Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the automation and robotics department of the information technology and robotics engineering school, Tomsk Polytechnic University. Research interests: powder materials, carbides, carbon materials, electricdischarge methods of synthesis, phase transformations
кандидат технических наук, доцент отделения автоматизации и робототехники инженерной школы информационных технологий и робототехники, Томский политехнический университет. Область научных интересов: порошковые материалы, карбиды, углеродные материалы, электроразрядные методы синтеза, фазовые превращения
Doctor of Physics and Mathematics, Professor of automation and robotics department of the information technology and engineering school, Tomsk Polytechnic University. Research interests: thermodynamics, mathematical statistics, high-temperature processes, fast processes
доктор физико-математических наук, профессор отделения автоматизации и робототехники инженерной школы информационных технологий и робототехники, Томский политехнический университет. Область научных интересов: термодинамика, математическая статистика, высокотемпературные процессы, быстропротекающие процессы
student of electric power and electrical engineering department, Tomsk Polytechnic University. Research interests: silicon carbide, electric discharge methods of synthesis.
студентка отделения электроэнергетики и электротехники, Томский политехнический университет. Область научных интересов: карбид кремния, электроразрядные методы синтеза
The paper describes the scientific and technical basis of the vacuum-free plasma method for obtaining silicon carbide realized by DC arc discharge between graphite electrodes. In a series of experiments the energy supplied to the system was changed by increasing the duration of arc discharge with the constant value of current intensity (165 A); two precursor types were used: a mixture of silicon powder with X-ray amorphous carbon in the microfiber form in the first case and with carbon powder in the second case; the mass ratio in the initial mixture was Si:C = 2:1. As a result of the evaluation of the synthesis product quantitative composition, the experimental parameters that allow to achieve the maximum content of the target silicon carbide phase (up to 45%) are determined. Moreover, it was possible to determine the parameters when the only impurity phase in the product was graphite; as a result, the purification of the product from unbound carbon and thereby obtaining silicon carbide with ~99% content was successfully performed by atmospheric furnace heating at a temperature of 900 °C. This result is ensured by two factors: the presence of carbon fibers in the initial reagents mixture and a sufficient level of the supplied energy of about 216 kJ/g.
Изложены научно-технические основы безвакуумного плазменного метода получения карбида кремния, реализуемого при помощи дугового разряда постоянного тока между графитовыми электродами. В ходе серии экспериментов изменялась подведенная к системе энергия путем увеличения длительности горения дугового разряда при неизменном значении силы тока (165 А). В работе использовались два типа прекурсоров: 1) смесь порошкового кремния с рентгеноаморфным углеродом в виде микроразмерных волокон; 2) с порошковым углеродом; соотношение масс в исходной смеси составляло Si:C = 2:1. В результате оценки количественного состава продукта синтеза определены параметры эксперимента, которые позволяют добиться максимального содержания искомой фазы карбида кремния (до 45%). Определены параметры, при которых единственной примесной фазой в продукте является графит; в результате удалось отжигом в атмосферной печи при температуре 900 °С обеспечить очистку продукта от несвязанного углерода и тем самым получить карбид кремния с содержанием около 99%. Этот результат обеспечивают два фактора: наличие в составе смеси исходных реагентов углеродных волокон и достаточный уровень подведенной энергии порядка 216 кДж/г.