Том 335 № 4 (2024)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/4/4513

Искровое плазменное спекание объемных материалов на основе SiC из углеродистого остатка термической переработки рисовой шелухи

Актуальность исследования связана с поиском путем полезного использования углеродистых остатков термической переработки рисовой шелухи, которые из-за высокого содержания кремния в неорганической части потенциально могут быть применены для получения карбида кремния – важного функционального материала для различных областей науки и техники. Полезная утилизация такого рода отходов позволит не только решить экологическую проблему, связанную с их неэффективным использованием и захоронением, но и получить полезные продукты в виде объемных керамических изделий на основе карбида кремния. Цель: получить объемные изделия на основе SiC из углеродистых остатков термической переработки рисовой шелухи методом искрового плазменного спекания с минимальным количеством дополнительных этапов обработки исходного сырья. Объекты: объемные изделия на основе SiC, полученные с использованием углеродистых остатков термической переработки рисовой шелухи. Образцы получены методом искрового плазменного спекания при температуре 1800 °C, давлении 60 МПа и времени выдержки 10 минут. Методы: искровое плазменное спекание; рентгеновская дифрактометрия (рентгенофазовый анализ); сканирующая электронная микроскопия; безвакуумный электродуговой метод синтеза. Результаты. Проведены экспериментальные исследования по оценке возможности прямого использования углеродистого остатка термической переработки рисовой шелухи в качестве прекурсора для синтеза карбида кремния в объемном (керамика) и дисперсном (порошок) виде. Реализована серия экспериментов по искровому плазменному спеканию углеродистого остатка термической переработки рисовой шелухи в исходном и размолотом виде, с добавками кварцевого песка SiO2, а также с использованием порошков на основе карбида кремния, синтезированных из углеродистого остатка безвакуумным электродуговым методом. Последний осуществляется в ходе одностадийного быстропротекающего процесса в воздушной среде и не требует применения системы вакуумирования. С его помощью получены дисперсные продукты с содержанием карбида кремния свыше 60 мас. %. Предварительные результаты продемонстрировали возможность получения объемных изделий и дисперсных порошков на основе карбида кремния с содержанием не менее 50 и 60 мас. %, соответственно, и свидетельствуют о перспективах дальнейшего повышения фазовой чистоты за счет оптимизации процессов искрового плазменного спекания и безвакуумного электродугового синтеза.

Ключевые слова:

карбид кремния, искровое плазменное спекание, объемные материалы, углеродистый остаток, дуговой плазменный разряд, безвакуумный синтез

Авторы:

Иван Игоревич Шаненков

Дмитрий Сергеевич Никитин

Артур Насырбаев

Александр Игоревич Циммерман

Юлия Леонидовна Шаненкова

Алексей Владимирович Власов

Александр Яковлевич Пак

Анастасия Сергеевна Сайгаш

Скачать pdf