Плазменная переработка порошков оксидов металлов

Исследования направлены на изучение микроструктуры порошка, прошедшего плазменную обработку. Особое внимание будет уделено сохранности порошка количества порошка

Реферат …………………………………………………………………………………………………………. 8

Определения ……………………………………………………………………………………………….. 12

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 13

1.1 Металлические порошки и порошковая металлургия………………………………. 14

1.1.1 Металлические порошки и их свойства ………………………………………………… 14

1.1.2 Физические свойства …………………………………………………………………………… 15

1.1.3 Технологические свойства …………………………………………………………………… 18

1.2 Методы получения порошков ……………………………………………………………… 20

1.3 Напыление порошков на различные поверхности ………………………………… 21

1.4 Методы получения порошков для аддитивных технологий ………………….. 23

1.5 Обработка мелкодисперсных порошков в потоке индукционной плазмы … 25

1.6 Сфероидизация металлических порошков в плазме электродугового
разряда ………………………………………………………………………………………………………… 27

1.7 Получение порошков при помощи воздействия ультразвука …………………… 28

1.7.1 Ультразвуковое диспергирование порошков в жидкости ……………………… 29

1.7.2 Механизм ультразвукового диспергирования ………………………………………. 29

1.7.3 Технология ультразвукового диспергирования …………………………………….. 31

1.7.4 Механизм ультразвуковой очистки порошков ……………………………………… 33

1.7.5 Влияние различных факторов на эффективность очистки порошков …….. 35

1.7.6 Ультразвуковая очистка и травление порошков ……………………………………. 37

1.8 Получение порошков при помощи воздействия магнитного поля ………… 40

2 Практическая часть …………………………………………………………………………………… 43
2.1 Экспериментальная установка ………………………………………………………………… 43

2.2 Методика проведения исследований ………………………………………………………. 45

2.3 Расчёт траектории движения дисперсных частиц в газовом потоке …………. 47

2.4 Решение обратной задачи для определения гранулометрического состава
дисперсной фазы запыленной плазмы ………………………………………………………….. 48

2.5 Изучение структуры порошка железа ……………………………………………………… 50

2.5 Изучение структуры порошка SiO2 …………………………………………………………. 51

2.6 Определение гранулометрического состава порошка ZnO ………………………. 53

3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 56

3.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………………. 57

3.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………………….. 58

3.3 SWOT-анализ …………………………………………………………………………………………. 59

3.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации ……………………………………. 61

3.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического исследования
……………………………………………………………………………………………………………………. 63

3.6 Инициация проекта ………………………………………………………………………………… 66

3.7 Планирование управления научно-исследовательского проекта ……………… 68

3.8 Бюджет научного исследования ……………………………………………………………… 71

3.9 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования ………………………………………………. 75

3.10 Выводы по главе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение»…………………………………………………………………………………….. 77

4 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 78

4.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов ………………………… 79
4.2 Обоснование и разработка мероприятий по снижению уровней опасного и
вредного воздействия и устранению их влияния при работе на ВЧФ-
плазмотроне и ПЭВМ ………………………………………………………………………………….. 81

4.2.1 Организационные мероприятия……………………………………………………………. 81

4.2.2 Технические мероприятия ……………………………………………………………………. 82

4.2.3 Условия безопасности работы ……………………………………………………………… 84

4.3 Электробезопасность ……………………………………………………………………………… 88

4.4 Пожарная и взрывная безопасность ………………………………………………………… 91

Выводы ……………………………………………………………………………………………………….. 94

Заключение …………………………………………………………………………………………………. 95

Список использованных источников ……………………………………………………………. 97

Приложение А …………………………………………………………………………………………….. 99
Реферат

Выпускная квалификационная работа содержит: 110 страниц, 25
рисунков, 26 таблиц.
Ключевые слова: низкотемпературная плазма, воздушная плазма,
высокочастотный дуговой разряд, получение порошков, переработка оксидов
металлов.
Объектом исследования является плазменная переработка оксидов
металлов и получение их порошков в низкотемпературной воздушной плазме.
Целью данной работы является разработка метода получения порошков
оксидов металлов в низкотемпературном плазменном потоке.
В результате исследования разработали экспериментальную плазменную
установку с выходной мощностью 4 кВт. Получили порошки оксидов металлов.
Получили пробные партии порошков, которые переданы для
дальнейшего исследования в лабораторию электронной микроскопии.
Получена зависимость, при помощи которой определяется радиус
частиц, которые не представляется возможным уловить на подложку. При
скорости 45 мс частицы размером менее 0.01 мкм не задерживаются на
подложке.
Определения

Плазма – частично или полностью ионизированный газ, образованный
из нейтральных атомов (или молекул) и заряженных частиц (ионов и
электронов).
Температура вспышки – наименьшая температура летучего
конденсированного вещества, при которой пары над поверхностью вещества
способны вспыхивать в воздухе под воздействием источника зажигания,
однако, устойчивое горение после удаления источника зажигания не возникает.
Температура воспламенения – наименьшая температура вещества, при
которой пары над поверхностью горючего вещества выделяются с такой
скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается
воспламенение.
Температура самовоспламенения – наименьшая температура горючего
вещества, при нагреве до которой происходит резкое увеличение скорости
реакций, приводящее к возникновению пламенного горения или взрыва.
Адиабатическая температура горения – это температура полного
сгорания смесей любого состава при отсутствии тепловых потерь в
окружающую среду.

