Самораспространяющийся высокотемпературный синтез микро- и нанопорошков нитридов титана, хрома, молибдена и вольфрама с применением азида натрия и галогенидов

• Автор: Шиганова, Людмила Александровна
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 240 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Получение, свойства и области применения нитридов

титана, хрома, молибдена и вольфрама

1.1. Физико-химические свойства нитридов

титана, хрома, молибдена и вольфрама

1.1.1. Физико-химические свойства нитрида титана

1.1.2. Физико-химические свойства нитрида хрома

1.1.3. Физико-химические свойства нитрида молибдена

1.1.4. Физико-химические свойства нитрида вольфрама

1.2. Области применения нитридов титана,
хрома, молибдена и вольфрама
1.2.1. Области применения нитрида титана
1.2.2. Области применения нитрида хрома
1.2.3. Области применения нитрида молибдена
1.2.4. Области применения нитрида вольфрама
1.3. Способы получения нитридов
титана, хрома, молибдена и вольфрама
1.3.1. Синтез нитридов титана, хрома, молибдена и вольфрама
в высокотемпературных печах
1.3.2. Плазмохимический синтез нитридов титана, хрома,
молибдена и вольфрама
1.3.3. Нетрадиционные способы получения нитридов
титана, хрома, молибдена и вольфрама
1.3.4. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез
1.4. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез микро- и нанопорошков нитридов с применением
неорганических азидов
1.5. Выводы
Глава 2. Выбор систем для получения нитридов титана, хрома,
молибдена и вольфрама, методик, оборудования и условий синтеза
2.1. Выбор систем для получения нитридов титана,
хрома, молибдена и вольфрама
2.2. Методики, приборы и оборудование,
предназначенные для исследований
2.2.1. Методика проведения синтеза, измерения линейных
скоростей и максимальных температур горения
2.2.2. Методика анализа синтезируемых продуктов
2.2.3. Погрешность измерений и аппроксимация
графических зависимостей
2.3. Характеристика исходного сырья и материалов,
используемых при синтезе нитридов в режиме СВС-Аз
2.4. Выбор технологических параметров, влияющих
на процесс синтеза нитридов
2.5. Расчет содержания компонентов исходных смесей

и содержания азота в нитридах
2.6. Выводы
Глава 3. Термодинамический анализ образования нитридов в режиме СВС-Аз
3.1. Расчет равновестных концентраций продуктов синтеза, адиабатической температуры горения реакции и
мольного выхода конечных продуктов от давления
3.1.1. Нитрид титана
3.1.2. Нитрид хрома
3.1.3. Нитрид молибдена
3.1.4. Нитрид вольфрама
3.2. Выводы
Глава 4. Закономерности горения азидных систем и синтеза нитридов
4.1. Нитрид титана
4.1.1. Выбор оптимальной системы СВС-Аз
для синтеза нитрида титана
4.1.2. Исследование влияния соотношения компонентов в системе на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде титана
4.1.3. Исследование влияния диаметра образца на температуру и скорость горения, содержание азота в нитриде титана
4.1.4. Исследование влияния давления газовой среды на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде титана
4.1.5. Исследование влияния относительной плотности исходной шихты на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде титана
4.1.6. Исследование влияния добавки титана в системе на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде титана
4.1.7. Исследование влияния размера частиц
исходного порошка титана на температуру и скорость горения, содержание азота в нитриде титана
4.1.8. Оптимальные технологические условия образования нитрида титана в режиме СВС-Аз
в лабораторном реакторе постоянного давления
4.2. Нитрид хрома
4.2.1. Выбор оптимальной системы СВС-Аз
для синтеза нитрида хрома
4.2.2. Исследование влияния соотношения компонентов в системе на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде хрома
4.2.3. Исследование влияния давления азота в системе на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде хрома
4.2.4. Исследование влияния плотности исходной шихты на температуру и скорость горения,

