Получение порошка нитрида кремния по азидной технологии СВС Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Basinya Evgeny Alexandrovich, PhD, prof. (e-mail: [email protected])

Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia Ravtovich Yuliya Konstantinovna, student (e-mail: [email protected])

Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia

IMPLEMENTATION AND RESEARSH OF AN INTRUSION DETECTION AND PREVENTION SYSTEM MODULE

Abstract. This article describes an implementation of intrusion detection and prevention system module as a deception system, based on the methods and instruments of providing information security of local area network.

Keywords: intrusion detection and prevention system, scan, probe, deception system.

ПОЛУЧЕНИЕ ПОРОШКА НИТРИДА КРЕМНИЯ ПО АЗИДНОЙ

ТЕХНОЛОГИИ СВС Белова Галина Сергеевна, студент (e-mail: [email protected]) Амосов Евгений Александрович, к.т.н., доцент Самарский государственный технический университет, г.Самара

В данной статье рассмотрена азидная технология СВС для получения нанопорошка нитрида кремния. Отмечены преимущества данной технологии для получения нанопрошка. Выбраны оптимальные химические уравнения и условия получения нитрида кремния. Предложена модель зависимости среднего размера частиц нитрида кремния температуры.

Ключевые слова: нитрид кремния, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, нанопорошок, температура реакции

Исследован процесс получения порошка нитрида кремния с помощью азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Технология СВС-Аз основана на проведении экзотермической реакции взаимодействия исходных реагентов в режиме горения, а в качестве азотирующего реагента порошка используется твёрдый азид, вместо газообразного или жидкого азота. Чаще всего, в качестве твёрдого азида используется азид натрия (NaN3), так как он является невзрывчатым и негигроскопичен [1].

Для получения порошка нитрида кремния методом СВС-Аз используются уравнения:

6NaN3 + (NH4)2SiF6 = V3Si3N + 6NaF + 4H2 + 9V3N2 ; 2Si + 6NaN3 + (NH4)2SiF6 = Si3N + 6NaF + 4H2 + 8N2 ;

5Si + 6NaN3 + (NH4)2SiF6 = 2Si3N + 6NaF + 4H2 + 6N2 ;

8Si + 6NaN3 + (NH4bSiF6 = 3Si3N + 6NaF + 4H2 + 4N2 ;

11Si + 6NaN3 + (NH4)2SiF6 = 4Si3N + 6NaF + 4H2 + 2N2 ;

14Si + 6NaN3 + (NH4)2SiF6 = 5Si3N4 + 6NaF + 4H2 .

При использовании комплексной галоидной соли, содержащей азотируемый элемент и аммонийную группу (ЫЩ), способствует улучшению процесса получения нужного продукта ^3Ы4). Ионы Б в этой галоидной соли катализируют процесс азотирования, а аммонийная группа действует как азотирующий, так и восстановительный процесс. А кремний, не имеющий оксидной плёнки, способствует образованию волокон Si3N4.

Нитрид кремния а-модификации представляет собой нитевидные кристаллы. При изучении процесса получения нитрида кремния а-модификации, можно сказать, что применение в процессах горения азидов и галоидных солей позволяет облегчить получение нановолокон нитрида кремния. Окислитель способствует снижению температуры горения и проведению процесса синтеза в более мягких условиях [2].

Таблица 1 - Результаты термодинамического анализа возможности _получения нитрида кремния из представленных систем._

Содержание кремния Адиабатическая температура горения Энтальпия реакции

0 1457 2348

2 1894 2412

5 2325 2530

8 2627 2609

11 2773 2681

14 2865 2688

3500

3000

2500

2000

19 1500

1000

5

500

3500

3000

500

0

о

14

2 4 6 8 10 12

Содержание 51 в исходной смеси, моль

Адиабатическая температура горения ■ Тепловой эффект реакции

Рисунок 1. График термодинамического анализа возможности получения нитрида кремния из представленных систем

В результате термодинамических расчётов, можно сделать вывод, что с увеличением содержания кремния в исходной смеси возрастает температура горения и тепловой эффект реакции. И выбранные нами системы способны к самостоятельному горению.

На рисунке 2 представлена рентгенограмма порошка нитрида кремния, полученного по реакции:

^ + 6ЫаЫ + (ЫН4^Б6 = 5SiзN4 + 6ЫаБ + 4Щ Из рисунка 2 видно, что продукты горения смеси «14Si + 6ЫаЫ3 + (ЫН4)^Е6» состоят из 2 фаз: а^3Ы4 и Р- Si3N4.

