ПРИМЕНЕНИЕ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ГРАФИТА В ПЛАНЕТАРНЫХ ШАРОВЫХ МЕЛЬНИЦАХ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГИРОВАННЫХ КРЕМНИЕМ УГЛЕКОМПОЗИТНЫХ ОКАТЫШЕЙ
Аннотация
В работе рассмотрен вопрос получения легированных кремнием углекомпозитных окатышей (pellets) заданной пористости, плотности и твердости методом механохимической обработки в шаровой планетарной мельнице PM100 порошка графита МПГ-7. Углекомпозитные окатыши по своим физико-химическим и структурным свойствам должны отвечать требованиям их дальнейшей обработки методом градиентного пиролитического уплотнения с целью получения изделий для рассеивающей (диффузоры) и преломляющей (линзы) рентгеновской оптики. Традиционно соответствующие изделия получают прессованием и отжигом наноматериала для придания изделию соответствующей формы, плотности и твердости. Нами предложена технология механохимического синтеза, позволяющая опустить процессы прессования и отжига и непосредственно получить преформы округлой формы, названные окатышами. Для достижения этой цели механохимический синтез проводили для сравнения в стальных и агатовых стаканах с соответствующими шарами. Механохимическую обработку проводили при разной частоте вращения 300 и 600 об/мин. Время обработки составило 15, 30, 45, 60, 75 и 90 мин. С целью достижения достаточной твердости окатышей содержание кремния в загрузке менялось от 2 до 50 %. Использовалось соотношение массы шаров к массе загрузки 3:1, 5:1, 9:1 и 22:1. Наилучшие результаты достигаются при использовании агатовой гарнитуры после 45 мин обработки загрузки с 2 % содержанием кремния при соотношении массы шаров к массе загрузки 9:1. Синтезируемые окатыши среднего линейного размера ~10 мм обладают достаточной технологической твердостью и прочностью и содержат повышенную долю открытой пористости.
Литература
Yefimov P.A., Lebedev P.P., Ol'shevskiy M.V., Pustov-gar A.P. RF Patent N 2385766. 2010 (in Russian).
Miani F., Maurigh F., Delogu F. Nanophase Powders: Mechanosynthesis. In: Dekker Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology. Ed. by C.I. Contescu, K. Putyera. Boca Raton: CRC. 2009. V. 5. P. 2923–2937. DOI: 10.1081/E-ENN 120009258.
Nogueira A.E.A., Mourão M.B., Takano C., dos Santos D.M. Effect of slag composition on iron nuggets formation from carbon composite pellets. Mater. Res. 2010. V. 13(2). P. 191-195. DOI: 10.1590/S1516-14392010000200012.
Kuznetsov Yu.V., Gulbin V.N., Kolpakov N.S., Polivkin V.V. Radiation protection of radio electronic equipment for space purposes. Uspekhi Sovr. Radioelectron. 2015. N 5. P. 50-59 (in Russian).
Nikonova R.M., Aksenova V.V., Pozdeeva N.S. The be-havior of fullerenes/ fullerites C60/70 under mechanical ac-tion. Collect. abstracts. VIII Vseros. Shk-Conf. young scien-tists "CoMU-2010". Izhevsk: FTI UrB RAS. 2010. Р. 89 (in Russian).
Nikonova R.M., Pozdeeva N.S., Ladyanov V.I. Defor-mation behavior of copper during mechanoactivation with carbon. Khim.Fizika Mezoskop. 2011. V. 13. N 1. P. 88-93 (in Russian).
Belenkov E.A., Greshnyakov V.A. Structure, properties, and possible mechanisms of formation of diamond-like phas-es. Fiz. Tverd. Tela. 2016. V. 58. Iss.10. P. 2145–2154. DOI: 10.1134/S1063783416100073.
Borunova A.B. Effect of the dose of mechanical activation on the defective structure of artificial graphite. Kolloid. Zhurn. 2015. V. 77. P. 134-143 (in Russian).
Nechitaiylov A.A. Structure and features of thermal oxida-tion of carbon nanostructured materials. Zhurn. Prikl. Khim. 2011. V. 84. N 10. P. 1618-1623 (in Russian).
Bannov A.G., Timofeeva A.A., Shinkarev V.V., Dyuko-va K.D., Ukhina A.V., Maksimovskiy E.A., Yusin S.I. Synthesis and investigation of the properties of graphite ox-ide and thermally expanded graphite. Fizikokhim. Pover. Zashch. Mater. 2014. V. 50. N 2. P. 166-173 (in Russian). DOI: 10.7868/S0044185614020041.
Zheleznyak V.G., Chursova L.V. Modification of binders and matrixes on their basis in order to increase the fracture toughness. Aviats. Mater. Tekhnol. 2014. N 1. P. 47-50 (in Russian). DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-1-47-50.
Savchenko D.V., Ionov S.G., Sizov A.I. Properties of carbon-carbon composites based on thermally expanded graphite. Neorg. Mater. 2010. N 2. P. 171-178 (in Russian).
Gulbin V.N., Kolpakov N.S. Lightweight radiation-protective composites. Naukoemk. Tekhnol. 2013. V. 15. N 3. P. 4-16.
Beisembetov I.K., Nusupov K.Kh., Beisenkhanov N.B., Beisenkhanov N.B., Zharikov S.K., Kenzhaliev B.K., Akhmetov T.K., Seitov B.Zh. Synthesis of SiC thin films on Si substrates by ion-beam sputtering. J. Surf. Investig.
X-ray, Synch. Neut. Techniq. 2015. V. 9. N 2. Р. 392–399. DOI: 10.1134/S1027451015010267.
Liu G., Yang K., Li J. Combustion synthesis of nanosized β-SiC powder on a large scale. J. Phys. Chem. 2008. V. 112. P. 6285–6292. DOI: 10.1021/jp710942m.
Terentyev S., Polikarpov M., Snigireva I., Di Michiel M., Zholudev S., Yunkin V., Kuznetsov S., Blank V., Snigirev A. Linear parabolic single-crystal diamond refrac-tive lenses for synchrotron x-ray sources. J. Synchrotron Radiat. 2017. V. 24. Р. 103-109. DOI: 10.1107/S1600577516017331.
Timofeev P.A., Reznik S.V., Timofeev I.A. Study of the possibility of obtaining carbon-ceramic composite materials by liquid-phase impregnation of the carbon framework by polymer precursors. Konstruktsii iz Kompozits. Mater. 2015. N 1. P. 26-29 (in Russian).
Polikarpov M., Emerich H., Klimova N., Snigireva I., Savin V., Snigirev A. Spectral X-ray glitches in monocrys-talline diamond refractive lenses. Phys. Stat. Solid. B. 2017. V. 255. Iss. 1. P. 1700229, DOI: 10.1002/pssb.201700229.
Ivenin S.V. Monocrystalline silicon carbide wafers pro-cessing. Vestn. Mordov. Un-ta. Elektrotekhn. 2015. V. 25. N 4. P. 37-50 (in Russian). DOI: 10.15507/0236-2910.025.201504.037.
Sorokin O.Yu., Bubnenkov I.A., Koshelev Yu.I. Com-parative analysis of siliconized graphite of a new generation with foreign analogues. Collect. abstracts. 8 Int. Conf. « Carbon: fundamental problems of science, materials science, technology ». 2012. Troitsk. P. 466-467 (in Russian).
