунке 1,в, для сравнения, показаны характерные кривые разложения для порошка гидроксида кальция Са(ОН)2.

Образцы СаО2 начинают терять активный кислород при температуре около 265 °С(рисунок 1, а, б), не зависимо от способа их получения. Следует отметить, что СаО2 и Са(ОН)2 разлагаются примерно в одной и той же температурной области: (265-440) °С для СаО2 и (320-460) °С - для Са(ОН)2, поэтому не представляется возможным определить методом термолиза массовую долю пероксида и гидроксида кальция, входящего в состав образцов.

600 600 DTA DTA Температура, °С;

DTG, мкг/мин 500 Температура, °С;

DTG, мкг/мин DTA, мкВ;

TG, мг DTA, мкВ;

TG, мг Темп. 10 TG 300 Темп.

200 TG 100 DTG 4 DTG 0 0 - 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 -100 Время, мин Время, мин б а 700 TG 600 DTA Температура, °С;

DTG, мкг/мин DTA, мкВ;

TG, мг Темп. - а- СаО2, образец 1;

б - СаО2, - DTG образец 2;

в – Са(ОН) - 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Рис. Термограммы -100 - 1.

Время, мин в образцов СаО2 и Са(ОН) Проведен гранулометрический анализ частиц порошков СаО на лазерном анализаторе «Микросайзер» в среде спирта (таблица 2) через 1 и 30 мин. Анализ показал, что для образцов 2 - 4 диапазон размера частиц с течением времени увеличивается. Его нижняя граница в среднем составляет 0,35 мкм, а верхняя – 5 мкм. При этом наиболее распространенными становятся частицы диаметром около 2,5 мкм вместо частиц диаметром 1,5 мкм доминирующих первоначально. В случае же с образцом №1 характер распределения частиц CaO2 практически не меняется со временем.

Таблица № 1 мин 30 мин образца Диапазон Диаметр Диапазон Диаметр СаО2 диаметра наибольшего диаметра наибольшего частиц, числа частиц, частиц, числа частиц, мкм мкм мкм мкм 1 0,2 – 2,5 0,7 – 1 0,2 – 3 0,6 - 0, 2 0,6 - 4 1,5 – 2 0,35 – 0,45 2 – 2, 3 0,8 – 2,5 ~ 1,5 0,35 – 0,45 2 – 2, 4 0,5 – 3,5 1,5 – 2 0,35 – 5 2 – 2, Примечание – Номер образца соответствует номеру образца в таблице 1.

На сканирующем электронном микроскопе СЭМ получены микроснимки образцов порошков пероксида кальция.

Рис. 2. СЭМ-изображение образца 1 при увеличении Образец 1 (рисунок 2), 100x состоит из микрочастиц аморфной фазы, имеющих произвольную форму и размеры от нескольких десятков до нескольких сотен микрометров. На поверхности Рис. 3. СЭМ-изображение данных агрегатов наблюдаются образцов 2-4 при массивы мелкодисперсных увеличении 1000x бесформенных образований размером менее 1 мкм. Частицы порошка образцов 2-4 (рисунок 3) состоят из агломератов размером менее 10 мкм, поверхность которых имеет слабовыраженную рельефность в наномасштабной шкале.

Из полученных данных можно заключить, что технологические параметры получения пероксида кальция, приведенные в таблице 1, не оказывают существенного влияния на свойства синтезированных образцов (термолиз, размер и морфология частиц) CaO2.

Литература 1 Вольнов, И.И. Периксные соединения щелочноземельных металлов / И.И. Вольнов. – М. :Наука, 1983. – 135 с.

2 Регенеративные продукты нового поколения: технология и аппаратурное оформление: монография / Н.Ф. Гладышев, Т.В.

Гладышева, С.И. Дворецкий, С.Б. Путин, М.А. Ульянова, Ю.А.

Ферапонтов. – М. : «Издательство машиностроение-1», 2007. – 156с.

1.45. ВЛИЯНИЕ МИКРОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ НА КИНЕТИКУ ФОРМИРОВАНИЯ И МОРФОЛОГИЮ ГИДРОСИЛИКАТОВ КАЛЬЦИЯ Гордиенко П.С.1, Баграмян В.В.2, Ярусова С.Б.1, Саркисян А.А.2, Курявый В.Г.1, Полякова Н.В. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН), 690022, г. Владивосток, пр.

