Фазовый состав продуктов совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди

Зависимость фазового состава продуктов совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди от природы жидкой среды. Продукты, полученные в гексане и спирте как нанокомпозиты на основе меди. Нанокомпозит на основе оксида полученный в воде.

Рубрика Химия
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 11.07.2018
Размер файла 320,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Фазовый состав продуктов совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди

Бакенов Ж. Б.1, Сатывалдиев А. С.2, Насирдинова Г. К.3

1Бакенов Жолдошбек Бекбоевич / Bakenov Zholdoshbek Bekboevich - старший преподаватель;

2Сатывалдиев Абдураим Сатывалдиевич / Satyvaldiev Abduraim Satyvaldievich - доктор химических наук, профессор; 3Насирдинова Гулзада Калиевна / Nasirdinova Gulzada Kalievna - кандидат химических наук, и.о. доцента, кафедра химии и технологии ее обучения, Кыргызский государственный университет им. И. Арабаева

г. Бишкек, Кыргызская Республика

Аннотация: установлено, что фазовый состав продуктов совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди зависит от природы жидкой среды. Показано, что продукты, полученные в гексане и спирте, представляют собой нанокомпозиты на основе меди, а продукт, полученный в воде, является нанокомпозитом на основе оксида CuO.

Ключевые слова: фазовый состав, продукт, электроискровое диспергирование, рентгенофазовый анализ, медь, карбид кремния, кремний, нанокомпозит.

Phase composition of products of joint electro-spark dispersion of silicon carbide and copper

Bakenov Z.1, Satyvaldiev A.2, Nasirdinova G.3

Abstract: it is established that phase composition of products of joint electro-spark dispersion of silicon carbide and copper depends on the nature of the liquid medium. It is shown that the products obtained in hexane and alcohol are nanocompositeson based on copper, and the product obtained in water is a nanocomposite oxide CuO..

Keywords: phase composition, product, electro-spark dispersion, X-ray phase analysis, copper, silicon carbide, silicon, nanocomposite.

УДК 541.16:546.281

В настоящее время во всем мире активно проводятся исследования, направленные на разработку и более широкое практическое применение нанокомпозиционных материалов. Отличительными свойствами таких материалов являются их функциональные и технологические возможности, повышенная износостойкость, высокие прочность, жесткость и вязкость, малая плотность, что обеспечивает снижение массы изделий с одновременным повышением надежности и увеличением ресурса работы [1]. Однако создание таких материалов является многостадийным и трудоемким процессом, требующим достаточно сложного оборудования. В связи с этим разработка новых эффективных методов синтеза нанокомпозиционных материалов, обеспечивающих равномерное распределение наноструктур, связанных с матрицей, является актуальной задачей, позволяющей получать многофункциональные материалы нового поколения [2].

Для получения нанокомпозиционных материалов практический интерес представляет метод электроискрового диспергирования. В этом методе в канале искрового разряда возникает температура до 10000°С и под действием такой температуры материалы электродов плавятся и могут закипеть, а под действием ударной волны, сопровождающий искровой разряд, происходит удаление расплавленного материала из микроучастка поверхности электродов в виде мельчайших частиц в жидкой среде и эти частицы подвергаются высокоскоростной закалке. Эти условия позволяют получать устойчивые нанодисперсные порошки [3].

Целью настоящей работы является изучение фазового состава продуктов совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди в жидкой среде, как композитных материалов.

Для получения продуктов электроискрового диспергирования карбида кремния в паре с медью использована установка, где искровой разряд создается с помощью RC - генератора. В качестве электродов использовались карбид кремния и металлическая медь в виде стержня с размерами 30х5х3 мм. Искровой разряд создавался при следующих условиях: U=220В, С = 2 мкф, Е = 0,05дж. В качестве жидкой диэлектрической среды служили гексан, этиловый спирт (96 %) и дистиллированная вода.

Продукты совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди находятся в составе твердой фазы, поэтому она отделялась от жидкой фазы декантацией, промывалась спиртом и высушивалась при 50-60оС.

Фазовый состав продуктов совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди изучен методом рентгенофазового анализа. Дифрактограммы продуктов снимались на дифрактометре RINT-2500 HV с отфильтрованным медным изучением.

Дифрактограммы продуктов электроискрового диспергирования карбида кремния в паре с медью

представлены на рис., а результаты их расчета приведены в таблицах 1, 2 и 3.

Рис. Дифракторграммы продуктов совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди в гексане (1), спирте (2) и воде (3)

Таблица 1

Результаты расчета дифрактограммы продукта совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди в гексане

Таблица 2

Результаты расчета дифрактограммы продукта совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди в спирте

Экспериментальные данные

Фазовой состав

I

d,A0

Cu

Cu2О

Si

SiC

hkl

a,A0

hkl

a,A0

hkl

a,A0

hkl

a,A0

c,A0

Таблица 3

Результаты расчета дифрактограммы продукта совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди и меди в воде

диспергирование гексан нанокомпозит кремний

Анализ дифрактограмм продуктов совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди показывает, что их фазовый состав зависит от природы жидкой среды. При совместном электроискровом диспергировании карбида кремния и меди в гексане образуется продукт, состоящий из трех фаз. Основной фазой является металлическая медь с кубической решеткой с параметром а=3,627 Ао. В составе продукта содержатся также карбид кремния гексагональной решеткой с параметрами а= 3,099 А0 и с=15,121 А0 и кремний кубической решеткой с параметром а=5,435 А0 (табл. 1).

