акції азотування надають ізотермічні умови. Кращі результати азотування досягаються при ступінчастому нагріванні матеріалу в температурній області протікання реакції.
У ізотермічних умовах процес азотування швидко згасає і домогтися в цьому випадку істотному ступені азотування за досить нетривалий час не вдається.
У загальному представлені експериментальні дані по кінетиці азотування можуть бути пояснені в рамках моделі, розглянутої Моулсоном. Основний процес азотування відбувається в газовій фазі з утворенням? - Фази нітриду кремнію і його подальшим осадженням при взаємодії газоподібного азоту з поверхнею кремнію з утворенням на поверхні плівки з? - Фази нітриду кремнію. У міру розвитку процесу нітрідная плівка поступово покриває всю доступну поверхню кремнію, кількість паркого кремнію знижується і реакція азотування в газовій фазі з утворенням? - Фази Si3N4 практично припиняється. Швидке загасання швидкості азотування при ізотермічній витримці пояснюється тим, що при атмосферному тиску утворення суцільної нитридной плівки відбувається досить швидко. Так як дифузійна рухливість азоту в нітриді кремнію надзвичайно мала, то надалі реакція азотування протікає в основному шляхом розчинення газоподібного азоту в рідких силіцидних фазах (в першу чергу в FeSi2) з подальшим утворенням? - Фази нітриду кремнію. Швидкість цього процесу лімітується дифузією азоту в рідкій фазі до центрів освіти? - Фази Si3N4. Таким чином, підвищення температури стимулює процес азотування з утворенням? - Фази нітриду кремнію. Однак рідка фаза стимулює не тільки освіту? - Фази нітриду кремнію, але і більш швидкий процес азотування кремнію в газоподібній фазі з утворенням? - Фази нітриду кремнію. Інтенсифікація останнього процесу при збільшенні кількості рідкої фази пояснюється дією капілярних сил, що викликають переміщення частинок порошку кремнію з вивільненням нових поверхонь для участі в реакції. Такий механізм стимуляції азотування пояснює отримання найкращих результатів при ступінчастому нагріванні. У цьому випадку зміна структури порошку з утворенням нових поверхневих реакційних зон відбувається після того, як реакційна здатність первісної структури вичерпана. При нагріванні з постійною швидкістю вивільнення нових реакційних поверхонь відбувається поряд із закриттям вихідних, внаслідок чого такий температурний режим азотування виявляється менш ефективним.
Результати лабораторного вивчення впливу температурного фактора на процес азотування кремнію показує, що, використовуючи ступінчастий нагрів, можна домогтися високого ступеня азотування протягом короткого проміжку часу (кілька годин). Реакція такого режиму в промислових умовах може бути досить складною, оскільки потрібно забезпечити контрольоване зміна температури у вузькому інтервалі.
В умовах Семілукского вогнетривкого заводу при випалюванні в періодичній печі такий режим реалізований бути не може через велику маси садки виробів в печі (близько 5 т), яка вимагає значного часу на прогрів всього обсягу. Внаслідок цього тривалість процесу азотування в муфельній печі заводу, необхідна для досягнення необхідного ступеня завершення реакції, обчислюється десятками годин.
Цілком можливо, що ступінчастий режим може бути реалізований в тунельної печі, в якій вироби обпікаються в азотному середовищі в невеликих столбикових садках. Розвиток такого класу печей може бути перспективним напрямком інтенсифікації процесу випалу карбідокремнієвих вогнетривів на нитридной зв'язці.
3. Розрахункова частина
.1 Фізико-хімічні дослідження карбідокремнієвих досліджень виробів на нитридной зв'язці
Кафедрою ТОПМ ВІСТех ВолгГАСУ спільно з лабораторією фізико-хімічних досліджень ВАТ ВАЗ проводили дослідження SiC виробів на нитридной зв'язці.
Дослідження зразків проводили за допомогою мікроскопа Метам РВ - 21 (загальне збільшення? 600) в прохідному світлі. Відколи зразків вивчали на бинокулярном мікроскопі марки МБС.
Таблиця 5 - Характеристика досліджуваних зразків
Зразок №1 (Аннаверк) Зразок №2 (ВАЗ) Зразок №3 (Сен Гобен) Зразок №4 (Китай) Зразок №5 (36) Зразок №6 (34)
Зразок №1 (Аннаверк)
Карбід кремнію як основна кристалічна фаза кристалізується в? - формі (гексагональна сингонія). Карбід кремнію високої чистоти (блакитний), вміст вуглецю (в кристалічній решітці) - соті частки відсотка.
Використаний трьох фракційний склад:
- 4 мкм - 40%;
- 120 мкм - 20%;
- 1,5 мм - 10 мм.
Зерна карбіду кремнію цементувати дисперсної нитридной зв'язкою. Кількість зв'язки від 25 до 30%. Фазови...