содержание азота в нитриде хрома
4.2.5. Оптимальные технологические условия образования нитрида хрома в режиме СВС-Аз
в лабораторном реакторе постоянного давления
4.3. Нитрид молибдена
4.3.1. Выбор оптимальной системы СВС-Аз
для синтеза нитрида молибдена
4.3.2. Исследование влияния соотношения компонентов в системе на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде молибдена
4.3.3. Исследование влияния давления азота в системе на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде молибдена
4.3.4. Исследование влияния плотности исходной шихты на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде молибдена
4.3.5. Оптимальные технологические условия образования нитрида молибдена в режиме СВС-Аз
в лабораторном реакторе постоянного давления
4.4. Нитрид вольфрама
4.4.1. Выбор оптимальной системы СВС-Аз
для синтеза нитрида вольфрама
4.4.2. Исследование влияния соотношения компонентов в системе на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде молибдена
4.4.3. Исследование влияния давления азота в системе на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде вольфрама
4.4.4. Исследование влияния плотности исходной шихты на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде вольфрама
4.4.5. Исследование влияния размера частиц порошка вольфрама на температуру и скорость горения,
содержание азота в нитриде вольфрама
4.4.6. Оптимальные технологические условия образования нитрида вольфрама в режиме СВС-Аз
в лабораторном реакторе постоянного давления
4.5. Выводы
Глава 5. Химическая стадийность и структурообразование нитридов
в режиме СВС-Аз
5.1. Химическая стадийность образования нитридов в режиме СВС-Аз
5.2. Фазовый состав нитридов, синтезированных в режиме СВС-Аз
5.3.Структурообразование нитридов, синтезированных в режиме СВС-Аз
5.4. Выводы
Глава 6. Рекомендации по организации технологического процесса синтеза нитридов в системах "Галогенид азотируемого элемента - азид натрия"

Изучено азотирование хрома в среде аммиака. Рентгеновским анализом было обнаружено, что до температур 1030°С на поверхности хрома образуются два слоя - 02Уи СгИ, а выше 1030°С - только один слой Сг21V.
Известны [20,20] способы получения нитридов хрома нагреванием СгС1ъ или СЮ2С12 с аммиаком или с нитридами магния, лития и др. Однако нитрид хрома в этом случае не имеет высокого качества.
Исследователи указывают на возможность получения нитрида СгЫ разложением (ИЩ)2СгР6, которое начинается в аммиаке при 300°С и проходит до конца при 600°С [20,21].
Нитрид молибдена. Азотирование молибдена в чистом азоте при атмосферном давлении азота и температурах от 400 до 2500°С не приводит к образованию нитридов. При давлении азота в пределах 15-30 атм и температуре 1000°С образуется нитрид молибдена состава р-МогУьх с тетрагональной структурой. При высоких давлениях азота (до 300 атм) и температуре около 1500°С образуется нитрид молибдена с содержанием азота, несколько большим, чем в Мо2Н. Выше 1600°С давления азота Р = 300 атм уже недостаточно, чтобы получить нитрид состава МоИ. При этом время азотирования во всех случая составляло 10-20 часов [20].
При азотировании молибдена в среде аммиака образуется смесь нитридов Мо2Ия МоИ [20].
Металлографическим и рентгеновским анализами установлено, что до 940°С на поверхности молибдена существует два слоя-Мо2Ии МоЫ, в интервале 940-1150°С - только Мо2М, выше 1150°С нитридов не обнаружено [20,21].
Урлауб получал нитриды молибдена пропусканием аммиака над Мо02 или МоС15. Аналогичным путем получали нитриды молибдена Розенгайн и Браун [20].
Исследовано образование нитридов молибдена одновременным восстановлением и азотированием трехокиси молибдена и молибдата аммония смесью 70 об.% азота и 30 об.% водорода [20]. В результате при температуре 750-800°С получается Р-нитрид. Показано, что образующаяся на частицах молибдена пленка нитрида, плохо проницаемая для азота, гидрируется с образованием различных со-