В этиловом спирте образуется продукт, состоящий из четырех фаз. Основной фазой является металлическая медь с кубической решеткой с параметром а=3,624 Ао. В составе продукта, кроме карбида кремния гексагональной решеткой с параметрами а= 3,068 А0 и с=15,141 А0 и кремния кубической решеткой с параметром а=5,437 А0, имеется и оксид одновалентной меди Cu2O с кубической решеткой с параметром а=4,051 Ао (табл. 2).

При совместном электроискровом диспергировании карбида кремния и меди в дистиллированной воде образуется продукт, состоящий из трех фаз. Основной фазой этого продукта является оксид двух валентной меди CuO. В составе продукта содержатся также карбид кремния гексагональной решеткой с параметрами а= 3,086 А0 и с=15,147 А0 и кремний с кубической решеткой с параметром а=5,437 А0 (табл. 3).

Результаты расчета дифрактограмм показывают, что природа жидкой среды активно влияет на физикохимический процесс, протекающий при диспергировании медного электрода. В гексане происходит только диспергирование меди, в спирте медь частично окисляется до оксида Cu2O, а в воде при электроискровом диспергировании медь полностью окисляется до оксида CuO.

Ранее [4] нами установлено, что при электроискровом диспергировании карбида кремния происходит частичное разложение карбида кремния и в результате образуется элементарный кремний с кубической решеткой. Этим объясняется содержание кремния в составе продуктов совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди не зависимо от природы жидкой среды.

Проведена оценка размеров областей когерентного рассеяния (ОКР) частиц меди, карбида кремния и кремния, полученных при совместном электроискровом диспергировании карбида кремния и меди, по уширению рефлексов на дифрактограммах по формуле Шеррера - Селякова [5]:

d ,

где d - размер ОКР, нм; лСu - длина волны излучения медного анода (0,1540 нм); и - угол рассеяния; в

- физическое уширение линии на дифрактограмме, в = , щ - ширина дифракционного максимума на половине его высоты.

Результаты расчета размеров ОКР частиц меди, карбида кремния и кремния, полученных при совместном электроискровом диспергировании карбида кремния и меди, представлены в таблице 4.

Таблица 4

Размеры ОКР (d) частиц меди, карбида кремния и кремния, полученных при совместном электроискровом диспергировании карбида кремния и меди в гексане, спирте и воде

Фаза

d, нм

Гексан

Спирт

Вода

1

Cu

51

55

-

2

SiC

62

66

53

3

Si

63

79

61

Результаты расчета размеров ОКР подтверждают образование наночастиц меди, карбида кремния и кремния при совместном электроискровом диспергировании карбида кремния и меди в гексане, спирте и воде (табл.4).

Таким образом, методом рентгенофазового анализа установлено, что фазовый состав продуктов совместного электроискрового диспергирования карбида кремния и меди зависит от природы жидкой среды. Результаты расчета размеров ОКР показывают, что продукты, полученные в гексане и спирте, представляют собой нанокомпозиты на основе меди, а продукт, полученный в воде, является нанокомпозитом на основе оксида CuO.

Литература

1. Панфилов А. В. Современное состояние и перспективы развития литых дискретно-армированных алюмоматричных композиционных материалов // Литейщик России. 2008. № 7. С. 23-27.

2. Найдек В. Л., Затуловский С. С., Затуловский А. С. Новые нетрадиционные материалы - основа современной наукоемкой техники // Металлургия машиностроения. 2005. № 6. С.18-28.

3. Сатывалдиев А. С., Асанов У. А. Электроэрозионный синтез соединений переходных металлов. - Бишкек: КГНУ, 1995. 187 с.

4. Бакенов Ж. Б., Сатывалдиев А. С. О продукте электроискрового диспергирования карбида кремния // Известия ВУЗов. 2011. № 3. С 133-135.

5. Авчинникова Е. А. Синтез и свойства наночастиц меди, стабилизированных полиэтиленгликолем // Вестник БГУ. 2013. Сер.7. № 3. С. 12-16.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Положение меди в периодической системе Д.И. Менделеева. Распространение в природе. Физические и химические свойства. Комплексные соединения меди. Применение меди в электротехнической, металлургической и химической промышленности, в теплообменных системах.

    реферат [62,6 K], добавлен 11.08.2014

  • Распространение меди в природе. Физические и химические свойства меди. Характеристики основных физико-механических свойств. Отношение меди к галогенам и другим неметаллам. Качественные реакции на ионы меди. Двойные и многокомпонентные медные сплавы.

    реферат [68,0 K], добавлен 16.12.2010

  • Атомные, физические и химические свойства элементов подгруппы меди и их соединений. Содержание элементов подгруппы меди в земной коре. Использование пиро- и гидрометаллургическиех процессов для получения меди. Свойства соединений меди, серебра и золота.

