Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.
Скачать (прямая ссылка):
Перспективным материалом для высокотемпературных (1970—2270 К) электродов или нагревателей, рабо-' тающих в окислительной атмосфере, является хромит лантана, легированный стронцием, кальцием или магнием. Общая формула этого соединения (La^xMex) CrO3, где Me — Ca, Mg, Sr. Синтез осуществлялся из растворов нитратов лантана, хрома и кальция. Рентгенофазо-вый анализ полученных порошков показал отсутствие свободных оксидов La, Cr и Ca. Из синтезированных порошков были изготовлены образцы, которые обжигали 3 ч при T = 2270 К в среде аргона. После обжига образцы обрабатывали 50 %-м раствором кипящей кислоты, затем их отмывали в воде при температуре 370 К, сушили и подвергали механическим испытаниям. Полученная из плазменных порошков (La0.9Ca0.i) CrO3 керамика обладала высокой прочностью, при этом диссоциация хромитов не наблюдалась, гидратационные явления отсутство-Вали, а электропроводность соответствующих образцов пРи нормальных условиях составляла 1-Ю Ом X
X CM"-1.
ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА НИТРИДОВ
„ Тугоплавкие нитриды длительное время исполыота-ь для изготовления Разнообразных тепло-и огнестои "и* огнеупорных изделий. Однако наибольший интерес* "«м возник в последние годы, когда было У™™™™°^ 4Jo на их основе можно получить твердые и свер™^ ^ТеРиалы, изоляторы, полупроводники, сверхпровода кабели, высокотемпературные смазки, термоэлект
107
«а ячейки и другие материалы и изделия. Поскольку РТ1еХмогутбь.ть использованы для самых paag эти вещества мшу оваНия к свойствам порошка
"^^7^***»- В одних случа^ Sm должна иметь высокую дисперсность н струк! ^nV частичек, близкую к аморфной (например, ДЛя J3. Явления электро- и радиокерамических изделий), в поугих случаях необходима высокая чистота продукта строго определенная кристаллическая структура, монодисперсность (полупроводники, сверхтвердые материа-лы, материалы для электроники, режущая керамика, абразивы). Поэтому с помощью плазмохимических методов можно получать целевые продукты, отвечающие самым разнообразным требованиям. Ниже приводятся сведения о важнейших нитридах.
НИТРИДЫ БОРА, АЛЮМИНИЯ И КРЕМНИЯ
Нитрид бора имеет три кристаллические модификации: гексагональную (типа графита) a-BN, кубическую (типа атмаза) ?-BN и гексагональную плотноупакованную (ти* па вюрцита) y-BN. В плазме получают гексагональную модификацию нитрида.
Гексагональный нитрид бора хороший изоляционный материал. Его диэлектрическая проницаемость в 1,5— 4 раза выше диэлектрической проницаемости лучших глиноземов. Небольшой коэффициент термического расширения позволяет ему выдерживать сильные тепловые удары. Нитрид бора обладает высокой теплопроводностью, которая незначительно уменьшается с повышением температуры. При высокой температуре он сохраняет свои механические свойства. Спрессованные из него изделия обладают консистенцией мела или слоновой кости и легко поддаются обработке обычными резцами. Подобно графиту порошок BN обладает антифрикционными свойствами, которые улучшаются при высокой температуре. В инертной или восстановительной атмосфере (например, в атмосфере H2 или аргона, или сухого R п™Л°ЖЄТ пР"ме»яться вплоть до температуры 3070 К-вдим^Д« ЬН°^таос^е предельные температуры его Ї^ПтоТї^і№явзави«мостиот плотности межжидкостями и К' Нитрид бора не смачивается многим» Cd) Sin Металлами (Al. Na, Si, В, Sn, Cu, I, Bu H^HHTbu^S хлориДами щелочных металлов. нитРида бора изготовляют кожухи термопар,
жатели реостатов, трубы муфельных печей, тигли для плавления стекла кремния, диэлектрические детали мі электроники и СВЧ-техники, детали электро1гнитн?гх насосов для перекачивания жидких металлов, изолятооы каналов МГД-генераторов. Порошкообразный^ нитрид бора применяют в качестве термоизоляции в индукционных печах, особенно при высоких частотах, что позволяет снизить расход энергии при нагреве до 2270 К на 30 %• в виде смазки в шарнирах, втулках, подшипниках при высоких температурах; для смазки литейных форм и волочильных станов; в качестве загущающей добавки к некоторым смазкам и присадки к медным электродам, используемым для электроэрозионной обработки металлов. Нитрид бора повышает стойкость электродов, наконец! он является сырьем для получения сверхтвердых ?- и Y-модификаций [149].
Известно [144], что кристаллическая структура гексагонального нитрида бора может быть высокоупорядо-ченной или разупорядоченной — турбостратной. Степень разупорядоченности его характеризуется, аналогично графиту, индексом графитизации:
гДе S100, S101, SU2 — площади рефлексий соответствующих плоскостей кристаллов, определяемые по рентгеновским дифрактограммам порошков.
У хорошо закристаллизованного продукта G = 1,2— 5, у турбостратного G = 30—70. В настоящее время применяются оба вида продукции, поэтому кристаллической структурой нитрида бора необходимо управлять.
В плазме нитрид бора получен тремя методами: из газообразных веществ, переработкой порошка бора в потоке плазмы азота и переработкой конденсированных веществ в стационарном либо медленно перемещающемся слое. * качестве газообразного борсодержащего сырья исполь-3Уотся хлорид или оксид бора, а в качестве азотирующего агента и восстановителя — водород, аммиак, все провесы проводятся в плазме азота. Равновесный состав системы В—N-Н—Cl рассчитан на электронно-вычислительной машине
