Синтез тугоплавких соединений на основе титана металлотермическим восстановлением хлоридов

• Автор: Ли Донг Вон
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 115 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Литературный обзор и обоснование направлений исследова

1.1. Основные свойства тугоплавких соединений титана

1.2. Способы получения карбида и карбони рида титана

1.3. Выбор и обоснование направлений исследований

2. Получение карбида титана методом магниетермического вос

становления тетрахлорида титана ТСЦ и тетрахлорэтилена СгСЬ.

2.1. Роль активности поверхности исходных реагентов в синтезе

карбида титана в системе ТС.

2.2. Сравнение физикохимических характеристик исходных материалов .

2.3. Лабораторная установка и методика проведения эксперимента .
2.4. Результаты экспериментов .7.
2.5. Обсуждение результатов опытов .
3. Синтез карбонитрида титана.
3.1. Методика проведения эксперимента.
3.2. Результаты опытов
3.3. Механизм синтеза карбонитрида титана при магниетермическом восстановлении хлоридов в атмосфере азо га.
4. Получение композиционных порошков карбид титана никель методом магииетермического восстановления.
Выводы
Литература


Один из вариантов таких сплавов выпускается в промышленном масштабе под маркой КНТ (% ПСо^з, ,5% № и 6,5% Мо), выпускается также низковольфрамовый сплав под маркой ТВ4. Кроме того, сплавы на основе карбонитридов используются для изготовления мерительного инструмента, быстроизнашивающихся деталей, напорных втулок, деталей компрессоров, в буровых инструментах (шарошечного долота) и др. Широкое применение нашли покрыт ия из нитрида и карбонитрида титана для улучшения целого комплекса физико-механических и технологических свойств изделий (износо- и жаростойкости, высокотемпературной твердости, коррозионной стойкости и др. В последнее время также проводятся интересные исследования по применению легированных сплавов на основе карбонитрида титана. В частности, в твердую составляющую сплавов одновременно с карбонитридами титана вводятся легирующие карбиды УС, ТаС, ЫЪС и др. В заявке [] предложено в металлическую связку вводить титан и железо. В работе [2] описаны сплавы на основе карбонитрида титана усложненного состава за счет легирования алюминием. Перечисленные работы указывают на эффективность применения сложнолегированных сплавов на основе карбонитрида титана. В настоящее время сплавы на основе карбонитридов титана широко применяются в промышленности, они практически вытеснили сплавы на основе карбида титана []. В связи с изложенным представляется актуальным исследовать теоретические и технологические основы новых высокопроизводительных процессов получения карбида титана, карбонитрида титана и композиционного порошка карбид титана - никель, которые позволяют синтезировагь тугоплавкие соединения титана заданного стехиометрического состава при минимальном содержании свободного углерода. Синтез нанопорошков карбида титана заданного состава путем магниетермического восстановления смеси ТіСІї-СгСЦ, в которой присутствуют достаточно прочные ассоциаты; получение стехиометрического ТІС с низким содержанием свободного углерода, что связано с протеканием процесса кар-бидизации в момент восстановления атомов титана и углерода, которые активно реагируют между собой. N^N2); эффективность синтеза композиционных порошков тугоплавкое соединение титана-никель, определяющаяся высокой адгезией на границе карбидное зерно - цементирующий металл. Исследования выполнены в соответствии с Грантом РФФИ "Поддержка ведущих научных школ" (проект № л) и Программой “Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" (, код 7. Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Международной научно-технической конференции молодых специалистов и ученых алюминиевой, магниевой и электродной промышленности - ноября г. Санкт-Петербург, ВАМИ; Международных конференциях "Ме-таллургические технологии и экология". Металлургия. Санкт-Петербург, "РЕСТЭК"; 2-е "Бардинские чтения" (Металлургическая наука и технология); ноября г. М., ИМЕТ РАН. Д)афии, трех тезисах, получен один патент. Образующийся карбид химически инертен. Формирование структуры монокарбида связано с єрЗ-конфигурацией электронов в атоме углерода. Расположение электронов Ь-оболочки атома углерода в стабильном состоянии изменяется таким образом, что один из 2э-электронов может продвинуться выше к орбите 2р-электронов. Эта новая орбита называется эрЗ-конфигурация, так как они объединяются на 2в и 2р орбите. В этой ьрЗ-конфигурации углерод одного атома имеет четыре электрона с валентным состоянием и может принимать четыре других электрона от других атомов (например, Ті,2т, НҐ4). Диаграмма состояния для системы титана и углерода приведена на рис. Углерод в карбиде титана имеет необычно широкую область состава от ТІС7 до Ті Со. Сообщается, что атомы углерода могут быть объединены в сложные карбиды, такие как Ті2С, ТІ3С2, Ті2Сз и Ті$С5 при температуре ниже 0°С, однако они термодинамически нестабильны, особенно ТІ3С2 (ТіС^ш) или ТІ6С5 (ТІСодо), которые существуют в состоянии твердых растворов Ті2С/ТіС и Ті2С/4ТіС соответственно. Таким образом, факгичсски можно считать, что в системе Ті-С существуют только два соединения - ТІС и ТІ2С. СЯі ат. Рис. Диаграмма фазового состояния системы Ті-С. Рис.