Результаты проведенного исследования могут быть использованы для
совершенствования методов получения порошков для атомной энергетики и
порошковой металлургии.
Список публикаций

1. К.С. Иванов, Н.С. Хоцеловский, А.Д. Побережников.
Плазмохимический синтез и исследование модельных композиций «Sm–Ce–
Be–O». // Физико-технические проблемы в науке, промышленности и
медицине: сборник научных трудов Международной научно-практической
конференции. – Томск: Изд-во ТПУ, 2019. – C. 131.
2. Н.С. Хоцеловский, А.А. Каренгин, А.Д. Побережников.
Моделирование процесса плазмохимического синтеза наноразмерных сложных
оксидных композиций «UO2–PuO2–Y2O3» для уран-плутониевого
дисперсионного ядерного топлива // Физико-технические проблемы в науке,
промышленности и медицине: сборник научных трудов Международной
научно-практической конференции. Российский и международный опыт
подготовки кадров». – Томск: Изд-во ТПУ, 2020. – C. 52.
3. Н.С. Хоцеловский, А.А. Каренгин, А.Д.
Побережников. Плазмохимический синтез и исследование наноразмерных
сложных оксидных композиций, моделирующих дисперсионное уран-ториевое
ядерное топливо // Изотопы: технологии, материалы и применение: сборник
тезисов докладов VI Международной научной конференции молодых ученых,
аспирантов и студентов (26-29 октября 2020 г.) / Томский политехнический
университет. – Томск: Томский политехнический университет, 2020. – C. 53.
4. В.В. Сопыряев, Н.С. Хоцеловский, А.А. Каренгин.
Исследование процесса плазмохимического синтеза наноразмерных оксидных
композиций для уран-ториевого дисперсионного ядерного топлива // Химия и
химическая технология в XX1 веке: материалы XXI Международной научно-
практической конференции студентов и молодых ученых, Томск, 21-24
сентября 2020 г. – Томск: ТПУ, 2020 – C. 664-665

1.Организация, нормирование и оплата труда: Учебное пособие / А.
С. Головачев, Н. С. Березина, Н. Ч. Бокун и др.; Под общ. Ред. А. С. Головачева.
– М.: Новое знание, 2004. – 496 с. /Глава 5
2.Пашуто, В. П. Организация, нормирование и оплата труда на
предприятии: учебно-практическое пособие / В. П. Пашуто. – М: КНОРУС,
2005. – 320 с. / Глава 7/
3.Моссэ А.Л., Печковский В.В. Применение низкотемпературной
плазмы в технологии неорганических веществ. Минск, Наука и техника, 1973. –
216 с.
4.ЭксплуатационнаядокументациядлякомпрессораAIRTECH
220/25W1.
5.СН 2.2.4/2.1.8.562-96 “Шум на рабочих местах, в помещениях
жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки”
6.Эксплуатационная документация ВЧГ8-60/13-01, 2000 г.
7.Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и
жидкостей. –Изд. 2-е, доп. И перераб. –М.: Наука, 1972. – 720с.
8.ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда.
Вредные вещества.
9.ГропяновА.В.,СитовН.Н.,ЖуковаМ.Н.Порошковые
материалы:учебное пособие / ВШТЭ СПбГУПТД. – СПб., 2017. -74 с
10. ВЧ и СВЧ плазмотроны / С.В. Дресвин и др. Новосибирск: Наука.
Сиб. отд-ние, 1992. 319 с. (Низкотемпературная плазма. Т. 6).
11. Рыкалин Н.Н., Сорокин Л.М. Металлургические ВЧ плазмотроны:
Электрои газодинамика. М.: Наука, 1987.
12. Цветков Ю.В., Панфилов С.А. Низкотемпературная плазма в
процессах восстановления. М.: Наука, 1980.
13. Туманов Ю.Н. Плазменные, высокочастотные, микроволновые и
лазерные технологии в химико-металлургических процессах. – М.: Физматлит,
2010. – 968 с.
14. Ультразвук в порошковой металлургии. Агранат Б.А., Гудович
А.П., Нежевенко Л.Б.М.: Металлургия, 1986. 168с.
15. Сидорова Е.Н., Дзидзигури Э.Л., Левина В.В. Дисперсные
характеристики нанопорошка никеля // Металлы. 2008. No. 6. C. 78—82.
16. Михайлов И.Ю., Конюхов Ю.В., Рыжонков Д.И., Костицын М.А.
Получениемолибденовыхнанопорошковизотходовнефтехимической
промышленности // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2012.
No. 3. C. 51—56
17. Довбыш В.М., Забеднов П.В., Зленко М.А. Аддитивные технологии
и изделия из металла // Библиотечка литейщика. – 2014. – № 9. – С. 29–30.
18. Tsantrizos P.G., Allaire F., Entezarian M. Method of production of metal
and ceramic powders by plasma atomization: patent US 5707419. – Appl. date
15.08.1997; publ. date 13.01.1998.
19. Boulos M. Plasma power can make better powders // Metal Powder
Report. – 2004. – Vol. 59, iss. 5. – P. 16–21
20. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. – М.: Наука, 1977. – 184 с
21. Енчинова А.И., Зенин Б.С. Оптимизация параметров процесса
напыления газотермических покрыий // Новые материалы. Создание, структура,
свойства – 2013: сборник трудов XIII Всероссийской школы-семинара с
международным участием. – Томск: Изд-во ТПУ, 2013. – С.180-184.
22. Tan Y., Longtin J.P., Sampath S. // Proc. of Intern. Thermal Spray Conf.
Seattle, USA, 15–18 May 2006 (Electronic publication)
23. Ladru А., Reymann H., Mensing M. et al. // Proc. of Intern. Thermal
Spray Conf. Seattle, USA, 15–18 May 2006 (Electronic publication).
24. Solonenko O.P., Mikhalchenko A.A., Kartaev E.V. // Proc. of Intern.
Thermal Spray Conf. Basel, Switzerland, 2–4 May 2005 (Electronic publication).