Использование для синтеза карбидных дисперсных материалов плазмохимического метода [1, 2] обеспечивает высокую скорость образования синтезируемой фазы при малой скорости роста. Электродуговой плазмотрон переменного тока позволяет обеспечить непосредственный ввод энергии и, соответственно, высокую температуру в зоне реакции, что определяет быстрое протекание химических и фазовых превращений.
Одним из преимуществ плазменного процесса является высокая скорость нагрева плазмообразующего газа и обрабатываемого материала, а также возможность достижения высоких значений энтальпии дуговой плазмы. Фазовый состав и морфология синтезированного продукта зависит от электрических параметров дуги, вида и расхода плазмообразующего газа, материала электродов, геометрии реакционной камеры. Изменение этих параметров позволяет управлять процессом синтеза и влиять на размер частиц получаемого материала.
В работе рассматривается экспериментальная установка плазмохимического синтеза на базе плазмотрона переменного тока со сменными электродами (вольфрам, графит). Плазмообразующий газ состоял из смеси водорода и метана в соотношении ~ 1:1, в реакционный объем помещалась смесь оксида вольфрама VI (WO3) в смеси с техническим углеродом. По опыту экспериментов [3], расход плазмообразующего газа варьировался до 0,5 г/с, мощность плазмотрона переменного тока составляла до 5 кВт при изменении среднемассовой температуры плазменной струи до 2500 К.
Полученный в результате проведения экспериментов материал исследовался с помощью сканирующего электронного микроскопа Tescan Vega 3 SBH, рентгенофазовый анализ проводился на рентгеновском дифрактометре Rigaku SmartLab 3. Установлено, что в пробах содержится порошок карбида вольфрама (WC) и графит, причем количество образующегося материала находится в прямой зависимости от времени нахождения прекурсора в высокотемпературной зоне плазмохимического реактора.
Авторы
1Дудник Ю.Д., 1Кузнецов В.Е., 1Сафронов А.А., 1Ширяев В.Н., 1Васильева О.Б., 1,2Гаврилова Д.А., 1,2Гаврилова М.А.
1Институт электрофизики и электроэнергетики РАН, г. Санкт-Петербург, Россия, rc@iperas.nw.ru, julia_dudnik-s@mail.ru 2Санкт-Петербургский государственный технологический институт, г. Санкт-Петербург, Россия