Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.
Скачать (прямая ссылка):
Р ЧЄК С 72 до 208 нм [177].
го класса ВарИаНТам метода получены порошки одного класса - ультрадисперсные, но во втором случае
144
более дисперсны. Из-за недостатка данных трудно они 0 ТЬ) какой из факторов повлиял на изменение }СТаНпсности — химизм процесса или же технологи-^Se условия его проведения, однако ясно, что путем енения аппаратурных и технологических условий ИЗжно управлять размерами частичек продукта. М° По второму методу — переработка порошка металли-еского ниобия при условиях, обеспечивающих полное 4 парение исходного металлического порошка, можно регулировать состав и соотношение фаз в нитриде. Увеличить выход кубической модификации удается за счет введения в зону испарившегося металла холодного аммиака либо азота. Удельная площадь его поверхности в зависимости от расхода аммиака составляет 16—28 м2/ч. Если аммиак вводят на расстоянии, большем чем соотношение LD = 0,8, полученный продукт содержит в основном P-Nb2N. Свойства этого продукта приведены в табл. 22 [174].
Плазменный нитрид ниобия вследствие малой насыпной массы прессуется в две стадии — вначале под давлением 5 МПа при комнатной температуре получают таблетки, а затем под давлением 30 МПа и температуре 1620— 1870 К получают компактные изделия. Открытая мякро-пористость таких изделий 0,04—0,06 %, максимальная микротвердость 173,2 ГПа. В горячепрессованных образцах ?-фаза Nb2N, имеющаяся в исходном порошке, за счет доазотирования превращается в б-фазу NbN [176].
Высокодисперсный порошок нитрида тантала, содержащий 6,5 % (мае.) азота (см. табл. 22), получают из хлорида аналогично нитриду ниобия [177].
Приведенные данные показывают, что существующие влазмохимические методы позволяют получать нитриды * виде порошков, дисперсность которых зависит от двух Факторов: метода получения и технологического режима. Ультрадисперсные порошки со средним размером частичек 10—100 нм получают путем переработки хлоридов, ^ысокодисперсные порошки со средним размером части-ек ЮО—1000 нм — путем азотирования металлов. Порошки микронных размеров со средним диаметром части-с»*» '1—10 мкм получают путем действия плазмы на Рам КонденсиРованных веществ. Меняя тот или иной па-KHv61"0, удается регулировать дисперсность в более уз-
* пределах.
145
ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА КАРБИДОВ
Тугоплавкие карбиды обладают высокими темпеоати рой плавления (3803 К - ZrC, 4163 К - HfC, 3886 К Ї NbC, 4258 К — TaC), твердостью и абразивной способностью. Большой практический интерес представляют их электрофизические свойства — они могут служить да. электриками или полупроводниками, сверхпроводниками а также источниками термоэлектродвижущей силы! Повышение дисперсности и химической чистоты должно способствовать увеличению пластичности деталей, спрессованных из порошков этих веществ, и привести к созданию новых материалов на их основе. Поэтому плазмохи-мические методы получения карбидов должны способствовать созданию порошков высокой чистоты с заранее заданной структурой и управляемой дисперсностью.
КАРБИДЫ БОРА И КРЕМНИЯ
Карбид бора широко используется в народном хозяйстве. Порошкообразный карбид — превосходный абразив, его можно применять в сухом виде либо в виде пасты (до 620 К) для полировки твердых металлов, корунда или стекла. В последние годы освоено изготовление изделий из карбида бора путем горячего прессования порошка под давлением 20—40 МПа при температуре 2270— 2470 К в графитовых формах с индукционным нагревом. Это детали, подвергающиеся сильному истиранию, сопла для пескоструйных аппаратов, детали устройств для правки карборундовых шлифовальных кругов, штампы, резьбонарезные плашки, прецизионные правильные плиты, ступки для размола особо твердых материалов (бора, боридов), детали, подверженные большим ударным нагрузкам 1149].
В системе бор — углерод установлено существование нескольких карбидных фаз [1151: B4C с большой областью гомогенности (17,6-29,5 мае. С), B13C2 и B12C
Промышленное производство карбида бора налажено во всех технически развитых странах. Оно базируется на с?ж1^СтаВа' п°лУченного из борной кислоты, и охл^ляк^г Ри0ПечаХ' ПродУкт получают в виде расплава, П™?^\Т™ЬЧаЮТ и П0Р0ШКИ классифицируют-a^^u^^°mene^m поРошков сопряжено со До?тьн?ка^ипяТрУдност*ми, вызванными высокой твердостью карбида, они загрязнены примесями, появляюши-
146
процессе измельчения. Плазмі сЯ веские методы исключают опе-* ю измельчения и позволяют по-
высокой чистоты,
ять порошки годные для последующего изготов-изделий методом горячего
ления
При этом используются
„„ессования.
типа сырья — газообразный хло-
BCl3 и кислородные соеди-
ПЯЛ б°Ра m
'еняя B2Os. Na2B4O7, которые так-переводились в газообразное состояние. Таким образом, согласно нашей классификации, в обоих случаях спользованы варианты одного метода — переработки газообразного сырья.
Результаты расчетов равновесных составов при получении карбида бора путем взаимодействия хлорида с углеводородами приведены на рис. 60 Cl 16]. Степень превращения бора в карбид Cc1 максимальная в интервале температур 1800—2200 К и достигает 0,9, если в качестве восстановителя используется метан; степень превращения восстановителя а2 подчиняется тем же закономерностям. Разбавление смеси исходных продуктов водородом способствует более глубокому их превращению в продукт и снижению степени разложения углеводородов до углерода а,. При значительном разбавлении смеси водородом (кривая 3) конденсированная фаза в интервале температур 2100—2400 К не содержит углерода. Эти режимы наи-^чее благоприятны для получения карбида.
