Получение нитридно-карбидной порошковой композиции TiN-SiC по азидной технологии СВС с применением тетрафторэтилена
- Авторы: Уварова И.А.1, Майдан Д.А.1
-
Учреждения:
- Самарский государственный технический университет
- Выпуск: Том 1 (2023)
- Страницы: 228-229
- Раздел: Химия
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/375287
- ID: 375287
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Нитридно-карбидная порошковая композиция TiN-SiC обладает высокой термостойкостью, прочностью и твердостью, что делает ее применимой в различных отраслях промышленности, включая авиационную, электронную и металлургическую [1]. Также композиция обладает высокой стойкостью к коррозии и окислению, что делает ее идеальным материалом для использования в условиях высоких температур и агрессивных сред.
Цель — исследование возможности использования тетрафторэтилена (C2F4) в качестве углеродсодержащего реагента для получения высокодисперсной порошковой нитридно-карбидной композиций TiN-SiC методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с применением азида натрия (СВС-Аз).
Методы. Перед выполнением экспериментов был проведен термодинамический анализ горения смесей для получения нитридно-карбидной композиции TiN-SiC (рис. 1, 2). На основании проведенных термодинамических расчетов в программе Thermo можно сделать вывод о том, что выбранные системы способны к самостоятельному горению.
Рис. 1. Зависимость температуры горения и скорости горения реакции от содержания Ti в исходной смеси
Рис. 2. Зависимость температуры горения и скорости горения реакции от содержания Si в исходной смеси
Были выбраны следующие уравнения реакций:
2Ti + 2Si + 4NaN3 + C2F4 = 2TiN + 2SiC + 4NaF + 5N2; (1)
2Ti + 4Si + 8NaN3 + 2C2F4 = 2TiN + 4SiC + 8NaF + 11N2; (2)
2Ti + 8Si + 16NaN3 + 4C2F4 = 2TiN + 8SiC + 16NaF + 23N2; (3)
4Ti + 2Si + 4NaN3 + C2F4 = 4TiN + 2SiC + 4NaF + 4N2; (4)
8Ti + 2Si + 4NaN3 + C2F4 = 8TiN + 2SiC + 4NaF + 2N2. (5)
Результаты. Синтезированные продукты реакций были исследованы на растровом микроскопе Jeol JSM-6390A, рентгеновском дифрактометре ARL X’TRA-138 с применением программы для определения фазового состава HighScore Plus. Продукты реакции состоят из двух целевых фаз TiN и SiC. Размер частиц целевых продуктов составил от 100 нм до 0,5 мкм.
Выводы. Использование тетрафторэтилена (C2F4) в азидной технологии СВС качестве углеродсодержащей добавки способствует образованию целевой фазы карбида кремния.
Полный текст
Обоснование. Нитридно-карбидная порошковая композиция TiN-SiC обладает высокой термостойкостью, прочностью и твердостью, что делает ее применимой в различных отраслях промышленности, включая авиационную, электронную и металлургическую [1]. Также композиция обладает высокой стойкостью к коррозии и окислению, что делает ее идеальным материалом для использования в условиях высоких температур и агрессивных сред.
Цель — исследование возможности использования тетрафторэтилена (C2F4) в качестве углеродсодержащего реагента для получения высокодисперсной порошковой нитридно-карбидной композиций TiN-SiC методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с применением азида натрия (СВС-Аз).
Методы. Перед выполнением экспериментов был проведен термодинамический анализ горения смесей для получения нитридно-карбидной композиции TiN-SiC (рис. 1, 2). На основании проведенных термодинамических расчетов в программе Thermo можно сделать вывод о том, что выбранные системы способны к самостоятельному горению.
Рис. 1. Зависимость температуры горения и скорости горения реакции от содержания Ti в исходной смеси
Рис. 2. Зависимость температуры горения и скорости горения реакции от содержания Si в исходной смеси
Были выбраны следующие уравнения реакций:
2Ti + 2Si + 4NaN3 + C2F4 = 2TiN + 2SiC + 4NaF + 5N2; (1)
2Ti + 4Si + 8NaN3 + 2C2F4 = 2TiN + 4SiC + 8NaF + 11N2; (2)
2Ti + 8Si + 16NaN3 + 4C2F4 = 2TiN + 8SiC + 16NaF + 23N2; (3)
4Ti + 2Si + 4NaN3 + C2F4 = 4TiN + 2SiC + 4NaF + 4N2; (4)
8Ti + 2Si + 4NaN3 + C2F4 = 8TiN + 2SiC + 4NaF + 2N2. (5)
Результаты. Синтезированные продукты реакций были исследованы на растровом микроскопе Jeol JSM-6390A, рентгеновском дифрактометре ARL X’TRA-138 с применением программы для определения фазового состава HighScore Plus. Продукты реакции состоят из двух целевых фаз TiN и SiC. Размер частиц целевых продуктов составил от 100 нм до 0,5 мкм.
Выводы. Использование тетрафторэтилена (C2F4) в азидной технологии СВС качестве углеродсодержащей добавки способствует образованию целевой фазы карбида кремния.
Об авторах
Ирина Александровна Уварова
Самарский государственный технический университет
Email: irauvarova01@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3023-3289
аспирант, группа 03-3, факультет машиностроения, металлургии и транспорта
Россия, СамараДмитрий Александрович Майдан
Самарский государственный технический университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: mtm.samgtu@mail.ru
научный руководитель, доцент, кандидат технических наук, доцент кафедра «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы»
Россия, СамараСписок литературы
- Shypylenko A., Pshyk A.V., Grześkowiak B., et al. Effect of ion implantation on the physical and mechanical properties of Ti-Si-N multifunctional coatings for biomedical applications // Materials and Design. 2016. Vol. 110. P. 821–829. doi: 10.1016/j.matdes.2016.08.050
Дополнительные файлы
