Бориды - Самсонов Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Результаты опытов по получению боридов бария и стронция при использовании карботермического способа [223]
содержание углерода снижается до 0,05%, а при 18000C аналогичный эффект достигается за 2 ч. ZrB2 очищается от углерода при прокаливании его при 19000C в течение 2 ч (содержание углерода снижается до 0,06%). Добавка в шихту около 2% В сверх расчетного количества позволяет получать при использовании описанного метода продукт стехиометрического состава. Результаты последних работ [263] значительно повысили экономичность метода и его эффективность в отношении качества и чистоты получаемых боридов.
Тем не менее двухстадийность процесса трудоемка при промышленном производстве боридов. Необходимо найти такие оптимальные температурные режимы, при которых скорость восстановления смесей окислов и борного ангидрида с образованием борида подавляет испарение борного ангидрида, что дает возможность использовать для получения боридов карботерми-ческий метод из шихт, близких по составу к стехиометрическим. В работах [111—113] исследовалось влияние температуры, времени выдержки, скорости подъема температуры до оптимальной, состава шихты и газовой среды на процесс получения диборидов Ti, Zr, Hf, V, Nb и Cr карботермическим методом в графито-трубчатых печах в условиях, близких к производственным. Результаты исследования приведены в табл. 30. Было установлено, что оптимальным режимом получения упомянутых выше диборидов является проведение процесса при 19000C в среде водорода или конверсированного газа из шихт с 30%-ным избытком B2O3 по сравнению с расчетным. Содержание углерода при этом во всех упомянутых боридах не превышает 0,5%, содержание металла и бора близко к стехиометрическому.
В работе [ПО] описан карботермический способ получения борида вольфрама W2B5. Результаты исследований приведены в табл. 31. Установлено, что борид вольфрама карботермическим восстановлением смеси окислов вольфрама и бора можно получить при 1500—16000C из шихты с 40%-ным избытком борного ангидрида. Рекомендуется проведение процесса в две стадии: нагревание смеси в течение 60 мин при 850—900° С, затем повышение температуры за 5—7 мин до 1500—16000C (без выгрузки продукта) и выдержка при ней 60 мин.
В работах [ПО—113] избытки борного ангидрида, превышающие 40—50%, считаются критическими в связи с тем, что борный ангидрид, будучи кислотным окислом, проявляет себя при высоких температурах как хороший растворитель и активно взаимодействует с большинством окислов металлов или их карбонатами с образованием соответствующих боратов. При оптимальных температурах процесса и с увеличением времени выдержки образующаяся стеклообразная масса кипит, интенсивно испаряется, подавляя процесс боридообразования.
В качестве металлосодержащего компонента шихты при кар-ботермическом методе получения боридов в работах [326, 327]
104
Таблица ЗО
Химический состав боридов, полученных карботермическим методом, в зависимости от содержания борного ангидрида в шихте (температура 1900 0C1 время иагрева 30 мин)
Борид Состав шихты (Ме0:В,О,:С) Избыток B2O,, масс. % Хими а) S теский с масс. % ё остав, m Ме+В+С, % M + S и
TiB2 Расчетный состав 68,9 31,1
1:1,1:5 10 70,1 1,7 27,8 99,6 28,3
1:1,2:5 20 69,6 0,5 28,6 98,7 28,8
1:1,3:5 30 69,2 0,5 29,6 99,3 30,0
1:1,4:5 40 69,8 0,6 28,0 98,4 29,5
1:1,5:5 80 71,4 0,9 26,2 98,5 26,8
ZrB2 Расчетный состав _ 80,82 _, 19,18 _ . ,
1:1:5 — 81,5 1,7 16,1 99,3 16,5
1:1,1:5 10 80,0 1,6 17,6 99,2 18,0
1:1,2:5 20 80,3 0,8 18,3 99,4 18,6
1:1,3:5 30 79,6 0,7 18,0 98,3 18,4
1:1,4:5 40 78,1 0,7 17,2 96,0 18,0
1:1,5:5 50 82,0 0,8 16,9 99,7 17,1
1:1,8:5 80 81,5 1,8 14,4 97,7 15,0
HfB2 Расчетный состав ,_ 89,19 _ 10,81 , - ._ .
1:1:5 — 89,00 1,63 9,00 99,63 9,40
1:1,1:5 10 89,00 1,31 9,50 99,61 9,60
1:1,2:5 20 89,10 0,74 10,00 99,84 10,05
1:1,3:5 , 30 89,00 0,32 10,50 99,82 10,57
1:1,5:5 50 90,17 0,67 9,10 99,94 9,15
VB2 Расчетный состав _ 70,1 _ 29,9 ,_ .
1:2:9 — 71,70 2,00 26,00 99,70 26,70
1:2,2:9 10 71,30 1,00 27,50 99,80 27,80
1:2,4:9 20 69,70 0,70 28,90 99,30 29,30
1:2,6:9 30 69,90 0,43 29,40 99,73 29,50
1:3:9 50 69,90 0,80 28,20 99,90 28,40
1:3,6:9 80 71,00 0,95 28,00 98,95 28,50
1:4:9 100 70,60 ,1,80 27,50 99,90 28,00
NbB2 Расчетный состав _^ 81,11 _ 18,89 ._ , ,
1:2:11 — 82,15 1,73 16,00 99,88 16,30
1:2,2:11 10 81,91 1,22 16,70 99,83 16,90
1:2,4:11 20 81,03 0,82 18,00 99,85 18,20
1:2,6:11 30 80,60 0,45 18,90 99,95 19,00
1:3:11 50 81,50 0,95 17,50 99,95 17,60
1:3,6:11 80 82,00 1,10 16,70 99,80 16,90
1:4:11 100 82,00 1,75 16,20 99,95 16,50
CrB2 Расчетный состав 70,62 _, 29,38 _
1:2:9 — 68,0 4,7 26,6 99,3 28,2
1:2,2:9 10 69,0 2,2 27,7 98,9 28,7
105
Продолжение табл. 30
Борид V Состав шихты (MeO і B1O,: C) Избыток B1O,, масс. % Химический состав, масс. % Ме+в+С, % + S п
І M M
CrBjj Расчетный состав 70,62 29,38 __
1:2,4:9 20 69,6 СИ 28,4 99,3 28,9
1:2,6:9 30 69,9 0,7 28,8 99,4 29,2
1:2,8:9 40 70,1 0,4 29,1 99,6 29,3
1:3:9 50 70,0 1,2 28,2 99,4 28,7