    реферат [111,9 K], добавлен 26.06.2014

  • Физико-химическая характеристика алюминия. Методика определения меди (II) йодометрическим методом и алюминия (III) комплексонометрическим методом. Оборудование и реактивы, используемые при этом. Аналитическое определение ионов алюминия (III) и меди (II).

    курсовая работа [53,8 K], добавлен 28.07.2009

  • Изучение сорбируемости меди на буром угле, сапропелях и выделенных из них гуминовых кислотах и минеральном сорбенте на основе горелой породы. Методы извлечения и структура гуминовых кислот. Функции гумусовы веществ в биосфере. Методы определения меди.

    курсовая работа [741,5 K], добавлен 14.12.2010

  • Медь и её содержание в живой природе и полезных ископаемых. Определение содержания ионов меди в воде реки методом фотоэлектроколориметрии. Методика определения качества природных вод в школьном кабинете химии и результаты колориметрического анализа.

    лабораторная работа [68,6 K], добавлен 25.03.2013

  • Медь металл мягкий и пластичный. По электро- и теплопроводности медь уступает только серебру. Металлическая медь, как и серебро, обладает антибактериальными свойствами. Малахит является соединением меди, состав природного малахита - основной карбонат меди

    курсовая работа [182,8 K], добавлен 24.05.2005

  • История открытия меди и серебра. Применение меди в промышленности: электротехнике, машиностроении, строительстве, химическом аппаратуростроении, денежном обращении и ювелирном деле. Основные химические свойства и физическая характеристика металлов.

    презентация [1,1 M], добавлен 25.03.2013

  • Физические и химические свойства меди: тепло- и электропроводность, атомный радиус, степени окисления. Содержание металла в земной коре и его применение в промышленности. Изотопы и химическая активность меди. Биологическое значение меди в организме.

    презентация [3,9 M], добавлен 12.11.2014

  • Физиологическая роль и индикаторы элементного статуса меди. Применение ее в промышленности и медицине. Физические свойства химического элемента, нахождение его в природе. Оценка содержания меди в организме человека, индикаторы ее элементного статуса.

    презентация [3,5 M], добавлен 23.02.2015

  • Специфика реакций термического разложения в неорганической химии. Особенности разложения хлоратов, карбонатов, нерастворимых в воде оснований. Реакции разложения оксидов. Методика синтеза гидроксокарбоната меди: расчет и материальный баланс процесса.

    курсовая работа [18,4 K], добавлен 15.05.2012

  • Общая характеристика меди. История открытия малахита. Форма нахождения в природе, искусственные аналоги, кристаллическая структура малахита. Физические и химические свойства меди и её соединений. Основной карбонат меди и его химические свойства.

    курсовая работа [64,2 K], добавлен 24.05.2010

  • Методика определения содержания меди в виде аммиаката в растворе, дифференциальным методом. Необходимая аппаратура и реактивы. Основные достоинства дифференциальной спектрофотометрии. Расчет массы аммиаката меди в растворах в колбах. Погрешность опыта.

    лабораторная работа [60,7 K], добавлен 01.10.2015

  • Кремний — элемент главной подгруппы четвертой группы третьего периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева; распространение в природе. Разновидности минералов на основе оксида кремния. Области применения соединений кремния; стекло.

    презентация [7,3 M], добавлен 16.05.2011

  • Интенсивное развитие области химии - химии интеркэлированных соединений. Обработка поверхностных слоев металла по методу электрохимического внедрения. Формирование пленочных купратных систем. Поляризационные измерения на меди и оксидированной меди.

    автореферат [2,2 M], добавлен 15.03.2009

  • Определение массы меди в её техническом препарате двумя методами: титриметрией (комплексонометрический метод) и фотометрией. Сравнение этих двух значений массы между собой и теоретическим значением и определение метода, дающего более точный результат.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.04.2011

  • Химические свойства простых веществ. Общие сведения об углероде и кремнии. Химические соединения углерода, его кислородные и азотсодержащие производные. Карбиды, растворимые и нерастворимые в воде и разбавленных кислотах. Кислородные соединения кремния.

    реферат [801,5 K], добавлен 07.10.2010

  • Прямое азотирование кремния. Процессы осаждения из газовой фазы. Плазмохимическое осаждение и реактивное распыление. Структура тонких пленок нитрида кремния. Влияние поверхности подложки на состав, структуру и морфологию осаждаемых слоев нитрида кремния.

    курсовая работа [985,1 K], добавлен 03.12.2014

  • Сплавы на основе алюминия. Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой. Литые, подшипниковые, спеченные алюминиевые сплавы. Сплавы на основе меди: латуни, бронзы. Сплавы на основе железа: сталь, чугун. Пластмассы.

    реферат [32,6 K], добавлен 30.05.2005

  • Медь - химический элемент I группы периодической системы Менделеева. Общая характеристика меди. Физические и химические свойства. Нахождение в природе. Получение, применение, биологическая роль. Использование соединений меди.

    реферат [13,4 K], добавлен 24.03.2007

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.