zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2021-87-8-69-75zldm-1473Research ArticleОЦЕНКА СООТВЕТСТВИЯ. АККРЕДИТАЦИЯ ЛАБОРАТОРИЙCOMPLIANCE VERIFICATION. LABORATORY ACCREDITATIONПроведение аналитического контроля силицированного графита СГ-ПAnalytical control of silicified graphite SG-PКутяеваК. М.KutyaevaK. M.

Ксения Михайловна Кутяева

Россия, 111524, Москва, Электродная ул., д. 2, стр. 1

Ksenia M. Kutyaeva

2 bld. 1, Elektrodnaya ul., Moscow, 111524, Russia

kino82@yandex.ruЧеблаковаЕ. Г.CheblakovaE. G.

Елена Геннадьевна Чеблакова

Россия, 111524, Москва, Электродная ул., д. 2, стр. 1

Elena G. Cheblakova

2 bld. 1, Elektrodnaya ul., Moscow, 111524, Russia

МалининаЮ. А.MalininaYu. A.

Юлия Алексеевна Малинина

Россия, 111524, Москва, Электродная ул., д. 2, стр. 1

Yulia A. Malinina

2 bld. 1, Elektrodnaya ul., Moscow, 111524, Russia

ШвецовА. А.ShvetsovA. A.

Алексей Анатольевич Швецов

Россия, 111524, Москва, Электродная ул., д. 2, стр. 1

Alexey A. Shvetsov

2 bld. 1, Elektrodnaya ul., Moscow, 111524, Russia

БейлинаН. Ю.BeylinaN. Yu.

Наталия Юрьевна Бейлина

Россия, 111524, Москва, Электродная ул., д. 2, стр. 1

Natalia Yu. Beylina

2 bld. 1, Elektrodnaya ul., Moscow, 111524, Russia

АО «НИИграфит»РоссияJSC «NIIgrafit»Russian Federation2021200820218786975Copyright © Кутяева К.М., Чеблакова Е.Г., Малинина Ю.А., Швецов А.А., Бейлина Н.Ю., 20212021Кутяева К.М., Чеблакова Е.Г., Малинина Ю.А., Швецов А.А., Бейлина Н.Ю.Kutyaeva K.M., Cheblakova E.G., Malinina Y.A., Shvetsov A.A., Beylina N.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1473

Разработана схема анализа силицированного графита СГ-П — четырехфазного композиционного материала, состоящего из кремния, углерода, карбида кремния и диоксида кремния. Показано ее возможное применение в промышленности для контроля качества исходных материалов и изучения фазового состава готовых изделий. Отмечено влияние на протекание процесса силицирования и свойства готового продукта пористости и плотности графитовой основы, а также примесей, содержащихся в ней и в кремнии. Примеси являются основной причиной образования на обработанных поверхностях деталей отслоений, вспучиваний, растрескиваний и светлых пятен. Отмечено, что содержание железа от 0,023 до 0,17 % масс. в углеродном материале для силицирования приводит к каталитической графитизации искусственного графита и его диспергированию в расплаве кремния. Для оценки качества сырья и конечной продукции необходимо использовать экспрессные методы анализа. Контроль качества производимого АО «НИИ графит» силицированного графита осуществляют путем определения фазового состава готового изделия химическим и рентгеноструктурным методами анализа. Содержание карбида кремния (не менее 45 %), несвязанного кремния (не более 20 %) и углерода (не более 35 %) оказывает влияние на термическое расширение силицированного графита и его стойкость в агрессивных средах.

An analytical scheme for the analysis of silicified graphite SG-P, a four-phase composite material consisting of silicon, carbon, silicon carbide and silicon dioxide, has been developed. The procedure can be successfully used in the quality control of raw materials and in the study of the phase composition of finished products The porosity and density of the graphite base, as well as the impurities contained in the base and silicon change the course of silicification and the properties of the finished product as well. The impurities are the main reason for the formation of delamination, swelling, cracking and light spots on the treated surfaces. It should be noted that the iron content 0.023 – 0.17 wt.% in the carbon material intended for silicification, leads to catalytic graphitization of the artificial graphite and dispersion in the silicon melt. Methods of rapid assessment of the quality of raw materials are to be used to provide quick understanding of their suitability for manufacturing final products on their base. Quality control of the silicified graphite produced at the JSC «Research Institute Graphite» is carried out by determination of the phase composition of the finished product by chemical and X-ray diffraction methods of analysis. The content of silicon carbide (not less than 45%), unbound silicon and carbon (not more than 20 and 35%, respectively) affects the corrosion resistance and thermal expansion of silicified graphite.