Sample ID; Sa™pl« naae: -, Temjl: 2S.0*C

Düte: 11/12/15 13:18 Step : 0.020* Integration Tim«: 0.600 лес Range: IQ.000 - 80-000* Cont. Scan Rate: 2-000 t*/minj

Vert. Seal« Unit: [CPS] Horn. Scale Unit: [deg]

13M4

w

UJ

У

и

У

01-073-3036 : Silicon Nitride/Si3 H4

01-070-3756 : Silicon Mitcide/Si3 N4

Lf* l^mU

У

Рисунок 2. Рентгенограмма промытого порошка нитрида кремния

Рисунок 3. Порошок нитрида кремния

Порошок нитрида кремния представляет собой нитевидные кристаллы (волокна), с размером диаметра синтезируемых волокон от 80 до 200 нм, причем с ростом температуры средний размер частиц возрастает.

Таким образом, в результате выбранной СВС реакции был синтезирован субмикрокристаллический порошок нитрида кремния.

По оценкам, удельная поверхность волокон составляет от 5 до 9 м /г.

Была проведена оценка возможности синтеза порошка нитрида кремния с размером частиц мене 100 нм (нанопорошка). Для этого на основании

опытных данных был построении график зависимости логарифма среднего размера частиц от обратной температуры.

Таблица 2 - Средний диаметр волокон нитрида кремния

Содержание кремния Адиабатическая температура горения Средний размер, нм

5 2325 115

8 2627 135

11 2773 135

14 2865 165

-1-^-►

з 4 5 1 !Т, 10 -4К

2800 2300 7*. К

Рисунок 4. Зависимость логарифма среднего размера частиц от обратной адиабатической температуры (по данным опытов)

График продолжается вправо и оценивается, при какой адиабатической температуре будут образовываться только нано частицы.

Из рисунка 4 видно, что для получения среднего размера нано частиц 70 нанометров нужна адиабатическая температура примерно 2000 Кельвин.

Таким образом, поведенные опыты показывают, что азидная технология СВС позволяет получить субмикрокристаллический порошок нитрида кремния.

Список литературы

1. Амосов, А.П. Азидная технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза микро- и нанопорошков нитридов [Текст]: монография / А.П. Амосов, Г.В. Бичуров. - М.: Машиностроение-1, 2007. - 526 с.

2. Амосов, А. П. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов [Текст]. / А.П. Амосов, И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов -М: Машиностроение-1, 2007. - 567с.

Belova Galina Sergeevna, student (e-mail: [email protected]) State technical university, Samara, Russia Amosov Evgeniy Aleksandrovich, cand. tech. sci.

State technical university, Samara, Russia

OBTAINING THE SILICON NITRIDE POWDER FOR ASIDE TECHNOLOGY SHS

Abstract. The azide SHS technology for the production of nanopowder of silicon nitride is described in this article. The advantages of this technology to obtain nanopowder are shown. The optimal chemical equations and conditions to obtain silicon nitride are chosen. A model of average particle silicon nitride size estimating in dependence on temperature is proposed Keywords: the silicon nitride, self-propagating high-temperature synthesis, nanopowder, the temperature of the reaction

УДК 621.891; 621.923

ФОРМИРОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ПРИ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ Бишутин Сергей Геннадьевич, д.т.н., профессор, директор учебно-научного института транспорта (e-mail: [email protected]) Брянский государственный технический университет, Россия

Описаны механизмы формирования поверхностных слоев деталей при абразивной обработке. Определены основные параметры процесса обработки, влияющие на формирование износостойких поверхностных слоев.

Ключевые слова: абразивная обработка; термическое воздействие; силовое воздействие; износостойкие поверхностные структуры; поверхностный слой.

Наиболее часто финишным этапом обработки поверхностей трения является абразивная обработка, при которой износостойкость большинства деталей машин определяется в первую очередь состоянием их поверхностных слоев [1-3]. Выявленное разнообразие структур и фазового состава приповерхностных слоев железоуглеродистых сплавов после абразивной обработки обусловлено прежде всего различными уровнями распределения легирующих элементов, термического и силового воздействий [4-5].

При абразивной обработке поверхностные слои заготовки подвергаются горячей высокоскоростной деформации (время деформирования материала при шлифовании обычно составляет 10-5...10-6 с). Высокоскоростная пластическая деформация способствует формированию неравновесного состояния материала, изменяет характер распределения и увеличивает плотность р несовершенств кристаллической структуры обрабатываемого материала: дислокаций, дефектов упаковки, вакансий, мало- и высокоугловых границ. Дефекты кристаллической структуры материала сильно влияют на формирование поверхностных слоев при структурно-фазовых пре-