Столетия Владивостока, 159, yarusova_10@mail.ru НПиП ЗАО «Камень и силикаты», Республика Армения, 0040, г.

Ереван, ул. Ачаряна, 40а, v_bagramyan@mail.ru Ключевые слова: борогипс, гидросиликаты кальция, микроволновая обработка Широкий спектр применения гидросиликатов кальция nCaOmSiO2pH2O и волластонита Ca6Si6O18 в различных отраслях промышленности обусловлен их ценными физико-химическими и технологическими свойствами. В настоящее время существует большое количество способов получения силикатов кальция из различных кальций- и кремнийсодержащих соединений, однако следует отметить значительно возросший в последние годы интерес к применению микроволнового нагрева, в том числе и при синтезе вышеуказанных соединений [1,2]. Микроволновая обработка имеет ряд преимуществ перед обычными методами нагрева конденсированных сред (твердых тел и жидкостей), к числу которых относятся быстрота и низкая инерционность нагрева, отсутствие контакта нагреваемого тела и нагревателя, однородность нагрева материала по всему объему, возможность избирательного нагрева компонентов смеси веществ и высокий коэффициент полезного действия [3].

Ранее авторами [4] была показана возможность получения гидросиликатов кальция (ГСК) и волластонита из борогипса, образующегося в результате сернокислотной переработки датолитового концентрата. Целью данной работы является синтез и исследование морфологии ГСК из борогипса и изучение влияния микроволновой обработки на кинетику их формирования.

Навески борогипса (с содержанием основных компонентов, масс. %: SiO2 – 32,2 %;

CaO – 28,4;

SO3 – 31,3 %;

Fe2O3 – 2,7 %) смешивали с раствором гидроксида калия квалификации «х.ч»в стехиометрическом соотношении. Стеклянную колбу с реакционной смесью помещали в аппарат для микроволновой обработки, снабженный механической мешалкой. Синтез проводили при выходной мощности микроволн 600 Вт и температуре 95 °С. Параллельно осуществлялся синтез при аналогичных соотношениях, температуре и механическом перемешивании, но без микроволновой обработки. Синтезы проводили в течение следующих временных интервалов: 5 мин, мин, 1 ч, 2 ч, 3 ч. После окончания заданного временного интервала осадки отделяли от раствора, затем промывали дистиллированной водой, отделяли от раствора фильтрованием и сушили при температуре 85 – 90 °С в течение нескольких часов. Скорость реакции контролировали по остаточной концентрации гидроксида калия в растворе.

Согласно данным рентгенофазового анализа, в составе образцов, полученных в результате синтеза в течение 2 ч, присутствует аморфная фаза и примесь карбоната кальция CaCO3.

После обжига при 900 °С в течение 40 мин в фазовый состав образцов характеризуется наличием волластонита триклинной модификации и примесей диоксида кремния в модификациях кварца и кристобалита. Следует отметить, что в образце, полученном в условиях микроволнового воздействия, присутствует также фаза полуводного сульфата кальция, а после обжига – безводного CaSO4.

В результате исследований установлено положительное влияние микроволновой обработки на скорость реакции. Через 1 ч степень превращения гидроксида калия при одинаковой температуре в условиях микроволновой обработки составляет 0,97, в то время как при обычном перемешивании – 0,9.

При исследовании полученных образцов методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), выявлены отличия в морфологии частиц (рисунок). Образец без микроволнового воздействия (рис. а) состоит в основном из частиц размерами 20 – 80 нм, встречаются более крупные частицы размерами до 500 нм.

Частицы собираются в бесформенные агломераты с максимальными поперечными размерами от 100 нм до 2 мкм. В образце наблюдается многоуровневая система пор диаметром от до 200 нм. Частицы образца после микроволновой обработки (рис.

б) приобретают ламеллярное строение, т.е. образец составлен из ламелей, ламели прерываются системой пор размерами от 10 нм до 2 мкм. Поры располагаются таким образом, что образец приобретает блочно-ламеллярное строение с размерами блоков 1 – 5 мкм. Ребра ламелей выходят на внешнюю поверхность блоков и составляют поверхность пор.

