Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.
Скачать (прямая ссылка):
размеру частичек 1 мм.
Ультрадисперсные порошки имеют более Y,, низкую температуру
><ч окисления, чем крупно-
зернистые. Кроме того, при относительно малых давлениях (менее
100 МПа) они хорошо формуются в плотные tjZ7сГст) брикеты с образованием кис 57 ~ 4 wgwMy устойчивых кромок. Пос-
Начала окиЛИіимость темпеРатуры ле достижения плотности титаи Мения порошка нитри' ™ 0/ nnu ЪПП МПа * 5S12 VZZ^™ 7™Л„Т повышение3
4Ю
100
600
ьноя площади поверхности. дальнейшее
повышение 141
Химическая формула
Метод получения
Параметр кристаллической решетки* нм
Удельная площадь поверхности, MVr
VN0i95 -Nb3N -NbN
TaN1
0,8—0,9
I
II II I
0,4136
*
0,4382
22,0 9
16—28 (61,6—78,5) 34,8—91,8
14,5
Примечание. В скобках указаны характеристики проб по II — получен из металлических порошков; * — в первоисточнике
давления прессования приводит лишь к незначительному уплотнению образцов. Температура начала спекания снижается на 300 К, а температура достижения практически 100 %-й плотности при горячем прессовании частичек размером ~ 0,03 мкм снижается примерно на 700 К по сравнению с порошками микронных размеров. Эта особенность позволяет зафиксировать в спеченном изделии составы, близкие к стехиометрическому [167].
НИТРИДЫ ВАНАДИЯ, НИОБИЯ И ТАНТАЛА
Нитриды переходных металлов V группы представляют собой значительный интерес как сверхпроводники. Точка перехода NbN0^ в сверхпроводящее состояние — 16,2 К, VN — 8,2 К, TaNKy6 — 6,5 К. Переходные металлы V группы образуют с азотом несколько соединений, обладающих различной кристаллической структурой, причем наилучшими сверхпроводящими свойствами обладают лишь соединения ванадия, ниобия и тантала. J^I°My основная заДача, стоящая при их получении,-
2Ж?™Г Т0ДУКТ СТР°Г0 определенного состава и кристаллической структуры
Cl -У- KmKfT" Равновесный состав системы V -ванадия - vi™, ЫХ0Д левого продукта — нитрида оїнаїо 7пыть?пТаЄТСЯ С снижением температуры-
образования наЕ3яЫВаЮТ' ЧТ0 Заметная скоРосТЬ ^ 1300 К. Учитьів^т При температурах, больших
Димо найти такие п*г?оЛЬНЫе Усл°вия процесса, необхо-^ такие параметры, при которых скорость ре-
ых в плазме
Содержание примесей, % (мае.)
медь, магний, кремний, углерод, железо
кислород
30 (92-П7) 72—208
24
0,1 0,1
0,5—5 0,5—5
Примечание
[166, 1781
Г174] [174] [176, 179]
[1771
получен из хлоридов;
рошков, отобранных со стенок реактора; I данные не приведены.
акции будет достаточно велика. Этого можно достичь (рис. 59) значительным разбавлением реакционной смеси азотом и водородом.
/Опытные партии ультрадисперсных порошков нитрида ванадия получены путем переработки его хлорида в азотной плазме СВЧ-разряда (мощность магнетрона 4,5 кВт, расход плазмообразующего азота 1,5 м3/ч, водорода
BQD Ц0О 16Q01K
«темы58, Равновесный состав си-HeHTrL\??, соотношении компо-1178]? VC1*: H2: N2 = 1 :2:05,
iTs^Vu-va*: з-H,; 4-— Н, 6 - HCl; 7 - Cl;
Ж т,к
Рис. 59. Зависимость выхода нитрида ванадия от температуры и соотношения компонентов:
/ — VCl4 : H2 : N, = I : 2 : 0,5;
2 — VCl4 : H2 : Ns = 1 г 6 : 50:
3 — VCl4; H2 : N, => 1 : 100 : 250.
143
О 5 нм8/ч, температура плазмы 4300 К, подача хлорИда г/ч) Общая степень переработки сырья близка к 100 %, порошок содержал до 98 % нитрида, свойства его при: ведены в табл. 22. Малый температурный коэффициент электросопротивления образцов, спеченных из этого порошка, позволяет рекомендовать его для изготовления ре. зисторов [11].
Особенностью процесса получения нитрида ниобия в плазме является то, что в этих условиях возможно образование твердого раствора азота в ниобии и нитридов, отвечающих формулам 6-NbN и ?-Nb2N с гексагональной и кубической структурами кристаллических решеток. Наибольший интерес представляет кубическая модификация б-NbN, обладающая критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние (16,2 К) и критическим магнитным полем большим 7,95 МА/м. Таким образом, задача сводится к получению нитрида заданного химического состава.
Для получения нитрида ниобия использованы два метода: переработка газообразного хлорида ниобия и переработка частичек металлического ниобия, взвешенных в потоке плазмы. При переработке хлорида ниобия применены два варианта метода — восстановление водородом в СВЧ-плазме азота и взаимодействие хлорида с аммиаком в ВЧИ-плазме азота. .
При синтезе NbN из хлорида в СВЧ-плазме наблюдается зависимость фазового состава продуктов реакции от начальной температуры плазменного потока. При 1500 К получается двухфазный порошок, содержащий кубическую и гексагональную фазы в соотношении, близком 1:1. При 3000 К это соотношение близко 10 і 1, а при 4500 К получается рентгеновски однофазный порошок, отвечающий формуле NbN0,93±o,o3, с удельной площадью поверхности 23 м2/г (средний размер частичек 30 нм) и кубической структурой [175].
Исследование взаимодействия хлорида ниобия (V) с аммиаком в ВЧИ-плазме показало, что удельная площадь поверхности полученного нитрида зависит от тем-Ж^!!&лр?акции' изменение последней в пределах ^/ou—ozw к приводило к уменьшению удельной пло-лТ^ 3?°™ Пр°б п°Р°шка, отобранных с фильтра, оазмепя ' чт° соответствует увеличению среднего