силицированный графиткарбид кремниярентгеноструктурный анализфазовый составгравиметрический анализsilicified graphitesilicon carbideX-ray diffraction analysisphase compositiongravimetric analysisReferencesГОСТ 17818.4–90. Графит. Метод определения зольности. — Взамен ГОСТ 17818.4–82; Введ. 30.02.90. — Концерн «Союзминерал», 1990. — 3 с.Tarabanov A. S., Kostikov V. I. Silicified graphite. — Moscow: Metallurgiya, 1977. — 208 p. [in Russian].Тарабанов А. С., Костиков В. И. Силицированный графит. — М.: Металлургия, 1977. — 208 с.Barakhtin B. K., Lebedeva N. V., Sudarikova T. S. Features of the structure of silicified graphite used in bearing parts / Tr. SPbGMTU. 2019. N 1. P. 17 [in Russian].Барахтин Б. К., Лебедева Н. В., Сударикова Т. С. Особенности структуры силицированного графита, используемого в деталях подшипников / Труды СПбГМТУ. 2019. № 1. С. 17.Kuzmin A. M. A brief overview of the technology of processing composite bearings from silicified graphite and existing problems / Sovr. Nauka Akt. Probl. 2014. N 12. P. 31 – 34 [in Russian].Кузьмин А. М. Краткий обзор технологии обработки композитных подшипников из силицированного графита и существующие проблемы / Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2014. № 12. С. 31 – 34.Gnilitsa I. D., Kril Ya. A., Tsap I. V. Investigation of the influence of technological parameters of the process of obtaining silicified graphite for the manufacture of rings of mechanical seals of centrifugal pumps on their operational properties / Vestn. Ivano-Frankivsk Univ. Nefti Gaza. 2011. N 3. P. 39 – 43 [in Russian].Гнилица И. Д., Криль Я. А., Цап И. В. Исследование влияния технологических параметров процесса получения силицированных графитов для изготовления колец торцевых уплотнений центробежных насосов на их эксплуатационные свойства / Вестн. Ивано-Франковского ун-та нефти и газа. 2011. ¹ 3. С. 39 – 43.Beilina N. Yu., Kutyaeva K. M., Rybakina I. S. Features of the technology of the carbon composite SG-P and its new opportunities / Technologies of complex processing of mineral raw materials to obtain new generation materials; chemical technologies of inorganic substances and hydrocarbons: abstracts of VI International forum-contest of students and young scientists on Topical problems of subsoil use (Saint-Petersburg, June 17 – 19, 2020). Vol. 1. P. 176 – 177.Beilina N. Yu., Kutyaeva K. M., Rybakina I. S. Features of the technology of the carbon composite SG-P and its new opportunities / Technologies of complex processing of mineral raw materials to obtain new generation materials; chemical technologies of inorganic substances and hydrocarbons: abstracts of VI International forum-contest of students and young scientists on Topical problems of subsoil use (Saint-Petersburg, June 17 – 19, 2020). Vol. 1. P. 176 – 177.Koshelev Yu. I., Bubnenkov I. A., Cheblakova E. G. Influence of some characteristics of carbon charge on the chemical composition of silicified graphite / Tsvet. Met. 2007. N 12. P. 61 – 63 [in Russian].Кошелев Ю. И., Бубненков И. А., Чеблакова Е. Г. Влияние некоторых характеристик углеродной шихты на химический состав силицированного графита / Цветные металлы. 2007. № 12. С. 61 – 63.Tarabanov A. S., Koshelev Yu. I., Mostovoy L. A. Some properties of silicified graphite of the SG-P brand: In the book «tructural materials based on carbon». — Moscow: Metallurgiya, 1977. P. 147 – 149 [in Russian].