Рисунок. СЭМ-изображения микрочастиц образца без микроволнового воздействия (а) и в условиях микроволновой обработки (б) Таким образом, показана возможность получения гидросиликатов кальция из борогипса при указанных условиях.

Применение микроволнового воздействия позволяет увеличить скорость реакции и в то же время влияет на морфологию частиц силикатов кальция.

Литература 1. Wu J., Zhu Y.-J., Cheng G.-F., Huang Y.-H. Microwave-assisted preparation of Ca6Si6O17(OH)2 and -CaSiO3 nanobelts // Materials Research Bulletin. – 2010. Vol. 45. – P. 509–512.

2. Vichaphund S., Kitiwan M., Atong D., Thavorniti P. Microwave synthesis of wollastonite powder from eggshells // Journal of the European Ceramic Society. 2011. – Vol. 31. – P. 2435–2440.

3. Ванецев А.С., Третьяков Ю.Д. Микроволновой синтез индивидуальных и многокомпонентных оксидов // Успехи химии. – Т. 76, № 5. С. 2007. – – – 453.

4. Гордиенко П.С., Ярусова С.Б., Колзунов В.А., Сушков Ю.В., Чередниченко А.И., Крысенко, Г.Ф., Баринов Н.Н. Получение силикатов кальция из отходов переработки борсодержащего минерального сырья // Химическая технология. 2011. Т. 12, № 3. – С. 142 – 147.

1.46. СОЛЬВОТЕРМАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ ЗОЛЕЙ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦЕРИЯ Долгополова Е. А., Иванова О.С., Иванов В.К.

Институт общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова, г.

Москва, Ленинский пр-т, д. 31, dolgopolova.e.a@gmail.com В последнее время нанокристаллический диоксид церия и твердые растворы на его основе привлекают большое внимание из за их уникальных характеристик, таких как способность поглощать УФ-излучение, высокая термическая стабильность, высокая твердость и химическая инертность. Диоксид церия и материалы на его основе широко используются в качестве твердооксидных топливных элементов, компонентов полирующих смесей, катализаторов, противокоррозионных покрытий. В нанокристаллическом состоянии СеО2- проявляет высокую биологическую активность благодаря высокой кислородной нестехиометрии, дополнительного увеличения которой можно добиться за счет допирования элементами другой валентности, в том числе лантанидами.

Существует большое число способов получения твердых растворов на основе диоксида церия. Получаемые таким образом материалы состоят из частиц достаточно крупного размера (до нм и более). Было установлено, что вследствие гомогенного гидролиза в присутствии гексаметилентетрамина можно добиться значительного уменьшения размеров частиц твердых растворов (до 10 нм). В последние годы появился ряд сообщений о том, что высокотемпературный сольволиз солей церия и других редкоземельных элементов в среде гликоле позволяет получать еще более мелкодисперсные (2–4 нм) порошки допированного нанокристаллического диоксида церия.

В связи с этим, целью данной работы явилось разработка методики синтеза твердых растворов на основе нанокристаллического диоксида церия, допированного РЗЭ (Nd, Gd, Yb) в сольвотермальных условиях.

В рамках работы были поставлены следующие задачи:

• Получить нанокристаллический диоксид церия, допированный РЗЭ в гликолях • Изучить влияние концентрации допирующих элементов, введения поверхностно-активных веществ, температуры синтеза на размер получаемых частиц В настоящей работе твердые растворы на основе диоксида церия были получены по следующей методике: нитраты церия(III) и РЗЭ (РЗЭ = Nd, Pr, Gd) в заданном молярном соотношении растворяли в пропиленгликоле (диэтиленгликоле), вносили в них эквивалентное количество NaOH, растворенного в минимальном количестве дистиллированной воды. Далее растворы нагревали и выдерживали при заданной (140-1850С) температуре в течение 1 ч.

