Введение
ГЛАВА 1. Формирование структуры углеродных и карбидкремниевых материалов 12
1.1. Структура углеродных материалов 12
1.1.1. Строение атома углерода и углерод-углеродные связи j 2
1.1.1. Идеальные структуры (графит, алмаз, карбин)
1.1.1. Дефекты в реальных кристаллах графита 23
1.1.1. Углеродные материалы 25
1.1.1. Модели формирования кристаллической структуры графита 28
1.1.1. Влияние примесей на кристаллообразование в углеродных
материалах 36
1.1.1. Структура и синтез углеродных волокон 40
1.1.1. Структура и синтез фуллеренов и углеродных нанотрубок 43
1.1.1. Новые структурные модификации углеродных материалов 47
1.2. Структура карбидкремниевых материалов ^1
1.2.1 Получение карбида кремния ^
1.2.1 Кинетика кристаллообразования в SiC материалах и влияние
на этот процесс различных факторов 63
1.2.1 Влияние примесей на кристаллообразование в системе С - Si ^5
1.3. Влияние размеров кристаллов на их структуру 68
1.4. Постановка задачи исследования 72
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования 75
2.1 Объекты исследования 75
2.2 Рентгеноструктурные методы исследования 78
2.2.1 Рентгеноструктурный анализ 78
2.2.2 Выделение профиля дифракционной линии, не искаженного инструментальным уширением
2.2.3. Методика определения параметров тонкой структуры методом четвертого момента g3
2.3. Метод атом-атомного потенциала 35
2.3.1. Моделирование структуры микрокристаллов, входящих в состав коксов g6
2.3.2. Моделирование кристаллической структуры углеродных волокон g9
2.3.3. Моделирование структуры многослойных углеродных нанотрубок 91
2.4. Методика моделирования процесса размола графита 93
2.5. Программное обеспечение и ЭВМ 94
2.6. Электронная микроскопия 95
ГЛАВА 3. Анализ формы рентгеновских дифракционных максимумов поликристаллических углеродных материалов 96
3.1. Методика разделения асимметричных дифракционных максимумов
на компоненты 96
3.2. Результаты разделения асимметричных дифракционных максимумов на компоненты, соответствующие метастабильным фазам 102
3.3. Моделирование асимметрии дифракционных максимумов, обусловленной зависимостью межслоевых расстояний от размеров кристаллов 109
3.4. Методика определения функции распределения кристаллов по
размерам по форме рентгеновских дифракционных максимумов 124
3.5. Основные результаты главы 3 130
ГЛАВА 4. Результаты экспериментальных исследований кристаллической структуры углеродных материалов 131
4.1. Кристаллическая структура коксов и антрацитов 131
4.1.1. Изменение структуры коксов с низким содержанием примесей при термообработке
4.1.2. Изменение структуры коксов содержащих примесь серы 1,53 мас.% при термообработке
4.1.3. Изменение структуры коксов содержащих примесь серы 2,5 мас.% при термообработке
4.1.4. Изменение структуры коксов содержащих добавки окиси хрома при термообработке
4.1.5. Взаимосвязь между параметрами структуры, характеризующими структуру углеродных материалов 155
4.2. Структура углеродных волокон 159
4.2.1. Изменение структуры углеродного волокна в процессе термообработки 159
4.2.2. Влияние максимальной температуры обработки на структуру углеродных волокон 162
4.2.3. Влияние параметров термо-механической обработки на структуру углеродного волокна 165
4.3.1. Взаимосвязь параметров структуры углеродных волокон 173
4.3. Структура углеродного депозита, содержащего углеродные нанотрубоки 177
4.4. Основные результаты главы 4 182
ГЛАВА 5. Формирование кристаллической структуры SiC материалов 184
5.1. Кристаллообразование на начальных стадиях взаимодействия в системах C-Si, C-Si-Cu, C-Si-Al 184
5.2. Формирование кристаллической структуры C-SiC-Si-Al композитов 192
5.3. Формирование кристаллической структуры C-SiC-Si-Cu-Me композитов (Me = , Sn, Al, Ni) 200
5.4. Основные результаты главы 5 212
ГЛАВА 6. Результаты компьютерного моделирования 214
6.1. Расчеты энергетически выгодной структуры углеродных кристаллов малого размера 214
6.2. Связь межатомных расстояний с размерами кристаллов в коксах 218
6.3. Расчет энергетически выгодной структуры углеродных волокон 224
6.4. Связь межатомных расстояний с размерами кристаллов в углеродных волокнах 229
6.5. Межслоевые расстояния в многослойных углеродных нанотрубках 231
6.6. Анализ межтрубочных взаимодействий 237
6.7. Межслоевые расстояния в многослойных фуллеренах 238
6.8. Моделирование изменения размеров кристаллов при размоле графита 245
6.9. Моделирование структуры графанофуллеренов и графановых нанотрубок 249
6.10. Полиморфные модификации карбида кремния 260
6.11. Основные результаты главы 6 263
ГЛАВА 7. Механизмы формирования кристаллической структуры углеродных и карбидкремниевых материалов 265
7.1. Влияние размерного фактора на кристаллическую структуру 265 углеродных материалов
7.2. Равновесная огранка кристаллов коксов и углеродного волокна 269
7.3. Гомогенная графитация углеродных материалов 275
7.4. Гетерогенная графитация углеродных материалов 279
7.5. Структурная трансформация плохографитируемых углеродных материалов 281
7.6. Формирование кристаллической структуры SiC материалов 285
7.7. Механизм формирования полиморфных модификаций SiC 290
7.8. Классификация углеродных кристаллических структур 296
Основные результаты и выводы 303
Публикации автора по теме диссертации 308
Литература 313
