Синтез компактных нитридов титана, циркония, гафния

• Автор: Кузнецов, Константин Борисович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с. : ил.

Содержание
Введение

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Общие сведения о структуре и механизмах образования нитридов

1.2 Взаимодействие азота с переходными металламиР группы

1.2.1 Система титан азот

1.2.2 Система цирконий азот

1.2.3 Система гафний азот

1.3 Получение нитридов

1.3.1 Основные способы получения нитридов

1.3.2 Получение нитрида титана

1.3.3 Получение нитрида циркония
1.3.4 Получение нитрида гафппя
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА СИНТЕЗА
2.1 Окислительное конегруированис способ получения компактной керамики
2.2 Термодинамическое моделирование процесса нитридизации титана, циркония, гафния
2.3 Установка для синтеза компактных нитридов
2.4 Синтез образцов 2.5Кинетика изменения электрического сопротивления в процессе
нитридизации
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1 Рентгенофазовое исследование полученных образцов
3.1.1 Рентгенофазовые исследования компактного нитрида титана
3.1.2. Рентгепофазовые исследования компактного нитрида циркония и гафния
3.2 Особенности морфологии
3.2.1 Метод исследования
3.2.2 Морфология нитрида титана, циркония, гафния
3.3 Исследование электропроводности при в диапазоне температур 4.20 К
3.3.1 Исследование поликристаллических образцов нитридов Т1,
3.3.2 Исследование монокристаллического нитрида циркония
ВЫВОДЫ
Список цитируемой литературы


В этой связи перспективен подход окислительного конструирования тонкостенной керамики ОКТК, суть которого заключается в предварительном формировании из отдельных тонкостенных или волокнистых металлических фрагментов изделий практически любой сложности и последующем прямом окислении этой металлической преформы с получением монолитного керамического изделия, сохраняющего исходную геометрию. Разработка процесса синтеза компактных нитридов титана, циркония, гафния даст толчок для новых фундаментальные исследований нитридов металлов, и возможно, позволит использовать их в качестве основы для создания функциональных материалов нового поколения. На основании выше изложенного поставлена следующая цель работы Получение компактных нитридов переходных металлов титана, циркония, гафния прямым нагревом металлической преформы в атмосфере азота. Впервые, используя подход окисли ел ьного конструирования, осуществлен синтез плотных керамик на основе нитридов титана, циркония, гафния, активируемый резистивным нагревом металлической преформы заданной формы в среде молекулярного азота. На основании термодинамического расчета зависимости давления паров в системе металл азот от температуры и данных экспериментальных исследований полноты протекания нитридизации металлической преформы установлены оптимальные характеристики время, температура, давление процесса нитридизации. Показано, что нитридизация титана, циркония и гафния контролируется встречной диффузией атомов металла к поверхности преформы и атомов азота в объем. Выявлено влияние температурного режима процесса нитридизации и состава реакционной среды на процессы фазообразовання в керамиках на основе нитрида гитана, циркония и гафния. Показана возможность синтеза монокристаллического ориентированного кубического ii циркония при использовании в процессе окислительного конструирования в качестве преформы монокристаллического циркония. Впервые получены компактные образцы моиокристаллического нитрида циркония. Впервые в поликристалличсских образцах нитрида циркония и нитрида гафния, полученных с применением подхода ОКТК, обнаружено резкое уменьшение электросопротивления в диапазоне температур 00 К. Достоверность результатов и выводов диссертации подтверждена использованием современных методов исследования рентгенофазовый анализ, растровая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия, четырехконтактный метод измерения электросопротивления. Интерпретация результатов исследований базируется на современных представлениях о структуре и физикохимических свойствах материалов. Теоретические положения согласуются с экспериментальными данными, в том числе с результатами исследовании свойств рассматриваемых материалов другими авторами. Личный вклад автора. Представленные в диссертации результаты получены автором самостоятельно или совместно с соавторами опубликованных работ. Кроме того, автор принимал непосредственное участие в проведении экспериментов, расчетов, а также анализе полученных результатов и формулировке выводов. Работы были выполнены в составе научного коллектива под руководством академика Солнцева К. Большой интерес представляет механизм образования нитридов, особенно при действии азота на простые вещества. Изучение процессов азотирования простых веществ дает возможность сделать выводы о природе химической связи в нитридах и тех энергетических изменениях, которые наступают при распаде молекулы азота и образовании нитридных фаз. Специфика свойств нитридов во многом определяется тем, что молекулы азота характеризуются второй по величине энергией связи двухатомных молекул после СО4,7,8. Характерным для нитридов переходных металлов является образование ими фаз внедрения, т. ЯхЯМс 0. Для нитридов переходных металлов отношение Ях ЯМе всегда меньше критической величины Хегга4, 9. Основой структуры внедрения является решетка металла, в тетраэдрические или октаэдрические поры которой внедрены атомы неметалла при этом может наступить некоторое искажение решетки. Фазы внедрения с составом Ме4Х образуют обычно ГЦК решетку, с составом Ме2Х гексагональную компактную, с составом МеХ ГЦК, либо ОЦК, либо просто гексагональиую4, 9, .