Исходя из УФ-видимых спектров была рассчитана ширина запрещенной зоны допированного диоксида церия, которая составила 3.45–3.60 эВ. Согласно результатам рентгенофазового анализа, все полученные образцы являются однофазными и обладают структурой флюорита. Рассчитанные значения параметра элементарной ячейки для образцов допированного диоксида церия позволили установить, что увеличение номинального содержания РЗЭ приводит к линейному увеличению параметра ячейки.

Полученные зависимости параметра элементарной ячейки от степени допирования соответствуют правилу Вегарда для твердых растворов. Анализ уширений дифракционного максимума (111) свидетельствует о том, что все полученные материалы характеризуются крайне малыми размерами частиц (до 3 нм). По данным ПЭМ средний размер частиц твердых растворов составляет 1.5–2.2 нм. Уменьшение размеров частиц достигается при замене пропиленгликоля на диэтиленгликоль. Дополнительное подтверждение факта образования твердых растворов было получено на основании анализа данных КР-спектроскопии. На спектрах всех образцов допированного диоксида церия, помимо основного пика с максимумом в области 449–461 см-1 наблюдаются также уширенные максимумы в области 550 и 610 см-1, возникающие как следствие кислородной нестехиометрии диоксида церия.Согласно результатам рентгеноспектрального микроанализа, содержание допантов в полученых образцах систематически завышено (на 2–3%) относительно номинального содержания.

Результаты картирования свидетельствуют о равномерности распределения элементов по объему образцов.

Таким образом было установлено, что формирование однофазных твердых растворов на основе диоксида церия, допированного РЗЭ, происходит непосредственно в ходе сольвотермального синтеза в среде гликоля 1.47. СОСТАВ, СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАРБИДСОДЕРЖАЩИХ ЛОКАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ НА ТИТАНОВЫХ СПЛАВАХ Жевтун И.Г., Гордиенко П.С.

Учреждение Российской академии наук Институт химии ДВО РАН, 690022, г. Владивосток, пр-т 100-летия Владивостоку, 159, jevtun_ivan@mail.ru Ключевые слова: карбид титана, титановые сплавы, композит В [1-2] предложен метод, направленный на повышение антифрикционных свойств титановых сплавов путем формирования на их поверхности локальных участков карбида титана толщиной до нескольких миллиметров. Твердые включения противостоят абразивному изнашиванию поверхности, а мягкая титановая матрица играет роль пластичной связки, служащей для релаксации напряжений.

Локальные участки карбида титана на поверхности катодно поляризованного титанового сплава формируются дуговым разрядом с использованием угольного анода в электролите.

Соотношение площади поверхности сплава и размера карбидных участков может быть различным и зависит от конкретных требований, предъявляемых к поверхности.

По данным рентгенофазового анализа, на поверхности образцов до шлифовки идентифицируются фазы титана, рутила и TiC. После шлифовки – только титан и TiC. По данным элементного анализа (сканирующий электронный микроскоп высокого разрешения HitachiS5500 с приставкой для энерго дисперсионного анализа ThermoScientific), соотношение титана и углерода на большей части поверхности локального участка в среднем сохраняется около Ti/C = 2/1. Установлено [3], что при данных условиях обработки исключается попадание кислорода в карбидную фазу.

Путем вытравливания отдельных фаз выявлена микроструктура участков. Она представляет собой титановый каркас с карбидными включениями размером от 1 до десятков микрометров (рис).

Микротвердость такой гетерогенной структуры варьируется в широких пределах от 7 (микротвердость титанового сплава) до ГПа (микротвердость карбида титана). Коэффициент трения локального участка, установленный методом скратч-тестирования на установке Revetest-RST («CSMindustries», Швейцария), уменьшается по сравнению с исходной поверхностью в три раза и составляет не более 0,1. Общий износ обработанной поверхности титанового сплава при испытаниях на износостойкость уменьшается в десятки и сотни раз по сравнению с исходной поверхностью.

Микроструктура карбидсодержащих локальных участков:

исходная поверхность после шлифовки 2 мкм 10 мкм после вытравливания карбида титана 10 мкм 30 мкм после вытравливания титановой матрицы 5 мкм 5 мкм Формируемые структуры на катодно-поляризованных титановых сплавах в электролите имеют определенное сходство со структурой многих композитов, в частности твердых сплавов – твердые включения в пластичной матрице (карбид титана в титане).

