Самораспространяющийся высокотемпературный синтез композиционных материалов на основе тугоплавких соединений титана

• Автор: Белов, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 178 с.

Светлой памяти Мамяна Соса Саркисовича посвящается

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. КРАТКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. СВС - прогрессивное направление в химии и

технологии тугоплавких неорганических соединений

1.2. Свойства, способы получения и применение тугоплавких неорганических соединений

1.2.1. Карбид титана

1.2.2. Диборид титана

1.2.3. Карбид кремния
1.2.4. Карбид бора
1.3. Свойства, способы получения и применение композиционных материалов на основе титана
1.4. Постановка задачи
2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методика термодинамических расчетов
2.2. Термодинамические исследования возможности получения тугоплавких неорганических соединений и композиционных материалов на основе титана
3. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
3.1. Измерение параметров горения
3.2. Силовое СВС - компактирование
3.3. Исследование структуры и свойств полученных продуктов
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СВС ПОРОШКОВ ТУГОПЛАВКИХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА
4.1. Система Ті -ТЮ2- С
4.2. Композиция ТІС - №
4.3. Композиция ПС - Сг3С2 - №
4.4. Композиция ПС - Б1С
4.5. Композиция ПВ2 - Б1С
4.6. Композиция ПВ2-В4С
4.7. Композиция ПС - ПВ2 - Б1С
4.8. Композиция ПС - ПВ2 - В4С
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СИЛОВОГО СВС-
КОМ1 {АКТИРОВАНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА
ОСНОВЕ ТИТАНА
5.1. Композиция ПС - БЮ
5.2. Композиция ПВ2 - §1С
5.3. Композиция ПВ2-В4С
5.4. Композиция ПС - ПВ2 - Б1С
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акт производственных испытаний технологического процесса получения композиционных мишеней методом СВС с
использованием реакционных смесей различного состава
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акт испытаний композиционных порошков различного состава

В4С — относительно химически устойчивое соединение, что объясняется сильными ковалентными связями между атомами углерода и бора и низкой концентрацией нелокализованных электронов [53]. Этот карбид практически не разлагается минеральными кислотами и их смесями, включая смесь азотной и фтористоводородной кислот. Однако при обработке кипящими растворами щелочей В4С легко разлагается. Окисление карбида на воздухе начинается при температуре около 500 °С и становится заметным при 800—1000 °С. Сера, фосфор и азот не реагируют с ним при 1200 °С. Хлор взаимодействует при 1000 °С, бром и иод не действуют [74. 75].
Компактные изделия из карбида бора получают обычно горячим прессованием при 2000 - 2100° С и давлениях 200— 350 кГ/см2 [53].
Прямое получение карбида бора из элементов в режиме горения невозможно из-за низкого теплового эффекта реакции:
4В + С = В4С + 9,3 ккал/моль.
Методом СВС карбид бора получают магнийтермическим восстановлением борного ангидрида [21, 67, 78, 106]:
2В20з + 6Mg + С = В4С + 6 М§0 + 269 ккал/моль.
Синтез проводят в атмосфере аргона. При стехиометрическом соотношении борного ангидрида и магния максимальная температура горения смеси достигает 2350 °С при содержании углерода в шихте 1,8 - 1,9%. При исследовании полученного продукта была обнаружена фаза В!3С2. С увеличением начального давления аргона от 1 до 5 МПа в продукте содержание общего углерода увеличивается, а свободного - уменьшается.
В зависимости от условий проведения процесса (соотношения компонентов исходной шихты, диаметра и плотности образцов, начального давления аргона) продукт синтеза помимо основной фазы В4С содержит также оксид магния МдО, свободный углерод и бориды магния Mgз(BOз)2, MgB12,