Исследование пористой структуры графита для силицирования

Гульнара Фанилевна Сафина, Надежда Петровна Нонишнева, Бария Шакировна Дыскина

Аннотация


В данной статье приведены результаты исследования пористой структуры и физико-механических свойств графита, предназначенного для пропитки расплавленным кремнием. Исследование пористой структуры графита проводили методом ртутной порометрии, основанном на свойстве ртути не смачивать твердые углеродистые тела и заполнять поры только при соответствующем гидростатическом давлении. Каждому значению давления, при этом, соответствует определенный диаметр пор. Анализ механической прочности при сжатии, кажущейся плотности, общей, открытой и закрытой пористости промышленного графита для силицирования показал неравномерность его свойств и пористой структуры. Графит для силицирования отличается высокой плотностью и микротрещиноватостью. Анализом ртутных порограмм образцов графита подтверждена неравномерность его пористой структуры. Средний диаметр пор образцов графита изменяется в широких пределах от 3 до 21 микрона. Все образцы графита отличаются большим количеством пор менее одного микрона, в которые затруднено проникновение расплавленного кремния. Из девяти исследованных образцов графита, пять образцов отличаются невысоким (2–5 %) содержанием крупных пор более 100 микрон, в четырех образцах графита количество пор более 100 микрон довольно значительное и изменяется в пределах 10–20 %. По результатам исследований, наличие крупных пор в графите также снижает эффективность пропитки и ухудшает свойства силицированных графитов. Определение физико-химических свойств пропитанного расплавленным кремнием графита показало, что несмотря на неравномерность свойств и пористости исходного графита достигнута достаточно высокая кажущаяся плотность силицированного графита, которая составляет 2,24–2,27 г/см3 и соответствует требованиям. Однако, неравномерная пористость графита привела к снижению содержания карбида кремния. Только в пяти образцах силицированного графита достигнуто содержание карбида кремния на минимальном уровне требований 22,23 %. В четырех образцах содержание карбида кремния ниже допустимого значения и составляет 20 %. Полученные результаты позволяют сделать вывод о необходимости снижения плотности графита для силицирования и уменьшения количества пор менее 1 микрона и более 100 микрон.


Ключевые слова


графит для силицирования; метод ртутной порометрии; пористая структура; распределение пор по размерам; плотность силицированного графита; содержание карбида кремния

Полный текст:

PDF

Литература


Чалых, Е.Ф. Технология и оборудование электродных и электроугольных предприятий / Е.Ф. Чалых. – М.: Металлургия, 1972. – 432 с.

Деев, А.Н. О формировании пористой структуры углеграфитовых материалов / А.Н. Деев, Г.Н. Багров, Т.В. Лукина // Конструкционные материалы на основе графита: сб. науч. тр. № 3. – М.: Металлургия, 1967. – С. 55–63.

Трабанов, А.С. О макропористой структуре углеродных материалов / А.С. Тарабанов, П.Н. Махалов, Г.М. Бутырин // Конструкционные материалы на основе графита: сб. науч. тр. № 5. – М.: Металлургия, 1970. – С. 45–51.

Тарабанов, А.С. Силицированный графит / А.С. Тарабанов, В.И. Костиков. – М.: Металлургия, 1977. – 207 с.

Изменение пористости и проницаемости углеродного материала в процессе термической обработки / В.С. Островский, И.Н. Крутова, Т.Д. Шашкова, А.П. Федосеев // Конструкционные материалы на основе графита: сб. науч. тр. № 3. – М.: Металлургия, 1967. – С. 205–208.

Тарабанов, А.С. Плотность и состав силицированного графита в зависимости от пористо-сти реагирующего с кремнием углерода / А.С. Тарабанов, В.А. Поляков, В.Н. Бобковский // Раз-работка и исследование конструкционных углеродных материалов: сб. науч. тр. – М.: Металлургия, 1984. – С. 42–44.

Влияние дисперсности тонкого помола на формирование пористой структуры и свойства углеграфитовых материалов / Н.Н. Мохова, Н.П. Молоток, М.С. Оренбах, С.Д. Федосеев // Про-изводство углеродных материалов: сб. науч. тр. – Челябинск: Южно-Уральское изд-во, 1980. –

С. 3–14.

Чурилов, Ю.С. Исследование микропористости углеграфитовых материалов / Ю.С. Чурилов, Ю.С. Виргильев // Конструкционные материалы на основе графита: сб. науч. тр. № 4. – М.: Металлургия, 1969. – С. 156–161.

Железняк, А.Ю. Исследование поровой структуры углеродных материалов на ртутном порозиметре «МIКRОМЕRIТIСS» «Аvtо Роге» / А.Ю. Железняк, Н.П. Нонишнева, А.А. Бухарова // Сб. тез. докл. 4-й Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», Москва, 2005. – С. 103.

Бутырин, Г.М. Пористая структура искусственного графита и её классификация по удельному объёму и размерам пор / Г.М. Бутырин, М.И. Рогайлин, Е.Ф. Чалых // Химия твёрдого топлива. – 1971. – № 1. – С. 131–146.

Оглоблина, И.П. О применении метода ртутной порометрии к исследованию структуры углеродистых материалов / И.П. Оглоблина // Конструкционные материалы на основе графита: сб. науч. тр. № 1. – М.: Металлургия, 1964. – С. 224–236.

Фиалков, А.С. Углерод. Межслоевые соединения и композиты на его основе / А.С. Фиал-ков. – М.: Аспект Пресс, 1977. – 718 с.

Фиалков, А.С. Процессы и аппараты производства порошковых углеграфитовых мате-риалов / А.С. Фиалков. – М.: Аспект Пресс, 2008. – 687 с.

Искусственный графит / B.C. Островский, Ю.С. Виргильев, В.И. Костиков, Н.Н. Шип-ков. – М.: Металлургия, 1986. – 272 с.

Бутырин, Г.М. Высокопористые углеродные материалы / Г.М. Бутырин. – М.: Химия, 1976. – 190 с.

Влияние технологических факторов на формирование пористой структуры в углеграфитовых материалах / А.С. Тарабанов, П.Н. Махалов, Г.А. Соккер, Ж.М. Бутырин // Конструкционные материалы на основе графита: сб. науч. тр. № 2. – М.: Металлургия, 1966. – С. 44–52.

Черных, В.А. Некоторые закономерности формирования пористости в искусственном графите / В.А. Черных, А.М. Сигарев, В.К. Соляков // Конструкционные материалы на основе графита: сб. науч. тр. № 2. – М.: Металлургия, 1966. – С. 35–43.

Нонишнева, Н.П. Влияние различных добавок на формирование пористости углеграфитовых материалов / Н.П. Нонишнева // Сб. тез. докл. 9-й Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», Москва, 2014. – С. 243–246.

Островский, В.С. Закономерности развития пористости в углеродных материалах при термической обработке / В.С. Островский // Химия твердого топлива. – 1991. – № 6. – С. 118.

Изучение микроструктуры и пористости поликристаллических графитов для кристаллизаторов установок непрерывного литья / Т.А. Островская, Г.М. Бутырин, А.В. Харитонов, Н.Н. Шипков // Разработка и исследование конструкционных углеродных материалов: сб. науч. тр. – М.: Металлургия, 1988. – С. 101–108.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.