Причем размеры таких включений достигают нескольких микрометров. Получение подобных структур с использованием плазмы дугового разряда на рабочей поверхности мало- и среднегабаритных деталей из титановых сплавов способно эффективно защитить деталь от механического воздействия, в том числе и в агрессивных средах.

Литература 1. Гордиенко П.С., Достовалов В.А., Жевтун И.Г., Харченко У.В., Баринов Н.Н., Кайдалова Т.А., Достовалов Д.В. Формирование карбидных фаз на катодно-поляризованной поверхности титана // Коррозия: материалы, защита. 2009. № 7. С 1 – 5.

2. Жевтун И. Г., Гордиенко П. С., Достовалов В. А. Повышение износостойкости титановых сплавов путем формирования на поверхности локальных участков карбида титана. // Перспективные материалы. Специальный выпуск (13). 2011. С. 309 – 313.

3. Жевтун И. Г., Гордиенко П. С., Достовалов В. А.

Термодинамическая оценка процесса образования карбида титана на катодно-поляризованных титановых сплавах в электролитах // Химическая технология. № 11. 2011. С. 663 – 667.

1.48. КОМПЛЕКСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЧИСТЫХ ГАЛОГЕНИДОВ МЕТАЛЛОВ И МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ИК ОПТИКИ И НАНОИОНИКИ Загороднев В.Н.1, Личкова Н.В.1, Бутвина Л.Н.2, Охримчук А.Г. Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, 142432, г. Черноголовка, Моск. обл.

Научный центр волоконной оптики РАН, Москва, ул.Вавилова, lichkova @ iptm.ru Ключевые слова: галогениды металлов, комплексные технологии,кристаллические световоды, суперионные проводники Высокочистые вещества являются материальнойбазой электронной техники, волоконной и силовой оптики, микроэлектроники, а также ряда других областей науки и промышленности. Требования к качеству материалов по мере развития науки и техники возрастают. Совершенствуются схемы комплексных технологических процессов, в которых в непрерывном цикле объединяются достижения необходимой чистоты материалов и придание им дополнительных целевых свойств.

В настоящей работе представлены результаты исследований в области физико- химических основ получения высокочистых галогенидов серебра, меди, свинца с содержанием контролируемых примесей на уровне менее 10-5–10-7 мас.% методами перекристаллизации, сорбции, вакуумной дистилляции, возгонки,, кристаллизации из расплава, зонной плавки, микрофильтрации, термообработки в атмосфере галоидагентов. Предложены комплексные технологии получения материалов на их основе. В результате создания комплексных технологий достигается эффективная очистка по лимитирующим примесям при получении материалов с заданными свойствами. Галогениды серебра, меди, свинца и ряд материалов на их основе обладают комплексом свойств, которые создают перспективы их практического использования в элементах ИК оптики среднего диапазона, при изготовлении высокоемких конденсаторов для микросистемной техники. на основе суперионных проводников с высокой ионной проводимостью при комнатной температуре.

Из монокристаллов твердых растворов на основе высокочистых галогенидов серебра, выращенных методом Бриджмена, в НЦВО РАН методом экструзии были изготовлены наноструктурированные кристаллические световоды с низким уровнем оптических потерь при комнатной температуре в области мкм., определяемым фундаментальным процессом 7- многофононных осцилляций. Из монокристалла твердого раствора состава впервые были получены AgCl0,5Br0, наноструктурированные кристаллические световоды с уровнем оптических потерь в области СО2 лазера близким к фундаментальному (0,4 дБ/м).[1,2 ] Исследования оптических свойств кристаллов галогенидов металлов проводятся совместно с Научным центром волоконной оптики РАН, что позволяет расширять спектр материалов для ИК оптики среднего диапазона и улучшать качество получаемых материалов.