Тарабанов А. С., Кошелев Ю. И., Мостовой Л. А. Некоторые свойства силицированного графита марки СГ-П: в сб. «Конструкционные материалы на основе углерода». — М.: Металлургия, 1977. С. 147 – 149.Bubnenkov I. A. Features of the mechanism of carbide formation in the interaction of silicon with carbon of various supracrystalline structures / Proc. of the II Scientific and Technical Conference «High-temperature ceramic composite materials and protective coating». — Moscow: VNIIAM, 2016. P. 3 [in Russian].Бубненков И. А. Особенности механизма карбидообразования при взаимодействии кремния с углеродом различной надкристаллитной структуры / Материалы II научно-технической конференции «Высокотемпературные керамические композиционные материалы и защитные покрытия». — М.: ВНИИАМ, 2016. С. 3.Bubnenkov I. A., Koshelev Yu. I., Stepareva N. N. The main stages of the formation mechanism of silicon carbide liquid-phase silicononane carbon materials / Proc. of the 11th Int. Conf. «Carbon: fundamental problems of science, material science, technology». — Moscow, Troitsk, 2018. P. 77 – 80 [in Russian].Бубненков И. А., Кошелев Ю. И., Степарева Н. Н. Основные стадии механизма образования карбида кремния при жидкофазном силицировании углеродных материалов / Материалы 11-й Международной конференции: «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология». — Москва, 2018. С. 77 – 80.Jiang S., Ding H. Cavitation erosion resistance of silicified graphite by liquid silicon penetration technique / J. Tribol. 2017. Vol. 139. P. 1 – 5. DOI: 10.1115/1.4035869Jiang S., Ding H. Cavitation erosion resistance of silicified graphite by liquid silicon penetration technique / J. Tribol. 2017. Vol. 139. P. 1 – 5. DOI: 10.1115/1.4035869Safina G. F., Nonishneva N. P., Dyskina B. S. Investigation of the porous structure of graphite for silicification / Vestn. Yuzh.-Ural. Gos. Univ. 2018. Vol. 10. N 4. P. 5 – 11 [in Russian].Сафина Г. Ф., Нонишнева Н. П., Дыскина Б. Ш. Исследование пористой структуры графита для силицирования / Вест. ЮУрГУ. 2018. Т. 10. № 4. С. 5 – 11.RF Pat. N 2714978. Method for obtaining a protective coating on the surface of parts made of carbon-carbon composite materials and graphite [in Russian].Пат. РФ 2714978. Способ получения защитного покрытия на поверхности деталей из углерод-углеродных композиционных материалов и графита МПК C23C 28/04.RF Pat. N 2613220. A method for obtaining protective coatings on materials and products with a carbon-containing base for operation in high-speed oxidizer jets [in Russian].Пат. РФ 2613220. Способ получения защитных покрытий на материалах и изделиях с углеродсодержащей основой для эксплуатации в высокоскоростных струях окислителя МПК C04B 41/87.MI 00200851-313–2017. Method for determining the density and porosity of carbon materials by hydrostatic method [in Russian].МИ 00200851-313–2017. Методика определения плотности и пористости углеродных материалов гидростатическим методом (свид. об атт. № 169 – 07 от 17.12.2007 ФГУП «Гиредмет»).MI 00200851-322–2018. Method for determining the pycnometric density of carbon materials by helium [in Russian].МИ 00200851-322–2018. Методика определения пикнометрической плотности углеродных материалов по гелию (свид. об атт. № 07-2009 от 22.06.2009 ФГУП «Гиредмет»).MI 00200851-66–2016. Method for determining the content of silicon carbide in silicated graphite by gravimetric method [in Russian].МИ 00200851-66–2016. Методика определения содержания карбида кремния в силицированном графите гравиметрическим методом (свид. об атт. ¹ 148 от 26.06.2007 ФГУП «Гиредмет»).МИ 00200851-66–2016. Методика определения содержания карбида кремния в силицированном графите гравиметрическим методом (свид. об атт. ¹ 148 от 26.06.2007 ФГУП «Гиредмет»).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.