Самораспространяющийся высокотемпературный синтез нитридов металлов группы железа с применением азида натрия и галоидных солей аммония

• Автор: Майдан, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 196 с. : ил.

1. Литературный обзор

1.1. Физико-химические свойства нитридов металлов группы

железа

1.1.1. Нитриды железа

1.1.2. Нитриды кобальта

1.1.3. Нитрид никеля

1.2. Традиционные методы получения нитридов металлов группы железа

1.2.1. Нитриды железа

1.2.2. . Нитриды кобальта

1.2.3. Нитрид никеля

1.3. Самораспространяющийся высокотемпературный
синтез (СВС)
1.4. Перспективы использования неорганических азидов
и галоидных солей в процессах СВС для синтеза нитридов металлов группы железа
1.5. Области применения нитридов металлов группы железа
1.6. Выводы
2. Теоретическая часть
2.1. Цель и постановка задачи исследований
2.2. Выбор систем СВС-Аз для синтеза нитридов металлов группы
железа
2.3. Термодинамический анализ возможности образования '
нитридов металлов группы железа в условиях СВС-Аз
2.3.1. Нитриды железа
2.3.2. Нитриды кобальта
2.3.3. Нитрид никеля
2.4. Расчет равновесного состава продуктов синтеза
2.4.1. Нитриды железа
2.4.2. Нитриды кобальта
2.4.3. Нитрид никеля
2.5. Выводы
Материалы, оборудование и методики экспериментов
3.1. Характеристики исходных материалов, используемых
при синтезе порошков нитридов металлов группы железа
3.2. Расчет компонентов исходных смесей для синтеза нитридов металлов группы железа
3.2.1. Основные формулы для расчета компонентов
исходных смесей
3.2.2. Расчет компонентов исходных смесей для синтеза
нитридов металлов группы железа с использованием программы Stehio
3.3. Методика проведения синтеза, измерения линейных скоростей
и температур горения
3.4. Методики анализа синтезируемых продуктов
3.4.1. Рентгенофазовый анализ
3.4.2. Химический анализ
3.4.3. Микроскопический анализ
3.5. Погрешность измерений и аппроксимация графических зависимостей
3.6. Выводы
Экспериментальная часть
4.1. Исследование закономерностей горения систем СВС-Аз
для синтеза нитридов металлов группы железа
4.1.1. Результаты исследования закономерностей горения систем СВС-Аз для синтеза нитридов металлов
группы железа
4.1.2. Обсуждение результатов исследования
закономерностей горения систем СВС-Аз для синтеза нитридов металлов группы железа
4.2. Рентгенофазовый анализ продуктов горения систем СВС-Аз
для синтеза нитридов металлов группы железа
4.2.1. Результаты рентгенофазового анализа продуктов горения систем СВС-Аз для синтеза нитридов
металлов группы железа
4.2.2. Обсуждение результатов рентгенофазового анализа продуктов горения систем СВС-Аз для синтеза
нитридов металлов группы железа
4.3. Химический анализ продуктов горения систем СВС-Аз.
Определение содержания азота в нитридах по методу Дюма
4.3.1. Результаты химического анализа продуктов горения систем СВС-Аз для синтеза нитридов металлов
группы железа
4.3.2. Обсуждение результатов химического анализа продуктов горения систем СВС-Аз для синтеза
нитридов металлов группы железа ;
4.4. Микроскопический анализ продуктов горения систем СВС-Аз
для синтеза нитридов металлов группы железа
4.4.1. Результаты микроскопического анализа продуктов горения систем СВС-Аз для синтеза нитридов
металлов группы железа
4.4.2. Обсуждение результатов микроскопического анализа продуктов горения систем СВС-Аз для синтеза
нитридов металлов группы железа
4.5. Химическая стадийность образования нитридов металлов
группы железа в режиме СВС-Аз
4.6. Выводы
Технологический процесс получения нитридов металлов группы
железа в режиме СВС-Аз

где у — количество образующегося аммиака, моль; зависит от давления газа и количества кобальта в исходной системе (0 <у < 1).

В приложении Б для каждого уравнения представлены следующие рассчитанные величины: адиабатическая температура реакции, энтальпия образования продуктов реакции, количество образующегося нитрида, количество газообразных продуктов реакции. На рисунках 2.7—2.12 показаны зависимости адиабатических температур реакций, количеств газообразных продуктов реакций и количеств образующегося нитрида кобальта от давления внешнего газа (азота). Давление газа в расчетах варьировалось в пределах 0—15 МПа.
Из приложения Б и зависимостей на рисунке 2.7 видно, что адиабатические температуры реакций, описываемых нестехиометрическими уравнениями (2.19)—(2.26), с увеличением давления растут в интервале от 0 до 5—10 М]Ла. Поскольку температура диссоциации нитрида кобальта СозИ равна 600 К, то по достижении данной температуры (в интервале 5—10 МПа) адиабатические температуры реакций всех рассмотренных систем перестают зависеть от давления ^ внешнего газа вплоть до 15 МПа. В остальном зависимости, представленные на
рисунках 2.7—2.12, очень похожи на зависимости, построенные для нитрида железа (см. пункт 2.3.1). Следовательно, объяснения будут аналогичными.
Из приложения Б и рисунка 2.8 видно, что общее количество газообразных продуктов в нестехиометрических уравнениях (2.19)—(2.26) уменьшается с увеличением давления внешнего газа (образуется небольшое количество аммиака (см. рисунок 2.11), количество свободного азота (см. рисунок 2.9) и водорбда (см. рисунок 2.10) существенно уменьшается), количество конденсированных продуктов при этом увеличивается. При уменьшении количества газообразных продуктов и увеличении количества конденсированных продуктов, адиабатическая температура реакции должна расти, так как при конденсации веществ тепло выделяется, а газообразование связано с поглощением тепла.
В системах, описываемых стехиометрическими уравнениями реакций (2.27), (2.28), количество выделяющихся газообразных продуктов реакции постоянно и не зависит от давления (см. рисунок 2.8).