В области создания активных элементов ИК оптики среднего диапазона наши исследования были направлены на разработку комплексной технологии получения химически устойчивых, практически негигроскопичных монокристаллов двойных солей на основе галогенидов свинца и щелочных металлов, MPb2Hal5, легированных ионами РЗЭ, включающей очистку исходных галогенидов свинца от катионсодержащих примесей, от примесей оксидов, гидроксидов и оксигалогенидов свинца, разработку методов синтеза двойных солей и твердых растворов на их основе, поиск оптимальных условий выращивания монокристаллов методом Бриджмена и условий легирования их ионами РЗЭ. В результате были выращены оптически однородные высокого качества кристаллы двойной соли RbPb2Cl5, легированные ионами Pr(3+) и Dy(3+). В НЦВО РАН исследовали их спектрально люминесцентные свойства [3,4]. Впервые в мире в этих кристаллах, легированных ионами диспрозия, была получена генерация на длине волны 5,5мкм при комнатной температуре. Широкая полоса усиления в области 5,5 мкм позволяет создавать системы обнару жения малых концентраций примесей на основе внутрирезонатор ной спектроскопии для контроля загрязнения окружающей среды.

Высокочистые галогениды серебра и меди использовали для синтеза материалов с быстрым переносом ионов серебра и меди суперионных проводников с высокой проводимостью при комнатной температуре, RbAg4I5, CsAg4Br3-xI2+x, RbCu4Cl3I2. Было установлено, что качество их зависит от степени очистки исходных галогенидов серебра и меди и условий синтеза вышеуказанных суперионных проводников. В настоящее время исследуется возможность практического использования их для создания тонкопленочных твердоэлектролитных высокоемких конденсаторов.[5].

Литература 1. Бутвина Л.Н., Середа О., Бутвина А.Л., Дианов Е.М., Загороднев В.Н. Одномодовый микроструктурированный световод для среднего ИК диапазона с большой площадью поля моды. Квантовая электроника, 2009, т.39, №3,с.283-286.

2. Butvina L.N., Okhrimchuk A.G., Butvina A.L., Dianov E.M., Lichkova N.V., Zagorodnev V.N. Low loss micro- and nano structured single mode crystalline fibers for 5-15 mkm. OSA/AIOM-2011, Optics and Photonics Congress, 13-18 February 2011, Istambul, Turkey, AIThD4, pdf, 3P.

3. Деспотули А.Л., Андреева А.В. Наноионика: Новые материалы и суперконденсаторы. Российские нанотехнологии, 2010, т.5, в.7-8, с.89-100.

4.Личкова Н.В.. Загороднев В.Н. Материалы для активных элементов ИК оптики среднего диапазона спектра (Обзор), Юбилейный сборник ИПТМ РАН 1984-2009, Чернологовка, 2009, с.113-123.

5.Okhrimchuk A.G., Butvina L.N., Dianov E.M., Shestakova I.A., Lichkova N.V., Zagorodnev V.N. Shestakov A.V.Optical specrtoscopyof the RbPb2Cl5:Dy(3+) laser crystal and oscillation at 5,5 mkm at room temperature. J.Opt.Soc.Am.B, 2007, V.24, 2690-2695.

1.49. СИНТЕЗ И АНАЛИТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ТЕТРАФТОРОБРОМАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ Ивлев С.И., Соболев В.И., Шагалов В.В., Оствальд Р.В., Жерин И.И.

ФГБО УВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Ключевые слова: окислительное фторирование Настоящая работа посвящена апробации методики синтеза тетрафто-роброматов для щелочных и щелочноземельных металлов из трифторида брома и фторида соответствующего металла. Более подробно данная методика описана в более ранних работах авторов [1, 2].

Из фторидов щелочных металлов были синтезированы тетрафтороброматы натрия, калия, цезия и рубидия. Из щелочно земельных металлов были проведены реакции с фторидами магния, кальция, стронция и бария. Полученные в результате подвергали аналитической диагностике.

На первом этапе продукты синтеза были исследованы визуально, с помощью цифрового микроскопа Motic BA 310 digital (Motic Group CO., LTD, Испания). Показано изменение структуры и размеров зерен продуктов реакций трифторида брома и фторидов натрия, калия, цезия и рубидия. Для продуктов реакций трифторида брома и фторидов щелочных металлов отмечено изменение размеров и структуры частиц только для фторида магния и фторида бария. Для продуктов взаимодействия трифторида брома с фторидами магния, стронция и кальция отмечено наличие фазы не прореагировавшего трифторида брома даже после 7 суток выдержки.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 10 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.